Что такое сон и зачем он нужен. Почему человеку нужен сон? Добавить свою цену в базу Комментарий

Полуэктов Михаил Гурьевич, врач-сомнолог, кандидат медицинских наук, доцент Первого московского медицинского университета имени И.М. Сеченова

До сих пор сон представляется загадочным состоянием, о природе которого спорят физиологи, химики, психологи и другие ученые мужи. По представлениям физиологов, которые приобрели популярность еще в XIX веке, сон возникает от того, что в вечернее время «кровь отливает от головы» - мозговым клеткам не хватает питания и они переключаются в режим торможения. Эта теория, активным поборником которой выступал французский физиолог Моссо, доказывалась опытом на кровати-весах. Когда человек, помещенный на эту кровать горизонтально, засыпал, головной конец кровати приподнимался. Но как выяснилось при дальнейшем наблюдении, через некоторое время сна кровь, наоборот, приливает к голове и изножье кровати приподнимается.

В 1937 году Альфред Лумис с коллегами предложили первую классификацию стадий сна человека, основанную на изменениях электроэнцефалограммы. Однако дальнейшее развитие нейрофизиологии показало, что для более точного определения стадий сна требуется регистрация большего числа показателей, чем только электрические потенциалы мозга. В 1953 году американскими учеными Натаниэлем Клейтманом и Юджином Азерински была открыта последняя, пятая стадия сна, названная быстрым сном. Установление четких критериев сна и бодрствования позволило определять, как функционируют физиологические системы организма - сердечно-сосудистая, нервная, дыхательная, мочеполовая и другие, в различные периоды сна. Это позволило получить ответ на многие вопросы, касающиеся назначения сна для человеческого организма.

К пониманию природы сна люди не могли прийти очень долгое время, так как отсутствовали методы объективной регистрации состояния организма во время сна. Это стало возможным лишь в XX веке, когда немецкий психиатр Ганс Бергер ввел в клиническую практику метод электроэнцефалографии (ЭЭГ). При использовании этого метода исследования с разных зон черепа регистрировались электрические токи, представляющие разность потенциалов между двумя электродами. Оказалось, что в различные периоды времени регистрации, в особенности если сравнивать сон и бодрствование, картина электроэнцефалограммы у одного и того же человека может существенно отличаться.

Психологические теории сна, в особенности, теория Зигмунда Фрейд, отказывались отвечать на вопросы о том, какое вещество или действие вызывают сон. Они считали, что потребность во сне запрограммирована изначально, так как человек время от времени должен погружаться в состояние свободы от внешнего мира, как это было в лоне матери. При этом, по мнению психолога, человек получает возможность переварить большое количество разнородной информации, полученной днем, и восстановить психическое равновесие.

Следующей популярной теорией возникновения сна стала теория гипнотоксина - «сонного яда». Французские психологи Лежандр и Пьерон предположили, что усиление к вечеру склонности к засыпанию может быть связано с накоплением в организме человека во время бодрствования некоего вещества - гипнотоксина. Когда же человек засыпает, этот «сонный яд» начинает нейтрализовываться и к моменту утреннего пробуждения исчезает из организма почти полностью. Ученые проводили опыты на собаках, которым не давали спать - когда те погибали, в мозгу у них действительно находили изменения, похожие на поражение при отравлении. Более того, если выспавшейся собаке переливали кровь от невыспавшейся, первая собака начинала проявлять признаки сонного поведения и засыпала. Тем не менее, несмотря на титанические попытки выделить «вещество сна», сделать это никому до сих пор не удалось.

Что такое сон?

Итак, что же представляет собой сон человека? Как обычно происходит переход от бодрствования ко сну? Обычно к вечеру человек начинает чувствовать усталость, отмечает снижение энергии, ухудшается умственная деятельность, притупляются эмоции. Это становится сигналом, что настало время отправляться в спальную комнату. Человек ложится на кровать, выключает свет и расслабляется. Через некоторое время осознание им окружающего начинает «меркнуть», появляются грезоподобные ощущения, после чего произвольное сознание «выключается» вплоть до пробуждения утром или ночью.

Если наблюдать за этим человеком с помощью специального прибора - полисомнографа, то исследователь может увидеть, как при переходе от бодрствования ко сну изменяется электрическая картина мозга - на смену быстрым и организованным электрическим потенциалам приходит разрозненная более медленная электрическая активность. В это время можно наблюдать также медленные, плавающие движения глазных яблок. Это первая стадия сна. Она занимает короткий отрезок времени - за ночь обычно 5-10 минут.

На смену первой фазе приходит вторая стадия сна. Ее достаточно легко определить по картине электроэнцефалограммы, так как в это время можно наблюдать специфические феномены: имеющие несколько пиков и впадин комплексы и очень специфические периоды быстрой электрической активности - веретена сна. Вторая стадия занимает обычно самую большую часть времени сна - около 50%.

При дальнейшем углублении сна вторая стадия переходит в 3-ю и 4-ю стадии - так называемый дельта сон. В этом периоде сна на электроэнцефалограмме определяются в большом количестве медленные высокоамплитудные электрические потенциалы. Дельта сон занимает обычно около 20% времени сна и завершает так называемый «медленный сон» - часть сна, которой характерна медленная электрическая активность, несвойственная состоянию бодрствования.

Далее обычно следует быстрый сон, который занимает в целом 20-25% всего сна. Определить быстрый сон только по одной электроэнцефалограмме невозможно. Это связано с тем, что биоэлектрическая картина быстрого сна очень сильно напоминает картину бодрствования. Однако, если понаблюдать за человеком в состоянии быстрого сна, то становится ясно, что он спит - глаза прикрыты, спящий никак не реагирует на звуки, прикосновения. При этом можно отметить эпизодические подергивания рук или ног и резкие, быстрые движения глазных яблок под неприкрытыми веками. По названию этого феномена данная часть сна и получила название быстрый сон. Если разбудить человека в это время, то чаще всего (около 80% случаев) он расскажет о том, что видел сон - точнее, сновидение. От активных действий во время сновидения (когда во сне человек может бежать, сражаться, кричать и т.д.) организм предохраняется выключением тонуса поперечно-полосатой мускулатуры в этот период.

Стадии сна чередуются в определенном порядке, формируя так называемый цикл сна - сначала проходят четыре стадии медленного сна, завершает цикл быстрый сон. За время ночного сна обычно повторяется 4-6 циклов сна. Продолжительность такого цикла у взрослого человека составляет 90 минут, у детей - около 60 минут. Абсолютно строго закономерность чередования стадий сна не выдерживается. Периодически во время сна человек может подбуживаться (на некоторое время переходить в более поверхностную стадию сна) из-за резкого звука или почувствовав неудобство или даже проснуться и сходить в туалет, но все равно через какое-то время цикл сна завершается и сменяется новым.

Другой важной закономерностью сна является разное соотношение медленного и быстрого сна в цикле, меняющееся с течением ночи. Профессор Теодор Штекманн пропагандировал тезис о том, что «один час сна до полуночи равен двум часам после». Действительно, в первые часы после засыпания разбудить человека обычно труднее, чем под утро. Это связано с тем, что в первую половину сна преобладает медленный сон, во вторую - быстрый. Именно поэтому мы чаще вспоминаем сновидения, если просыпаемся утром, а не среди ночи. В то же время общий восстанавливающий эффект выше у медленного сна, поэтому, поспав несколько часов в начале ночи, мы можем ощущать себя почти восстановившимися после дневного бодрствования.

Зачем нужен сон?

Предназначение медленного и быстрого сна было выяснено на основе многочисленных опытов, основанных на психических и физических нагрузках или на лишении той или иной части сна. Было показано, что физическая нагрузка, в особенности проводившаяся в вечернее время, приводит к увеличению количества медленного сна, преимущественно самых глубоких его стадий (3-й и 4-й). Применение умственной нагрузки приводит к увеличению количества глубоких стадий медленного сна и ускорению наступления быстрого сна. Биохимические исследования показали, что 80% суточного количества гормона роста (соматотропного гормона) выделяется в период глубокого медленного сна. А при некоторых нарушениях сна, когда количество глубокого медленного сна падает, например, при синдроме обструктивного апноэ сна, у детей отмечается задержка роста и набора веса. Таким образом, считается, что в наибольшей степени медленный сон, в особенности его глубокие стадии, ответственны за физическое восстановление организма человека.

Роль быстрого сна удалось определить в остроумных опытах лишением этой части сна, проводившихся на крысах. Животное помещалось на плавающую в воде платформу, удерживаться на которой она могла лишь активно балансируя. При засыпании и переходе в быстрый сон наступало снижение мышечного тонуса - при этом животное теряло способность удерживаться на платформе, падала в воду и тут же просыпалось. Таким образом удавалось значительно ограничить количество получаемого крысой быстрого сна. Далее проводились опыты по обучению животных пробираться в лабиринте к кормушке. Оказалось, что если наученную таким образом крысу затем лишить быстрого сна, то она забывала путь к вожделенной приманке. Этот опыт явился одним из ярких подтверждений важной роли быстрого сна для запоминания предшествующих событий у млекопитающих.

У людей опыты с лишением быстрого или медленного сна давали неоднозначные результаты, что связано со сложностью высшей нервной деятельности и формирования мотиваций. Чаще всего на фоне лишения быстрого сна испытуемые становились эмоционально неустойчивыми, иногда агрессивными. У некоторых возникали галлюцинации. Обобщая результаты этих опытов, можно утверждать, что быстрый сон необходим для процессов запоминания и сохранения психического здоровья человека. Сновидения, являющиеся спутником этой части сна, отражают глубинную психическую активность и в символической форме могут представлять нашему сознанию информацию о существующих внутрипсихических конфликтных ситуациях.

Почему человек засыпает?

Откуда же объективно берется состояние сна? Почему в середине дня обычный человек совершенно не чувствует тяги ко сну, а ночью, даже на ответственном посту, готов все отдать за сладостные мгновения сна?

Человеческий организм функционирует в двух режимах. Один из них - это хорошо изученное состояние бодрствования. Другой, соответственно, состояние сна. В состоянии сна и бодрствования почти все процессы жизнедеятельности происходят по-разному. Это очень хорошо видно на примере изменения электроэнцефалограммы: электрические процессы в мозге человека существенно отличаются не только при сравнении сна и бодрствования, но даже между различными стадиями сна. Так же разительно может отличается и деятельность других систем организма. Например, дыхание во время сна становится в 2-2,5 раза менее глубоким, чем в состоянии бодрствования, сердечный ритм во сне замедляется, уменьшается секреция гормонов стресса - кортизола, адреналина и вырабатываются гормоны, специфичные для сна - мелатонин, соматотропный гормон. Можно привести и массу других примеров.

Главным фактором инициации сна является изменение взаимодействия двух систем нейронов головного мозга - активирующей и тормозящей. Активирующая система, которая состоит из 8 центров, обеспечивает стимуляцию корковых и подкорковых отделов мозга. Это необходимо для того, чтобы сохранять достаточный уровень сознания, быстро реагировать на меняющиеся обстоятельства, обеспечивать слаженную реакцию внутренних органов на эти изменения, получать и использовать информацию. Если активирующая система повреждается, например при мозговом инсульте, человек погружается в кому. Основными «переносчиками» информацию от активирующих центров к другим отделам мозга являются ацетилхолин, норадреналин, глутамат, гистамин и ряд других субстанций.

Центров, относящихся к синхронизирующей системе мозга, или «центров сна», значительно меньше. Два из них являются главными - они находятся в области переднего мозга и гипоталамуса и содержат универсальное тормозное вещество гамма-аминомасляную кислоту и важный для сна пептид галанин. Человек начинает испытывать сонливость тогда, когда центры сна начинают интенсивно работать и подавляют деятельность активирующих мозговых центров. В дальнейшем включается самоподдерживающийся механизм, когда мозг начинает отключать себя от внешних раздражителей, в то же время заставляя корковые нейроны генерировать электрическую активность, свойственную состоянию сна. После того, как мозг достаточное время проработает в режиме медленного сна, сложное взаимодействие нейронных ядер ствола мозга запускает быстрый сон. Окончание быстрого сна завершает первый цикл сна, после чего вся последовательность стадий сна повторяется.

Исследователи предполагают, что большую роль в процессах инициации сна (медленного сна) играют два дополнительных фактора: накопление в течение дня медиатора аденозина (медиатор усталости) и усиление в вечернее время импульсации от внутренних часов организма (супрахиазменных ядер). Кроме этого на вероятность возникновения сна влияет и накопление «гормона сна» мелатонина, продукция которого начинает возрастать с уменьшением светового потока извне (когда начинает темнеть).

Для того, чтобы объяснить, почему человек каждый день засыпает, например в 0 часов, а не в 11 или 15 часов дня, предложена модель «двух процессов». Согласно ей, по мере бодрствования в организме накапливается некое вещество или комплекс веществ - гипнотоксин (вспомним опыты французских исследователей на невысыпавшихся собаках). На звание гипнотоксина претендует больше десятка субстанций, но ни одно из них еще не проявило однозначного снотворного действия в условиях эксперимента на человеке. Одновременно с увеличением содержания в организме этого гипотетического гипнотоксина к вечеру уровень мозговой активации, зависящий от деятельности внутренних часов, идет на спад. Таким образом открываются «ворота сна», нужно только войти в них. Если человек устранит внешние раздражители, примет расслабленную горизонтальную позу в постели, то, скорее всего, и произойдет запуск сна - центры сна начнут подавлять активирующие центры и наступит засыпание. В течение ночи, когда сон будет продолжаться, гипнотоксин постепенно нейтрализуется, а мозговая активность в соответствии с сигналами от внутренних часов начнет усиливаться. При этом наступит момент, когда «ворота сна» закроются - пробуждение окажется возможным даже от незначительного внутреннего или внешнего раздражителя и сон закончится.

Сколько нужно спать?

Может ли человек не спать совсем? Часто упоминается, что пытка лишением сна была самой страшной из тех, что применялась к человеку, заставляя его за несколько недель утрачивать «человеческий облик» и все рассказывать своим мучителям. В Книге рекордов Гиннеса в 1965 году был зарегистрирован первый (и единственный подтвержденный) рекорд пребывания без сна в течение 264 часов (11 суток), принадлежавший американскому студенту Ренди Гарднеру. Через 4-5 суток отсутствия сна испытуемый стал ощущать слабость, раздражительность, подозрительность, у него периодически случались галлюцинации. После окончания опытов Ренди поспал 14 ч. 40 мин., врачи признали его совершенно здоровым. В дальнейшем представители агентства Гиннеса отказались от регистрации подобного рода рекордов, поскольку они связаны с опасностью для жизни и здоровья. Тем не менее в 1977 году в Великобритании Морин Вестон, участвуя в марафоне кресел-качалок, сумела продержаться без сна в течение 449 часов (18,7 дней).

Ученые, занимающиеся сном, скептически настроены в отношении достоверности подобного рода рекордов. Чтобы доказать, что человек совершенно точно не спал все это врем, необходимо непрерывно регистрировать показатели полисомнограммы. В опытах на добровольцах было показано, что даже после 2-3 ночей без сна периоды «микросна» длительностью 10-30 секунд начинают вторгаться в обычную ЭЭГ бодрствования и чистого эксперимента не получается, ведь суммарно в сутки все равно набирается несколько часов сна. Скорее всего, сон является настолько жизненно необходимой мотивацией организма, что полностью исключить его появление в течение длительного времени просто невозможно.

Сколько же нужно спать человеку, чтобы высыпаться и чувствовать себя хорошо? В настоящее время считается, что потребность во сне закладывается генетически и после достижения человеком совершеннолетия практически не изменяется. Неправильным является утверждение, что пожилые люди меньше нуждаются во сне, чем молодые, просто у них оказывается больше причин спать плохо. Существуют исторические свидетельства о людях, которые спали очень мало и при этом активно работали и даже оказали значительное влияние на ход истории. Так утверждают, что Леонардо да Винчи спал 1,5 часа в сутки, Никола Тесла - 2 часа, Наполеон Бонапарт - 4 часа, Уинстон Черчилль и Томас Эдисон - по 4-6 часов. Проверить эти утверждения не представляется возможным. Учеными было проведено несколько исследований малоспящих людей, которые спали по 3-5 часов. Особенностью их сна было то, что самый глубокий сон - дельта-сон занимал у них не меньше половины времени всего сна, то есть эффективность сна у них была максимальной за счет ограничения времени менее важных стадий сна.

Считается, что для большинства людей «здоровой нормой» является сон в течение 7,5-8,5 часов. Чтобы определить личную, индивидуальную потребность во сне, на время «опытов» необходимо обеспечить себе максимально благоприятные условия и исключить внешние факторы, которые могут исказить картину, - работу, стрессы, неблагоприятные природный и социальный фон. Определять примерную продолжительность собственного сна следует на 2-3 неделе отпуска, «без излишеств», после того как хроническое недосыпание, характерное для многих активно работающих людей, будет компенсировано.

Характерным для современного общества является сознательное ограничение сна в пользу увеличения времени работы или, наоборот, времени отдыха в вечернее и ночное время. Этот эффект называют еще «эффектом Эдисона», отдавая должное знаменитому американскому изобретателю, усовершенствовавшему электрическую лампу накаливания с тем, чтобы выпускать ее в массовых количествах и, фигурально выражаясь, «превратить ночь в день». Точно определить, насколько долго человек может существовать в условиях ограничения сна без последствий для себя, пока не представляется возможным. Тем не менее уже сейчас получен ряд свидетельств о негативном влиянии длительного ограничения времени сна на здоровье.

Цукуба , Япония. За пределами Международного института объединённой медицины воздух наполнен тяжёлым и сладким запахом османтусов , а большие золотые пауки плетут свои паутины в кустах. Два человека в касках тихо переговариваются, измеряя площадь синевато-серых стен рядом со входом и нанося на них клей. Здание настолько новое, что на него даже ещё вывески не успели повесить.

Институту всего пять лет, самому зданию ещё меньше, но в него уже съехалось более 120 исследователей из таких разных областей, как пульмонология и химия, и из разных стран, от Швейцарии до Китая. В часе езды на север от Токио, на территории Цукубского университета при финансировании от японского правительства и других источников директор института Масаси Янагисава создал пространство для изучения основ биологии сна - что отличается более распространённых предметов изучения, вроде причин возникновения проблем со сном и методов их лечения. Здесь полно комнат со сверкающим оборудованием, тихих палат, в которых спят мыши, и просторных рабочих мест, объединённых спиральной лестницей. Здесь огромные ресурсы сконцентрированы на изучении того, зачем, собственно, живым организмам нужен сон.

Задайте исследователям этот вопрос и послушайте, как в их голос вкрадываются чувства благоговения и разочарования. Удивительно, насколько универсален сон: посреди лихорадочных битв за выживание, во все эпохи кровопролитий, смерти, побегов, несчётные миллионы живых существ ложились, чтобы побыть без сознания какое-то время. Это не выглядит, как подходящий способ проводить полную борьбы жизнь. «Это безумие, но так дела и обстоят», - говорит Тарья Поркка-Хейсканен из Хельсинского университета, ведущий биолог-сомнолог. То, что такая рискованная привычка так распространена и постоянна, говорит о том, что идущие во время сна процессы должны быть крайне важными. То, что сон даёт спящему, стоит того, чтобы снова и снова искушать смерть в течение всей жизни.

Точная польза сна всё ещё остаётся загадкой, и многих биологов эта неизвестность завораживает. Одним дождливым вечером в Цукубе группе учёных института, собравшихся в изакая-баре, удается не упоминать сон всего лишь первые полчаса общения. Даже простейшей медузе приходится дольше отдыхать, если заставить её бодрствовать больше обычного - об этом с удивлением сообщает один из учёных, цитируя новую работу, описывавшую эксперимент, в котором этих мелких существ периодически подталкивали струями воды. А голуби - вы читали работу про голубей? - спрашивает другой учёные. Все исследователи соглашаются, что во сне происходит нечто удивительное. На столе овощи и темпура остывают, забытые перед лицом удивительных загадок.

В частности именно эту потребность восполнить недостаток сна, которую наблюдали не только у медуз и людей, но и у всех представителей животного мира, пытаются использовать учёные, чтобы решить задачу необходимости сна в целом. Необходимость в сне многие считают ключом к пониманию того, что он нам даёт.

Биологи называют эту потребность «сонным давлением»: если не ложитесь спать слишком долго, давление возрастает. Чувствуете сонливость по вечерам? Естественно - вы весь день не спали, и нагнетали сонное давление. Но, как и «тёмная материя», это название описывает то, природу чего мы пока не понимаем. Чем больше вы размышляете над сонным давлением, тем больше оно походит на игру в загадки от Толкина: что растёт, когда вы бодрствуете, и рассеивается во сне? Это что, таймер? Молекула, прирастающая в течение дня и требующая удаления? Что это за метафорический подсчёт часов, запрятанный в каком-то отделе мозга, ожидающий, пока его не обнулят ночью?

Иначе говоря, спрашивает Янагисава, размышляющий об этом в своём персональном, залитом солнцем офисе института: «Какова физическая основа сонливости?»

Биологические исследования сонного давления начались более ста лет назад. В некоторых из самых знаменитых экспериментов французский учёный не давал собакам спать по десять дней. Затем он выкачивал жидкость из их мозга и вводил её в мозг хорошо отдохнувших собак, которые мгновенно погружались в сон. В этой жидкости содержалось что-то, накапливающееся во время недосыпания, что заставляло собак засыпать. Так началась охота за этим ингредиентом - помощником Морфея, пальцем на выключателе света. Очевидно, обнаружение этого гипнотоксина, как назвал его французский исследователь, должно было раскрыть секрет того, почему животных клонит в сон.

В первой половине XX века другие исследователи начали прикреплять электроды к скальпу людей, пытаясь через череп посмотреть на спящий мозг. Используя электроэнцефалограммы (ЭЭГ), они обнаружили, что во сне мозг вовсе не выключается, а работает по определённой схеме. После того, как глаза закрываются, а дыхание становится более глубоким, плотное и лихорадочное мельтешение электрических волн ЭЭГ сдвигается и превращается в необычно длинные, пульсирующие волны раннего сна. Через 35-40 минут замедляется метаболизм, дыхание выравнивается, и спящего уже не так легко разбудить. Через некоторое время мозг переключается и волны снова становятся короткими и плотными: это фаза быстрого сна , в которой мы видим сновидения. Один из первых исследователей REM обнаружил, что, наблюдая за движениями глаз по веками, он может предсказать, когда младенец проснётся - матерей такой трюк поражал. Люди раз за разом повторяют этот цикл, просыпаясь в конце фазы REM, с памятью, заполненной крылатыми рыбами и мелодиями, которые они не могут вспомнить.

Сонное давление меняет эти мозговые волны. Чем больше испытуемому не давали спать, тем больше будут волны во время фазы медленного сна, предшествующей REM. Это явление наблюдалось практически у всех живых существ, которых снабжали электродами и держали без сна слишком долго - у птиц, морских котиков, кошек, хомяков и дельфинов.

Если вам нужны ещё доказательства того, что сон, с его странной многоступенчатой структурой и тенденцией к заполнению вашего сознания всякой ерундой, это не просто некое пассивное состояние, экономящее энергию, то знайте, что у сирийских хомячков наблюдали следующую особенность: они просыпались от спячки, чтобы поспать. То, что они получали в результате сна, недоступно им во время зимней спячки. Даже несмотря на то, что она замедляет практически все процессы в их телах, сонное давление всё равно накапливается. «Я хочу узнать, почему конкретно эта активность мозга так важна?» - говорит Каспер Вогт, один из исследователей, собравшихся в новом институте в Цукубе. Он показывает на свой экран, где видны данные по срабатыванию нейронов у спящих мышей. «Что тут такого важного, чтобы рисковать быть съеденным, не есть самому, откладывать размножение - бросать всё, ради этого?»

Поиски гипнотоксина нельзя назвать неудачными. Несколько субстанций продемонстрировали чёткую возможность вызывать сон - включая молекулу аденозина , накапливающуюся в определённых участках мозга бодрствующих мышей, и исчезающую во время сна. Аденозин особенно интересен тем, что, судя по всему, именно на аденозиновые рецепторы воздействует кофеин. Когда он связывается с ними, у аденозина это уже не получается - так работает бодрящее свойство кофе. Но работа над гипнотоксинами полностью не объясняет, как именно организм отслеживает сонное давление.

К примеру, если аденозин усыпляет нас в момент перехода от бодрствования ко сну, откуда он берётся? «Никто не знает», - замечает Майкл Лазарус, исследователь института, изучающий аденозин. Некоторые говорят, что из нейронов, некоторые - что это другой класс клеток мозга. Но согласия нет. В любом случае, «вопрос не в хранении», - говорит Янагисава. Иными словами, сами эти субстанции не хранят информацию о сонном давлении. Они представляют собой только реакцию на него.

Вызывающие сон вещества могут появляться в процессе создания новых связей между нейронами. Чиара Чирелли и Джулио Тонони, исследователи сна из Висконсинского университета, предполагают, что, поскольку наш мозг строит эти связи во время бодрствования, то, возможно, во время сна он убирает ненужные связи, устраняет воспоминания или образы, не согласующиеся с другими, или бесполезные с точки зрения познания мира. «Сон - это полезный для мозга способ избавиться от воспоминаний», - рассуждает Тонони. Ещё одна группа учёных обнаружила белок, внедряющийся в мало используемые синапсы и разрушающий их, а делать у него это получается, в частности, при высоком уровне аденозина. Возможно, этот процесс очистки происходит во сне.

В этом процессе всё ещё много неизвестных величин, и исследователи прорабатывают множество других направлений в стремлении добраться до истоков сонного давления и сна. Одна группа из Цукубского университета под руководством Ю Хайаси, уничтожает определённую группу клеток в мозге мышей - и эта процедура может приводить к неожиданным последствиям. Мешая мышам испытывать фазу быстрого сна, встряхивая их как раз в тот момент, когда они собираются в неё входить, вызывает сильное давление быстрого сна, которое мышам приходится восполнять в следующем цикле сна. Страдают ли мыши от этого - другой вопрос, а пока команда исследует то, как быстрый сон влияет на их способности в когнитивных тестах. Но из эксперимента следует, что эти клетки, или некие наборы клеток, в которые они входят, могут хранить в себе записи сонного давления, когда дело касается просмотра сновидений.

Янагисава всегда склонялся к проектам эпического размаха - например, к массовому исследованию тысяч белков и клеточных рецепторов с целью понять их предназначение. Именно такой проект и привёл его к изучению сна примерно 20 лет назад. Они с коллегами, открыв нейромедиатор , названный ими орексин , поняли, что при его недостатке мыши падают в обморок потому, что засыпают. Оказалось, что этого нейромедиатора не хватает у людей, страдающих нарколепсией - они не могут его производить. Эта идея помогла вызвать настоящую волну исследований, изучающих это состояние. Группа химиков из Цукубского университета работает совместно с фармакологической компанией над исследованием потенциала имитирующих орексин веществ для лечения такого заболевания.

В настоящее время Янагисава с коллегами работают над крупным проектом масштабного изучения генов, призванным определить гены, связанные со сном. Участвующим в проекте мышам вводят вещество, вызывающее мутации. Затем их снабжают датчиками для ЭЭГ, и когда они ложатся спать на подстилке из опилок, машины записывают их мозговые волны. На сегодня учёные проанализировали сон уже более 8000 мышей.

Когда мышь спит как-то неправильно - часто просыпается, или спит слишком долго - исследователи начинают копаться в её геноме. Если они находят ту мутацию, которая может вызывать этот эффект, они пытаются создать мышь, с такой мутацией, и изучают вопрос прерывания сна. Многие успешные учёные годами ведут подобные исследования у таких животных, как плодовые мушки, и достигают впечатляющих результатов. Но преимущество использования мышей, хотя такие эксперименты по сравнению с экспериментами над мушками, очень дороги, состоит в том, что к мышам можно подключить электроды ЭЭГ, прямо как к человеку.

Несколько лет назад эта группа учёных обнаружила мышь, которая никак не могла избавиться от сонного давления. Её ЭЭГ показывал, что она живёт в состоянии постоянной изматывающей сонливости. Те же симптомы демонстрировали и мыши с такой мутацией, созданные специально.«У этого мутанта сонных волн с большой амплитудой было больше обычного, она постоянно была в невыспавшемся состоянии», - говорит Янагисава. Мутация произошла в гене SIK3. Чем больше мутанты не спали, тем больше белок набирал химических меток SIK3. Исследователи опубликовали своё открытие SIK3 в журнале Nature в 2016 году.

Пока ещё не совсем понятно, как SIK3 связан с сонливостью, но то, что метка накапливается на ферменте подобно песчинкам на дне песочных часов, очень заинтересовало исследователей. «Мы убеждены, что SIK3 - один из центральных игроков в этой области», - говорит Янагисава.

Исследователи продолжают пробираться в загадочной тьме сонливости, и подобные открытия освещают им путь подобно лучам фонарей. Как они связаны друг с другом, как они могут сойтись вместе и составить более общую картину, пока неясно.

Исследователи надеются, что прояснение придёт - может, и не через год, и не через два, но когда-нибудь, и раньше, чем можно было бы представить. А тем временем в Международном институте объединённой медицины мыши занимаются своими делами, просыпаются и засыпают, в пластиковых лотках, стоящих ряд за рядом. А в их мозгах, как и в наших, таится секрет.

Суточная потребность человека во сне составляет 8 часов — треть его жизни. Этот физиологический процесс заключается в понижении реакции человека на окружающую среду и восстановлении организма.

Издавна люди верили, что душа человека, когда он засыпает, покидает тело, а все положительные или отрицательные моменты ее скитаний откладывались и находили отображение в сновидениях, находясь в так называемом астральном мире. Наука о сне — сомнология, возникшая в прошлом веке, опровергает этот факт, хотя вопросы о понятии сна, физиологии, его функциях до сих пор открыты .

Что происходит с организмом при отсутствии полноценного сна?

Путем множества экспериментов, в ходе которых, люди из разных стран мира испытывали свой организм бессонницей, выяснилось, что без сна у человека в определенной закономерности ухудшается состояние. На 3-4 день бессонницы появляется усталость и раздражительность . На пятые сутки падает зрение, ухудшается слух, нарушается координация движения (причем при сбалансированном и своевременном питании), наблюдаются галлюцинации. В дальнейшем нарушается моторика и речь.

Рекорд бессонницы 8 суток был зафиксирован в 1965 году Ренди Гарднером

В дальнейшем опыты стали проводить на животных. И результаты показали, что бессонница в конечном итоге приводит к летальному исходу, вследствие ослабления иммунитета, расстройства нервной системы и неправильного функционирования внутренних органов.

Существует около 89 болезней, которые вызываются плохим сном или его отсутствием . Среди них распространенными являются бессонница, храп, синдром обструктивного апноэ и синдром беспокойных ног.Польза сна. Почему так необходимо спать?

В клетках мозга в результате работы образуются шлаки, которые приводят к утомленному состоянию. Во время полноценного сна они выводятся кровообращением. Так, в 2012 году исследователями Рочестерского университета (руководитель Майкен Недергаард из Дании) была открыта глимфатическая система, которая в процессе сна начинает выводить токсины из нервной системы человека.

Также, во время сна не нужно анализировать информацию, полученную от окружающего мира, т. к. зрение, слух и организм в целом работает в эконом-режиме. В этот момент происходит обработка информации, которая идет внутри организма, а не полученная путем зрительного восприятия окружающего мира.

Человеку важно засыпать в горизонтальном положении, так как, в этом случае мозг и сердце находятся на одном уровне, а значит - кровообращение становится лучше.

1. Только 3% людей, которые спят по 6 часов в сутки, могут чувствовать себя нормально. Этому они обязаны своим генетическим особенностям.
2. Идеальным временем погружения в сон считается промежуток между 10 и 15 минутами. Это говорит о том, что вы достаточно устали, однако днем были бодрыми и активными.
3. Молодые родители зачастую сильно страдают от недостатка сна. Новоявленный член семейства лишает своих родителей 400-750 часов от годового сна.
4. Из 6 дорожных происшествий 1 происходит из-за усталости водителя.
5. Наши внутренние часы, с помощью которых мы можем просыпаться за несколько минут до будильника, работают благодаря гормону адренокортикотропина . Если его уровень резко увеличивается, то человек ощущает бессознательный стресс, связанный с подъемом.
6. Во время храпа человеку не могут сниться сны. Более того, храп может рассказать о том, что человек находится в медленной фазе сна.
7. Самым главным врагом полноценного сна признан Интернет, доступный круглосуточно практически каждому жителю Земли.
8. Регулярный недостаток сна может стать причиной увеличения веса. Дело в том, что утомленный организм старается восполнить недостаток ресурсов любым способом. Именно поэтому при недосыпе человек чаще испытывает чувство голода.
9. Ученые утверждают, что сны снятся всем без исключения людям. Те личности, которые утверждают об обратном, скорее всего, просто не помнят своих ночных «приключений».
10. Многие известные люди спали, мягко говоря, странно. Леонардо да Винчи практиковал пофазный сон: каждые 4 часа он отдых по 15 минут. Альберт Эйнштейн спал не более 4 часов в сутки, а Никола Тесла – по 2 часа в сутки.

Человеку важно засыпать в горизонтальном положении, так как, в этом случае мозг и сердце находятся на одном уровне, а значит — кровообращение становится лучше .

Сон – физиологическое состояние организма, необходимое каждому живому организму. Организм нуждается в восстановлении, в подзарядке, для того, чтобы с новыми силами продолжать познавать окружающий мир . Не нужно жалеть времени на сон, лишать организм таких важных моментов. Необходимо помнить, что здоровье человека, его жизнь целиком и полностью зависит от сна.

Видео

Люди нередко придают сну мистическую ауру. Считают, что в нем происходит общение с миром потустороннего, с тонких планов, с тем, к чему нельзя получить доступ в обычном состоянии. Действительно, иногда сны бывают вещими или разъясняющими некоторые проблемы, которые есть у людей в реальном мире. Известно, что Д.И. Менделеев увидел свою таблицу во сне, как и первооткрыватель структурной формулы бензола.

Физиологи подходят к изучению этого явления более практично. Они считают, что сон нам физиологически необходим, как отдых от полученной извне информации.

Мозг - компьютер

Представьте, что ваш мозг получает информацию из пяти органов чувств и в этом похож на огромный . Гигабайты данных «закачиваются» в оперативную память и анализируются по 12, 14, 16 или 18 часов в сутки. Такая работа требует напряжения, даже если человек этого не замечает.

Именно во сне происходит своеобразный полученного, отсеивание ненужного, отправка материала в долговременную память. С утра вы чувствуете себя свежими и отдохнувшими. Готовыми получать очередной информационный «заряд».

Остальное тело

Все органы человека в той или иной степени нуждаются в отдыхе. Помимо вышеописанной переработке информации , остальные системы организма также требуют к себе внимания.

Если вас лишить сна на 72 часа, могут начаться галлюцинации, а если продлить бессонницу, возможен скорый летальный исход.

Во сне происходит максимальное расслабление мышц. Сердце успокаивается и в легком для себя режиме. Мускулы освобождаются от накопленной за день усталости, а психика от возможных стрессов.

Поэтому здоровый сон необходим для каждого из нас, как способ отдохнуть и проанализировать полученный за день опыт.

Сколько нужно спать

Нельзя однозначно ответить на этот вопрос. Одним людям нужно 10 часов, а другие чувствуют себя прекрасно и после 4х. Физиологи вместе с врачами выделяют средние показатели в районе 6-8 часов в молодом возрасте, около 6-7 часов в зрелом и 4-5 в пожилом. Чем человек становится старше, тем потребность во сне меньше. Такая интересная закономерность, до сих пор досконально не изученная.

Как хорошо выспаться

Есть несколько простых правил хорошего сна:

Главное правило хорошего сна - умение расслабиться. Занятия йогой или стретчингом хорошо в этом помогают.

1. Постель должна быть удобной, а помещение теплым и хорошо проветриваемым.

2. Перед засыпанием постарайтесь отстраниться от всех проблем, скопившихся за день. Оставьте все на завтра.

3. Максимально расслабьте тело. Это поможет ему быстрее отдохнуть. Даже гуру йоги рекомендуют релакс, как средство для хорошего сна.

4. При пробуждении не валяйтесь в постели, а сразу вставайте.

5. Не ленитесь делать гимнастику по утрам.

Считается, что для полноценного отдыха взрослому человеку ежедневно необходимо восемь часов сна. Несложно посчитать, что 8 часов составляют треть суток. Треть суток день за днем выливается в треть жизни. Эта несложная арифметика заставляет задуматься и задаться вопросом: «А зачем вообще мы спим?». Действительно, должны же существовать какие-то объективные причины, которые обосновывают необходимость сна?

Чтобы определить основные функции сна и получить ответ на вопрос «зачем нужен сон», ученые решили воспользоваться одним из проверенных в науке методом – доказательством от противного. Был проведен целый ряд экспериментов, в ходе которых подопытным частично либо полностью не давали спать. Выводы, сделанные на основании результатов наблюдений, позволили специалистам сложить несколько элементов мозаики и определить функциональную значимость сна.

А если вообще не спать?

Что же чувствует человек, который не спит несколько дней подряд? Ответить на этот вопрос помогли добровольцы, которых, по всей видимости, не меньше чем ученых интересовали результаты эксперимента (заметим, что испытания бессонницей проводились в разных уголках земного шара и в разные отрезки истории). Максимальный срок пребывания человека без сна (официально зарегистрированный) составил 11 суток. Рекорд установил в 1965 году школьник Рэнди Гарднер. Прочие эксперименты заканчивались, как правило, на 8 сутки. Наблюдения позволили выявить определенную закономерность в реакции организма человека на отсутствие сна.

Итак, в первые 3-4 дня, проведенные без сна, люди ощущают усталость и раздражительность. На пятые сутки падает острота зрения, слуха, нарушается координация движений, человек теряет способность к целенаправленным действиям, сосредоточенности, наблюдается рассеянность, а так же резкое снижение веса при сбалансированном и своевременном питании. Продолжение эксперимента продемонстрировало появление галлюцинаций и паранойи. Так, например, Рэнди Гарднер видел в дорожном знаке человека и твердил, что ведущий радиостанции хочет его убить. Еще через пару дней у мальчика возникли проблемы моторных функций, речь перестала быть внятной, появился тремор пальцев. Школьник не мог решить самых элементарных задач, забывая в процессе решения, в чем, собственно, состояла задача. Испытание бессонницей закончилось тем, что инициатор опыта заснул.

Состояние, в котором перед окончанием испытания бессонницей оказывались добровольцы, явно указывало на то, что отсутствие сна оказывает отнюдь не положительное влияние на организм. Продолжать опыты с участием людей было бы жестоко и довольно опасно. Поэтому, дальнейшие эксперименты проводились с участием животных. В конце 19 века врач М.М. Манасеина доказала, что результатом двух-трех недельной бессонницы собак становится неизбежная смерть. Следующими подопытными стали обезьяны, но и эти представители животного мира не смогли жить без сна. Очевидно, что и человека поджидает подобная участь.

Отчего же гибли подопытные? Во время опытов животным постоянно делали различные анализы. Удалось обнаружить, что у всех подопытных животных наблюдалось резкое увеличение вирусов и бактерий в крови, что позволило судить о том, что отсутствие сна вызывает ослабление иммунной системы. Однако, это не единственная причина гибели. К ней стоит присовокупить и расстройство нервной системы, и нарушение привычного для организма режима работы внутренних органов и систем.

Итак, сон выполняет целый комплекс защитных функций , а именно дает возможность всем органам и системам восстанавливать состояние, необходимое для полноценной жизнедеятельности и противостояния многочисленным внешним реагентам, а так же регулирует течение всех внутренних процессов.

Открытие фазовой организации сна потребовало продолжение экспериментов с целью выяснить, какая из фаз является более значимой, и какую функциональную нагрузку несут быстрый и медленный сон.

«Спать быстро» или «спать медленно»?

В 80-е годы группа американских специалистов (А.Речшаффен и его помощники) провели эксперименты над животными с применением электроэнцефалограммы и получили ряд важных выводов.

Если животное будить при первых признаках сна на ЭЭГ, возникает “дробление” сна на очень короткие периоды. Впервые дни эксперимента животное становится вялым, плохо ориентируется в пространстве, но постепенно его мозг адаптируется к новым условиям. Различные участки мозга начинают спать по очереди, наблюдается так называемая пространственная “локализация” сна. Исследователи пришли к выводу, что сколь бы длительным не было вмешательство в медленный сон, полностью исключить его не возможно. Животные от «урезания» продолжительности медленного сна не погибают. Более того, для ряда из представителей животного мира, например, дельфинов, такой поочередный отдых различных участков мозга является нормой.

Функции медленного сна были изучены ученым Н.И. Пигаевым. Для этого кошкам вживляли в мозг электроды и одновременно осуществляли измерение потенциала различных отделов мозга и внутренних органов. Результаты эксперимента позволили сделать выводы, что во время медленного сна отдел головного мозга, отвечающий за обработку зрительной информации, переключается на обработку сигналов от внутренних органов (в частности от органов пищеварительной системы). Таким образом, нужен для регуляции процессов, протекающих внутри организма .

Опыты Речшаффена позволили судить о том, что отсутствие быстрого сна имеет более критические последствия. Был проведен эксперимент, во время которого крысу помещали на медленно вращающийся диск, установленный в неглубоком бассейне. В период дремы и медленного сна мышечная масса животного оставалась в тонусе, и животное удерживалось на диске. Как только наступала фаза быстрого сна, мышцы расслаблялись, и крыса падала в воду. Животное просыпалось, и эксперимент продолжался. Постепенно менялся внешний вид животного, ухудшались показатели работы внутренних органов, и в результате 40 дневной бессонницы крысы погибали.

Проверить, что же происходит с человеком в отсутствии быстрого сна, помогли, опять же, добровольцы. Специалисты в области нейрофизиологии тестировали 2 группы людей. Первая группа имела возможность парадоксального сна, вторая была ее лишена. Тестирование показало, что отсутствие фазы быстрого сна критично сказывается на способности человека к восприятию и усваивании нового материала и воспроизведении изученного ранее. А значит, быстрый сон отвечает за внимание и память человека . Видимо именно эта функция быстрого сна и объясняет феномен хорошего уровня усвоения материала, прочитанного или повторенного перед сном.

Во многих лабораториях разных стран мира и по сей день продолжается изучение функций сна. Вероятно, что новые методы и инструменты исследования, в том числе, позитронно-эмиссионная томография, нейрохимия отдельных групп клеток, помогут сформулировать еще более полный спектр услуг, который оказывает сон организму человека.