Сон человека: почему и зачем мы спим? Вся правда про сон: зачем мы спим и почему не высыпаемся Понимаем почему мы спим.

Карл Циммер

В террариумах лаборатории университета штата Индиана живут безмятежно с десяток зеленых игуан. Часами они греются в лучах инфракрасных ламп, а по ночам закрывают по оба глаза. Иногда, правда, по одному. Их жизнь не отличается от той, которую ведут обычные домашние игуаны, за одним важным исключением: к их головам подсоединены пучки проводов, ведущих к датчикам работы мозга.

Ученые университета хотят выяснить, что происходит в мозгу игуан, когда свет не горит. Спят ли они также как мы? Полностью ли отключается их мозг, или половина его бодрствует? Исследователи надеются, что игуаны помогут дать ответ и на более фундаментальный вопрос: для чего все-таки существует сон?

"Интерес науки к проблемам сна огромен, но на самом деле мы еще не знаем, что это такое", - говорит Стивен Лима, биолог из университета Индианы.

Доктор Лима принадлежит к небольшой, но растущей, группе ученых, которые проводят глубокие исследования сна в царстве животных. Они предполагают, что большинство видов нуждаются во сне и что эволюция сна продолжается уже более полумиллиарда лет.

Современные животные спят очень по-разному. Например, крыса-пасюк спит 20 часов в сутки, а жираф – менее двух. Для того чтобы понять, почему люди спят именно так, как они это делают, ученым надо найти объяснение поведению миллионов других видов, которые также спят.

"Одна из причин, не позволивших нам понять природу сна, состоит в том, что мы не рассматривали проблему в преломлении эволюции", - говорит доктор Лима.
Долгое время считалось, что спят только позвоночные, но недавно ученые выяснили, что такие беспозвоночные, как пчелы и раки также спят. Самая большая работа была проделана с дрозофилами. "Они отдыхают по 10 часов за ночь, а если заставить их бодрствовать дольше, они захотят доспать", - говорит доктор Гуилио Тонони, психиатр из Висконсинского университета.

Аналогии между дрозофилами и людьми можно проводить вплоть до нервных клеток. В течение части ночи оба вида проявляют низкочастотную электрическую активность, получившую название медленноволнового сна.

"Удивительно, но во многом мухи очень похожи на нас", - говорит доктор Тонони.
Узнав, что спят как позвоночные, так и беспозвоночные, ученые пришли к выводу о том, что сон появился на очень ранних стадиях эволюции животных, возможно 600 миллионов лет назад. "Наше поведение во сне – очень древнее эволюционное явление", - говорит доктор Лима.

У ученых есть много соображений по поводу изначальной функции сна. По мнению доктора Тонони, он возник как средство дать нервным клеткам отдохнуть после "тяжелого учебного дня". "Бодрствуя, мы все время узнаем что-то новое, сознательно или бессознательно", - говорит он.

Познание укрепляет связь между клетками, так называемый синапсис, и даже создает новые такие связи. Вместе с тем, синапсис требует много дополнительной энергии. "Это означает, что к концу дня мозг потребляет больше энергии, - говорит доктор Тонини. – Теперь-то и нужно поспать".

Он утверждает, что "медленный сон" ослабляет синапсис в течение ночи. "Даже если все связи ослабевают, мы все равно кое-что помним, но в целом напряженность спадает, - говорит он. – На утро у нас больше свободной энергии, выше трудоспособность".

Предшественники человека стали отличаться от предшественников мух почти 600 миллионов лет назад. По мере их эволюции эволюционировал и их сон. Люди спят не только медленноволновым сном, в некоторые периоды сна мы часто моргаем, в это время нам снятся сны. Этот так называемый "быстрый сон" обычно приходит к концу ночи, после периодов глубокого медленноволнового сна.

Другие млекопитающие, а также птицы, спят подобным образом. Исследователи намерены выяснить, существовали ли эти общие признаки у общих предшественников птиц и млекопитающих, а также у рептилий, живших 310 миллионов лет назад. Возможно также, что у птиц и млекопитающих такая структура сна развивалась независимо, подобно тому, как у птиц и летучих мышей выросли крылья, а у млекопитающих нет.

Не исключено, что ответ на этот вопрос поможет ученым понять, почему существует "быстрый сон". Они давно обсуждают, зачем он нужен, предполагая, что он играет важную роль в работе памяти и познания. В одном из октябрьских номеров журнала Nature Джером Зигель, эксперт по вопросам сна из Калифорнийского университета, утверждал, что "быстрый сон" физиологически мене важен, чем медленноволновый. Он отмечает, что травмы мозга и даже антидепрессанты могут резко сократить период "быстрого сна" без каких-либо видимых побочных эффектов.

По мнению доктора Тонони, что, в конечном счете, изучение животных поможет врачам найти более эффективные способы лечения расстройств сна. "Не существует приемлемых рекомендаций по вопросу здорового сна, поскольку совершенно неизвестно, что это такое, - говорит он. – Достаточно ли вздремнуть семь часов? Что важнее, глубокий сон или "быстрый" - неизвестно".

"Вполне возможно, что вам достаточно спать меньше, чем вы сейчас спите, лишь бы сон выполнил свою задачу. Поэтому критически важно понять, в чем эта задача состоит", - добавляет доктор Тонони.

Почему нас тянет в сон?
Ученые исследуют сон животных в надежде ответить на фундаментальный вопрос: зачем существует сон?

Источники: Dr. Charles Amlaner, Indiana State University; Jerry Siegel, UCLA; Dr. Giulio Tononi, University of Washington
Публикуется с сокращениями с разрешения The New York Times News Service and Syndicate Co.

Оригинал сообщения находится на сайте

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.

Путешествие науки в глубины сонного царства установило, что на протяжении ночи происходит ряд интересных и закономерных изменений характера сна, отнюдь не ограничивающихся наличием медленной и быстрой форм его.

С одной стороны, выявлено несколько стадий медленного сна, при которых по-разному выглядит электроэнцефалограмма. Первая стадия - дремотное состояние, поверхностный ; электрическая активность мозга напоминает картину спокойного бодрствования - с альфа-волнами обычной частоты - порядка 10 Гц. Вторая стадия характеризуется появлением так называемых сонных веретен альфа-ритма - групп альфа-волн с закономерно повышающейся и понижающейся амплитудой. Третья и четвертая стадии - это господство медленных дельта-волн; в третьей стадии дельта-сон имеет среднюю глубину, а в четвертой наиболее глубок. Стадии эти обычно идут друг за другом от первой к четвертой с нарастающим углублением сна.

С другой стороны, оказалось, что на протяжении ночи имеются 4-6 циклов сонного состояния, продолжительностью около 1,5 часа. Каждый цикл включает вереницу из 4 стадий медленного сна и завершается быстрым сном, наиболее глубокой формой сонного состояния. Затем глубина сна резко падает, и происходит переход к новому циклу либо к пробуждению. Поскольку просыпаемся мы чаще всего именно в этот переходный момент, по окончании периода быстрого сна, мы и помним свои сновидения.

Значит, сон - это как бы колесо с 5 спицами (стадиями медленного и быстрого сна), и колесо это несколько раз - обычно от 4 до 6, т. е. в среднем тоже 5, - оборачивается на протяжении ночи. Длительность фаз может меняться, в среднем альфа-сон занимает около половины времени (12 % дремота и 38% стадия сонных веретен), дельта-сон - четверть (третья стадия 12 %, четвертая 14 %), быстрый сон тоже четверть. К утру периоды быстрого сна обычно удлиняются, в целом длительность их колеблется от 10 до 40 минут, а всего на протяжении ночи быстрый сон царит около 100 минут.

Почему мы спим ночью? Суточный ритм смены бодрствования и сна подчиняется условиям нашей жизни. Природой запрограммирована в принципе лишь необходимость такого чередования, но продолжительность господства десинхронизирующих и синхронизирующих механизмов зависит от конкретных обстоятельств, она не запрограммирована раз и навсегда. Опыты с длительным пребыванием человека в глубоких пещерах показали, что при отсутствии смены дня и ночи сутки могут удлиняться до 36 и даже 48 часов с соответствующим удлинением периодов сонного и бодрственного состояния.

Наличие в мозгу активно функционирующих зон обычно не позволяет нам спать днем. Зон этих три.

Во-первых, это лобно-теменные центры, управляющие нашими мышцами. Пока мы находимся в активном состоянии, данная зона не позволяет механизмам сна включаться и действовать. Однако так бывает лишь в обычных условиях. Если человек не спал несколько ночей, потребность в сне настолько усиливается, что заснуть можно даже на ногах. Из военной практики известен не только сон часового на посту и кавалериста в седле, но и сон солдата на марше - шагает и видит сны.

Во-вторых, возбужденная зона, мешающая нам спать днем, - это центры, связанные с органами чувств: зрительные (затылочные), слуховые (височные) и т. д. Они являются важным противовесом сну. Был известен больной, у которого из всех органов чувств работающими остались только одно ухо и небольшой участок кожи на руке. Стоило закрыть ему ухо ватным шариком и надеть на руку толстую варежку - он погружался в сон на несколько часов.

В-третьих, спать днем мешают лобные центры, ведающие сложной умственной деятельностью. Даже ночью переживания, размышления могут не дать сомкнуть глаз до утра.

Из сказанного становится ясно, почему мы засыпаем, ложась вечером в постель. Все три зоны успокаиваются. Мы расслабляем мышцы - успокаиваются лобные-теменные центры. Мы выключаем телевизор, свет, радио, говорим окружающим людям: «Доброй ночи» или «Отстань!» (смотря по обстоятельствам) - прекращается возбуждение зон, связанных с органами чувств. Наконец, мы откладываем до следующего дня наши думы и тревоги. Теперь центр сна получает право включаться в работу, и мы засыпаем.

Имеются еще некоторые моменты, содействующие засыпанию.

С одной стороны, всем знакомо усыпляющее действие ровного, однообразного раздражителя, будь то монотонный шум дождя, мерный стук колес или монотонный голос лектора.

Сигналы, адресующиеся в одну и ту же точку мозга, вызывают соответствующих нервных клеток. Последнее в силу определенных корково-подкорковых взаимоотношений приводит к активации механизмов, ведающих развитием состояния сна.

С другой стороны, снотворным действием обладают связанные с отходом ко сну обстоятельства: привычная комната, постель, время. По закону они навевают сон. Достаточно мощным фактором этого рода является тепло постели. Оно представляет собой и ровное, однообразное раздражение обширной кожной поверхности, и привычный сигнал, предваряющий отход ко сну. Данный фактор является, таким образом, раздражителем и безусловно, и условнорефлекторным.

Привычные факторы настолько важны, что иногда помогают заснуть даже там, где сами по себе они должны были бы мешать погружению в сон. Один наш известный пианист рассказывал, что когда он и его брат заканчивали консерваторию, они играли допоздна. Поселившийся в той же квартире новый сосед стал к ним стучаться и просить о прекращении шума. Юноши пришли к нему, стали уговаривать, рассказали о своем нелегком положении - через месяц экзамен, у них всего один рояль. Человек оказался добрым, согласился потерпеть. Еще месяц юноши музицировали до 2-3 часов ночи. Наконец наступил День экзамена. Они успешно выдержали его, пришли домой, закрыли инструмент и рано легли спать. Однако покой их был нарушен. В час пополуночи раздался стук в дверь. Вошел сосед: «Что же вы не играете? Я теперь без вашей музыки заснуть не могу!»

Люди, жалующиеся на плохой сон, как правило, отмечают, что в новой обстановке им заснуть труднее. Бывает, пересидишь привычный час отхода ко сну - спать хочется, а заснуть трудно.

Выскребенцев Дмитрий

Работа, несомненно, представляет большой интерес. Дмитрий подробно рассказывает о том, как спали дети в детском саду - одни засыпали быстро, едва прислонив голову к подушке, а другие долго капризничали, не хотели спать...Детсадовская группа перешла в школу. Дима провёл опрос среди учащихся класса и выяснил, кто сколько спит (в процентном отношении).

Затем он доказывает, что сон просто необходим не только человеку, но вообще всем живым существам.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Муниципальное общеобразовательное учреждение – «Закутчанская

средняя общеобразовательная школа Вейделевского района

Белгородской области»

Исследовательская работа

на тему:

«Почему мы спим?»

Подготовил:

Выскребенцев Дмитрий,

Учащийся 4 класса.

Руководитель: Дорошенко Л.А.

2015

слайд 1

«Почему мы спим?»

слайд 2

Актуальность.

Когда я пошёл в детский садик, то меня удивило, что все дети спят по-разному. Одни капризничают, плачут, не хотят даже ложиться в постельку; другие засыпают, только лишь прислонив голову к подушке. И время сна тоже у всех разное.

Наша детсадовская группа перешла в 1 класс. И тут уже я решил расспросить ребят о том, кто сколько спит.

В нашем классе 15 человек - 8 мальчиков и 7 девочек. После передачи «Спокойной ночи, малыши!» идут в спальню 4 человека (26%). До 10 часов вечера продолжали бодрствовать 5 опрошенных (33%). В 23 часа засыпают остальные 6 человек (39%).

Загадка сна волновала людей всегда. Кажется странным, таинственным, что бодрый и полный сил человек с наступлением темноты закрывает глаза, неподвижно ложится и словно бы умирает до восхода солнца: ничего не видит, не чувствует опасности, не принимает участие в разговоре и не способен защитить себя.

Идея.

Именно поэтому мне захотелось узнать, почему же мы спим, существует ли признанная теория сна?

слайд 3

Цели .

Выяснить , почему мы спим, важен ли сон?

Изучить , кто как спит и сколько?

Доказать , что сон нужен организму, прежде всего, для поддержания жизнедеятельности.

Убедить , что длительное лишение сна может погубить живое существо.

Задачи .

Изучить литературу по теме;

установить , существует ли признанная теория сна;

исследовать , что происходит с нашим организмом во время сна.

слайд 4

Гипотезы .

Предположим, организм сам знает, когда нужно тормознуть…

Возможно , сон экономит калории…

Что, если свет и темнота по-разному действуют на организм…

Методы исследования.

Подумать самостоятельно;

изучить источники информации;

понаблюдать;

спросить у взрослых;

поиск в интернете.

Ожидаемый результат .

Эта работа поможет приблизиться к разгадке тайн сна.

слайд 5

Когда машина проходит какое-то количество километров, ее мотор подлежит обязательному осмотру в гараже. Где заменяются аккумуляторы, заливается масло, бензин в бак, вода в радиатор.

Что-то подобное, похожее на восстановительный ремонт, происходит с нашим организмом во время сна.

У машины есть одно большое преимущество: она может работать круглые сутки. Человеку необходимо через определенные промежутки времени восстановить уставшие органы и ткани своего тела: подремонтировать организм и избавиться от накопившихся в нем за день отходов жизнедеятельности. Все это делается во время сна.

слайд 6

Некоторые исследователи считают, что сам сон, как таковой, не важен для млекопитающих и птиц и является просто возможностью погрузить тело в спокойное и неподвижное состояние.

слайд 7

Однако до сих пор не найдено ни одного живого существа, которое бы бодрствовало всю жизнь.

слайд 8

В ходе исследования я выяснил – спят все : насекомые, рептилии, птицы, млекопитающие…

слайд 9

Но продолжительность сна у всех разная, причем она не всегда зависит от размера животного.

слайд 10

Белки спят по 15 часов в сутки.

слайд 11

Лошадь и слон - единственные животные, которые могут спать стоя постоянно. Слон спит четыре часа в сутки.

Жирафы иногда спят лежа, но большее количество времени они находятся в вертикальном положении и спят стоя, иногда помещая голову между двумя ветками, чтобы не упасть.

слайд 12

Слишком много спят домашние животные: ведь они экономят время, которое их дикие собратья тратят на поиски пищи. Собака, которую хозяева, уходя на работу, заперли в квартире, обычно спит целый день до их возвращения, но и ночью бессонницей не страдает.

слайд 13

Ну а для человека норма сна – в среднем семь часов – это треть всей его жизни.

слайд 14

Спят все, но оказывается - не все живые существа спят, что называется, без задних лап:

черные стрижи спят в полете,

слайд 15

змеи спят с открытыми глазами,

слайд 16

аисты и фламинго спят стоя на одной ноге,

слайд 17

у морских котиков спит только одна половина мозга.

Даже дельфин , млекопитающее животное, которое находится в непрерывном движении, иногда впадает в состояние, очень похожее на сон. В таком состоянии одно полушарие мозга отключается, и дельфин плавает с закрытым глазом.

Тот факт, что дельфины, постоянно двигаясь, все же развили способность впадать в состояние похожее на сон, говорит о том, что сон является жизненно-важной потребностью и от него нельзя просто взять и отказаться.

слайд 18

Почему мы спим – величайшая загадка современной биологии. Я попытался приблизиться к разгадке тайн сна и выяснил, что существует много теорий сна и пока ни одна из них не признана ведущей.

слайд 19

Итак,

Циклическая теория сна

Как день закономерно сменяется ночью в течение миллиардов лет, так и деятельность должна сменяться покоем. Оказывается, свет, и темнота по-разному действуют на химические реакции обмена веществ. Гормоны имеют циклический ритм выделения в кровь и при нормальном образе жизни количество «активизирующих» гормонов к вечеру падает.

слайд 20

Диетическая теория сна

Возможно, сон экономит калории. Много калорий теряется при высокой теплоотдаче, поэтому, чем меньше животное, тем больше оно спит. Но и многие крупные животные (такие как медведи) впадают в спячку на зиму, поскольку не могут себя прокормить в холодное время года. Во время продолжительного и глубокого сна у человека выделяется гормон лептин, подавляющий аппетит. Поэтому люди, которые высыпаются, реже подвержены приступам обжорства, и могут сохранять более стройную фигуру.

слайд 21

Энергетическая теория сна

Во время бодрствования клетки мозга потребляют много энергии в виде гликогена (глюкозы, сахара). Поскольку нейроны одновременно эффективно обрабатывать информацию и накапливать гликоген не в силах, то во время сна они устраивают информационный перерыв и занимаются только «пополнением энергетических кладовых».

слайд 22

Иммунная теория сна

Известно, что во время ночного покоя некоторые внутренние железы, например, гипофиз или надпочечники, особенно активны. А гормоны, выделяемые ими, как раз укрепляют иммунитет.

слайд 23

Защитная теория сна

Даже у таких низших существ, как кухонные тараканы, которые спят, наклонив голову и расслабив антенны, из-за непрерывной 24-часовой активности повышен риск преждевременной смерти. Что уж говорить о людях. Сон - просто необходим для нормальной жизнедеятельности и хорошего самочувствия.

слайд 24

Тормозная теория сна

Предположим, что организм сам знает, когда нужно тормознуть и дать мозгу возможность разложить накопленную информацию «по полочкам». Возможно ли заставить мозг работать беспрерывно?

Я задали вопрос своим стареньким прадедушке и прабабушке (они плохо спят ночью), «необходим ли людям сон?», и они ответили: «Конечно!»

Несомненно, длительное лишение сна может погубить живое существо.

слайд 25

Следовательно, можно сделать вывод - какая бы теория не восторжествовала со временем, понятно одно: любому существу необходимо спать достаточное количество времени для того, чтобы оставаться здоровым. И человеку в том числе!

слайд 26

Спасибо за внимание!

Литература

1. Популярная энциклопедия для детей. Всё обо всём. / Сост. Г.П. Шалаева.- М., 1996. Т.3, 4, 10;

2. Нарушения сна и бодрствования, Вейн А. М., М., 1974;

3. Спячка животных / Калабухов Н. И., 3 изд., Харьков, 1956;

4. Энциклопедия для детей. Биология / Аксёнова М., Вильчек Г., Аванта+; 2004.

Зачем мы спим? Мы спим каждый день с самого рождения, не задумываясь над этим вопросом?

Ученым еще предстоит создать единую теорию сна, ведь сон действительно на данный момент - темное пятно в области научных исследований. Только в 20-м веке ученые обнаружили, что человеческий мозг проявляет во время сна активность. До этого он считался бессмысленным для области научных исследований сна.

В этой статье мы откроем некоторые основные факты о сне, знать о которых полезно каждому.

Циклы сна

Сон человека (как и всех млекопитающих и птиц) состоит из двух фаз:

• REM-сон (от англ. Rapid Eye Movement - быстрое движение глаз ) - быстрый сон
• Медленный сон (NREM)

Каждый из этапов обладает своими физиологическими, неврологическими и психологическими особенностями. В течение всего сна фазы циклически сменяют друг друга.

В конце 1960-х годов ученыt Рехтшаффен и Калес выделили основной цикл, отражающий различные уровни сознания. Она выглядит так:

Полный цикл длится примерно от 90 до 110 минут. Так за время восьмичасового сна происходит примерно пять таких циклов.

Из графика видно, что преобладает фаза медленного сна. REM-сон длится только около 10 минут в конце цикла. Однако, NREM-фазы некоторых циклов (обычно ближе к концу сна) получаются короче и REM-сон увеличивается.

Обычно человек видит сны в стадии REM-сна, хотя иногда сны снятся и в стадии медленного сна. Теперь взглянем на характеристики нормального цикла сна:

СТАДИЯ 1 NREM (чуткий сон): Происходит снижение активности головного мозга от частоты альфа-волн бодрствования (8 - 13 Гц) до дремотных тэта-волн (4 - 7 Гц). Снижается мышечный тонус. В этой стадии могут интуитивно появляться идеи, способствующие успешному решению той или иной проблемы.

СТАДИЯ 2 NREM (чуткий сон): На этой стадии появляются так называемые «сонные веретёна» - сигма-ритм, представляющий собой учащенный альфа-ритм (12 - 16 Гц) и K-комплексов. Происходит отключение сознания. В паузы между веретёнами (возникают 2—5 раз в мин) человека легко разбудить.

СТАДИЯ 3 NREM (медленный сон): Мозговая активность снижается до дельта-волн (0,5 - 4 Гц) - самая низкая частота глубокого сна. Характеризуется всеми чертами второй стадии, в том числе наличием «сонных веретён», к которым добавляются медленные высокоамплитудные дельта-волны.

СТАДИЯ 4 NREM (медленный сон): Самый глубокий сон. Третью и четвёртую стадии часто объединяют под названием дельта-сна . В это время человека разбудить очень сложно; возникают 80 % сновидений и именно на этой стадии возможны приступы лунатизма и ночные кошмары.

REM-сон: Активность мозга повышается до частоты бодрствования бета-волн (12 Гц). В эту стадию человек находится в полной неподвижности вследствие резкого падения мышечного тонуса. Наблюдается быстрое движение глазных яблок. Именно в стадии REM-сна человек видит самые яркие сны.

Циркадные ритмы

Цикличность сна человека контролируется циркадными часами. Эти внутренние биологически часы человеческий мозг использует для контроля температуры тела и высвобождения некоторых химических веществ (нейротрансмиттеров) в нужное время.

Ближе к ночному времени мозг дает сигнал, вызывающий синтез и выделение в кровоток вызывающего сон нейрогормона мелатонина и человек начинает ощущать сонливость, температура тела падает. Аналогично, в первой половине дня мозг вырабатывает нейротрансмиттеры, вызывающие пробуждение.

Функции сна

Мы рассмотрели циклы сна. Теперь перейдем к его функциям. Почему мы спим, расходуя на сон треть нашей жизни?

Сон - естественное состояние всех млекопитающих, птиц, рептилий, амфибий и рыб. Но различия в продолжительности сна - ошеломляющие:

Эти различия породили несколько эволюционных теорий сна. Одна из теорий состоит в том, что животные, которые являются низшими в пищевой цепочке, спят меньше - потому что они более подвержены нападениям. Есть противоположная теория, говорящая о том, что сон защищает от хищников, так как во время сна мы прячемся в укромном месте.

Однако обе теории имеют пробелы. Если долго бодрствовать, наш организм в конечном итоге заставит нас восстановить силы во сне - даже под угрозой нападения со стороны хищников.

Функции сна:

1. ради отдыха: в течение всего дня мы активны. Эта активность требует большого количества энергии для работы иммунной и нервной систем, а также наших мышц и костей. Восполнить затраченную энергию мы можем во время еды и сна.

2. исцеление: во время сна происходит исцеление тела нашего тела. Опыты над крысами показали, что лишение сна замедляет заживление процесс ожогов.

3. обучение: сон улучшает организацию работы мозга - путем отбора важных воспоминаний и отбрасывания нежелательной информации. Было проведено исследование, в котором принимали участие 40 человек. Им было разрешено спать по 26 минут в течение суток. Затем они прошли тестирование, которое показало, что их память ухудшилась на 38% в течение четырех дней. Исследование показало, что лишение REM-сна значительно усложняет процесс запоминания и способность решать проблемы. Другие эксперименты над сном показали, что «процедурная память» (знание того, как нужно действовать) и "декларативная память" (знание фактов и событий) зависят от REM-сна.

Так же существует предположение, что сон необходим человеку из-за сновидений. Иначе, почему же мы видим сны, если они бесполезны? Найдет ли подтверждение эта теория - покажет время.