Когда снятся сны мозг отдыхает или работает. Поведение мозга в разных фазах сна. Исследования из Вискинского университета

Каждое живое существо на планете должно спать. Сновидение – это запутанная, но очень интересная тема, которую ученые никак не могут до конца разгадать. Продолжительность сна здорового человека должна быть от 6 до 8 часов.

Во время сна организм человека полностью отдыхает, память освобождается от бесполезной информации, тело насыщается новой энергией, а также возможна очистка организма от токсинов. Только, отдыхает ли мозг во сне – вот вопрос, который волновал ученых. После того как изобрели электроэнцефалограмму (ЭЭГ), стало возможно наблюдение деятельности не только всех органов, но и мозга во время ночного отдыха.

Вопрос о том, как функционирует орган во время сна, и какая область отвечает за сновидения, раскрыт только частично. Можно объяснить лишь некоторые моменты, которые происходят с организмом человека, когда он отдыхает. Активность мозга различается с учетом фаз, которые повторяются каждые полтора часа.

Циклы работы мозга во время сна

О том, как работает мозг во время сна, существует несколько мнений и теорий. До возникновения ЭЭГ считали, что во время ночного отдыха мозговая деятельность осуществляется медленнее, а через время и совсем перестает функционировать. После изобретения электроэнцефалограммы эту теорию оспорили и доказали, что мозг человека не отдыхает совсем, а даже, наоборот, в ночное время он работает активнее для того, чтобы подготовить организм к продуктивному дню.

Существует два цикла мозговой деятельности во время ночного отдыха:

Стадия медленного сна.
Быстрая фаза сна.

В медленной стадии общая температура тела человека понижается, в сером веществе постепенно замедляются и затухают колебания нейронов, замедляется сердцебиение, а также все мышцы максимально расслабляются.

За сновидения отвечает специальный отдел головного мозга – это гипоталамус. За рокировку толчков между нейронами в органе отвечают нейротрансмиттеры, которые выступают как химические проводники. Этот специальный отдел имеет нервные клетки, которые приводят к торможению производства нейтротрансмиттеров.

В быстрой фазе таламус возбуждается за счет холинергических рецепторов. Эти рецепторы возбуждаются благодаря ацетилхолину. Указанные клетки размещаются в верхней части варолиева моста и среднего ядра мозга. За счет стремительной деятельности этих клеток происходит всплеск колебаний нейронов. Для этого времени характерно действие и функционирование серого вещества так же, как и во время бодрствования.

Сновидения в медленную фазу

Так как многих ученых интересовало, отдыхает ли мозг во время сна, то были направлены все силы на выяснение этого, а также вопроса о сновидениях, которые возникают. Быстрая и медленная фаза за ночь чередуются между собой до 6 раз. То есть их смена происходит с периодичностью в 120 минут. Как правило, сновидения возникают с такой же периодичностью. Сновидением называют образные представления, которые возникают в процессе быстрого сна. Они могут проявляться бурно, яро и эмоционально.

В медленной фазе никаких сновидений не наблюдается, точнее, они есть, но насколько короткие и тусклые, что человек их просто не запоминает. Ее длительность составляет 80% ото всей продолжительности сна.

За этот период полностью расслабляются мышцы тела, замедляется сердечная деятельность, различные виды чувствительности практически сводятся к нулю, а мышление полностью прекращается.

Существует четыре стадии медленной фазы:

Дремота. В этой фазе происходит обдумывание всего, что произошло в течение дня. Мозг запускается, точнее, он все еще продолжает активно работать, и на подсознании все еще пытается найти выход из различных ситуаций и ответы на вопросы, которые человека волновали в течение дня.
Медленная глубина. Для этого времени характерны вспышки слуховой чувствительности, поэтому человека можно легко разбудить.
Переходная фаза.
Глубокий ночной отдых. Как раз в этой фазе осуществляется наибольшее расслабление мозга и происходит его восстановление. Человека сложно разбудить, так как спит он очень крепко. Для этой фазы характерны лунатизм и разговоры во сне.

Работа мозга в быструю фазу сновидений

Существует существенное отличие между двумя видами сна. Во время быстрого сна глазные яблоки человека начинают ускоренно двигаться под закрытыми веками. Исходя из этого, быструю фазу назвали еще БДГ-сном, то есть «быстрое движение глаз».

Второе отличие заключается в том, что активность мозга во сне в быстрой фазе возрастает, сердцебиение учащается, но мышцы продолжают быть расслабленными. Эта фаза у взрослых составляет 20% ото всего сна, в это время сон очень глубокий. Для младенцев он составляет 50%, а у пожилых людей – 15%.

Под воздействием дневных событий, вопросов и проблем, мозг в этой фазе анализирует полученную информацию и распределяет ее в необходимом порядке. Анализируя окружающую среду, мозг адаптируется к возникшим условиям.

Но неоспоримым является тот факт, что именно в быстрой фазе возникают самые яркие и красочные сновидения. Они генерируются в результате неравномерного торможения различных участков коры головного мозга. Во время сновидений человек может вспомнить о том, где положил какую-то забытую вещь, или решить сложную задачу. Это объясняется тем, что во сне активируется долговечная память, которая способна напомнить даже случайные впечатления и происшествия, что были в далеком прошлом.

Какой участок мозга отвечает за сны

Часть мозга, отвечающая за сновидения – серое вещество. Оно очень интересовало многих ученых. Познать сновидения пытались еще такие ученые, как Аристотель и Гиппократ, немного позже это изучали российские ученые Павлов и Бехтерев.

В ЦНС есть специальный отдел, что несет ответственность за отдых человека и его бодрствование. Этот особый участок имеет вид паутины из большого количества нервных клеток, что оплетены нервными волокнами, которые проходят через чувствительные зоны органа.

В сером веществе находится три вида нервных клеток. Именно они отвечают за различные биологические активные элементы. Одним из таких элементов считается серотонин. Ученные доказывают, что именно благодаря этому действующему элементу возникают сновидения из-за изменений в головном мозге.

Происходящие в мозге действия такие, как остановка производства серотонина, могут привести к бессоннице, которая приобретает хроническую форму. Именно это и доказало, что область центра может отвечать не только за отдых в ночное время, но и за пробуждение.

Мнение врачей

Специалисты утверждают, что для человека ночной отдых очень важен, а сновидения позволяют насытить организм положительными эмоциями и впечатлениями. Ни для кого не секрет, что головной мозг способен исполнять разнообразные функции. Важнейшей из них считается детоксикация, за которую ответственна глимфатическая система. Во время сна ее активность повышается в десять раз. За это время выделяются белковые соединения, которые могут предупредить такие заболевания, как синдром Паркинсона или Альцгеймера. Врачи утверждают, что на этот процесс орган затрачивает очень много энергии.

Перед сном врачи рекомендуют научиться отключать мозговую активность. Для этого требуется соблюдать определенный и постоянный график, а также обязательно создание необходимой атмосферы (например, выключенный свет и полная тишина). Также рекомендуется использовать кровать только для сна, а перед сном можно читать книгу.

О том, что сон делится на несколько стадий, одна из которых - стадия быстрого сна, ученые догадались 55 лет назад. Честь этого открытия принадлежит студенту Чикагского университета Юджина Азерински и его научному руководителю Натаниэлю Клейтману.

Оказалось, что человек вроде бы и спит, но его глазные яблоки энергично движутся, а сам он видит яркие, запоминающиеся сны. Мало того, бодрствование с закрытыми глазами занимает пятую часть всего времени сна, и в это время клетки мозга весьма активны: они, как показывают сегодняшние исследования, заняты переработкой информации.

Итак, как теперь известно, из каждых восьми часов мы понастоящему спим лишь шесть часов с небольшим. В фазе быстрого сна наш мозг не принимает новой информации от органов чувств и не подает команды мышцам: он перерабатывает полученную и (sic!) создает программы поведения на будущее, приводит в порядок и укрепляет нашу память, что позволяет на следующее утро пользоваться ею более эффективно. То, что утро вечера мудренее, люди заметили в незапамятные времена. Но почему? Долгие десятилетия исследователи считали, что сон укрепляет память, поскольку служит пассивной защитой от наслоения новых впечатлений. Мы забываем, потому что новая информация выталкивает прежде полученные воспоминания. А когда мы спим, новая информация не поступает, и у мозга есть возможность разложить полученную за день информацию по полочкам, где она и может закрепиться. Оказалось, однако, что сон укрепляет память весьма активно, и в этом процессе участвует его быстрая фаза.

Что видят грызуны во сне?

Ученые пока не знают точно, как функционирует наша память. Есть предположение, что вчерашние события всплывают снова благодаря активизации связей между сотнями, тысячами или, возможно, даже миллионами нейронов. Так образуются активные зоны, возбуждая которые опять и опять, мы даем задание мозгу закрепить полученные сведения или вернуть что-то давно позабытое. Поэтому и говорят, что повторенье - мать ученья. Таким образом группа клеток, которые вместе возбуждаются, образуют воспоминание, например, о пройденном накануне на уроке географии или о том, где лежат ключи от квартиры.

Современные приборы позволяют наблюдать за тем, какие именно зоны мозга работают в данный момент, чем и воспользовались нейробиологи Мэтью Уилсон и Брюс Мак-Нотон из Университета Аризоны. Они вживили в мозг крыс импланты, позволяющие регистрировать активность нейронов, и пустили животных бегать от кормушки к кормушке по замкнутому маршруту. Когда крысы проходили разные участки маршрута, у них активировались разные клетки гиппокампа - структуры мозга, ответственной за пространственную память. Активность разных «клеток места» так тесно соотносилась с физической локализацией крысы, что исследователи могли следить за перемещением животных по маршруту, просто наблюдая за тем, какие клетки в данный момент работают. Когда крысы набегались и заснули, экспериментаторы продолжали записывать активность «клеток места» и обнаружили, что клетки возбуждаются в прежнем порядке, как если бы крысы во сне проходили маршрут.

Обучение во сне: миф или реальность?

Но мозг во сне не просто проводит бессознательную тренировку памяти, он может избирательно укреплять те ее участки, которые более всего в этом нуждаются. В 2005 году Мэтью Уолкер из Гарвардской медицинской школы просил добровольцев печатать на клавиатуре бессмысленные последовательности, такие, как 4-1-3-2-4. Это что-то сродни игры на фортепиано с листа, с не известных ранее нот. То, что после доброго сна движения пальцев становились более быстрыми и координированными, в общем, очевидно. Однако тщательные исследования показали, что хорошо выспавшиеся люди не просто быстрее печатали, но особенно преуспели в печатании тех последовательностей, которые вначале давались им труднее всего. Мозг всю ночь гонял их память по этим последовательностям, и в результате к моменту пробуждения они лучше всего и запомнились. Мало того, исследования Уолкера показали, что те участники его эксперимента, которые выспались, при выполнении задания значительно меньше задействовали участки своего мозга, ответственные за сознательные усилия, но активнее - те зоны головного мозга, которые обеспечивали более быстрые и точные удары по клавишам.
br>Вывод прост до банальности: тот, кто хочет хорошо учиться и эффективно работать, должен хорошо спать. В 2004 году Ульрих Вагнер и его сотрудники из Любекского университета (Германия) поставили весьма своеобразный эксперимент. Сначала они обучили добровольцев решать определенный тип математических задач длинным и скучным способом и дали им для практики 100 задачек. Затем подопытных отослали на 12 часов, посулив на будущее еще 200 заданий. Исследователи не сказали своим подопечным, что существует более простой способ решения подобных задач, однако многие добровольцы ко второму занятию дошли до этого варианта решения самостоятельно. И тут-то обнаружилась разница между сном и бодрствованием. Среди тех, кто между двумя сеансами спал, простой метод решения обнаружили 59%, а среди тех, кто бодрствовал, - только 23%. Это привело исследователей к выводу, что наш мозг в состоянии решить проблему, даже если предварительно не знает о других возможностях ее решения, и во сне он справляется с этим лучше, чем наяву. И делает он это преимущественно в стадии быстрого сна. Чем дольше человек спит, тем продолжительнее становится эта фаза. Поэтому для некоторых аспектов консолидации памяти необходимо проспать более шести часов. Зато после долгого сна мозг работает гораздо эффективнее, и об этом следует помнить творческим личностям, продлевающим свой день за счет бессонной ночи.

Что нужно делать по ночам

Спрашивается, почему люди эволюционировали таким путем, что некоторые познавательные функции осуществляются у них только во сне? Почему мозг не может обрабатывать информацию в дневное время? Возможно, дело в том, что сон возник в результате эволюции задолго до высшего познания. В мире, где чередуются свет и тьма, эффективнее днем охотиться, а ночью спать (или наоборот). Так уж сложилось, что суточные ритмы играют в нашей жизни определяющую роль. И мозгу пришлось приспособиться к этим обстоятельствам и разумно использовать время сна на обработку информации, полученной в период бодрствования. Но это лишь одна из гипотез.

Другая состоит в том, что, возможно, наше сонное познание использует те же ресурсы мозга, которые при бодрствовании заняты получением информации, то есть обработкой сигналов от органов чувств. Поэтому для качественного укрепления памяти необходимо, чтобы организм перестал получать эти сигналы и освободил ресурсы для складирования информации. Естественно, отключать внешние каналы удобнее всего в то время, когда организм спит, а сон присущ всем теплокровным животным.

Впрочем, гипотез может быть и больше. Ученые до сих пор не понимают, как мозг осуществляет обработку ранее полученной информации? Какие химические вещества или молекулы участвуют в механизмах памяти? Что позволяет мозгу запоминать одни факты и забывать другие? И исследование сна - один из способов ответить на эти вопросы.

Не лишне будет вспомнить и о великих идеях, увиденных во сне. Так, Менделееву приснилась его Периодическая таблица химических элементов, а Фридрих Август Кекула увидел структуру молекулы бензола (она предстала в виде свернутой в кольцо змеи, бьющей хвостом).

Михаил Потапов:

Все млекопитающие и теплокровные существа на планете, и даже и птицы, должны спать. Это особенность организма, которую ученые не могут разгадать до конца и понять, как же она работает. Однако в 50-хгодах прошлого века была изобретена электроэнцефалограмма (ЭЭГ) - это методика, позволяющая следить за тем, что происходит с мозгом во время сна и другими органами и системами. При этом человек спит, его отдых не нарушается, что позволяет получить достоверные данные о функционировании тела.

Однако наиболее актуальным является вопрос о том, как происходит работа мозга во время сна. Ответы на него найдены только частично, но они могут объяснить некоторые важные процессы, происходящие при ночном отдыхе.

Активность по фазам сна

Раньше считалось, что в спящем состоянии активность мозга постепенно снижается, а потом и вовсе прекращается его деятельность. Однако появление ЭЭГ полностью опровергло эту теорию. Оказывается, что мозг во сне никогда не «дремлет», он проделывает титаническую работу, чтобы подготовить нас к последующему дню.

Когда мы спим, происходит прохождение через две основные фазы: медленного и быстрого сна. Медленный сон еще называют ортодоксальным или глубоким, именно из него начинается ночной отдых. После этого идет быстрая фаза, ее также именуют парадоксальной или фазой быстрого движения глаз.

Мозг во время сна ведет себя по-разному, в зависимости от того, через какую фазу он проходит. Рассмотрим более подробно, какой механизм действия нейронов в нем запускается в определенные моменты.

Мозг и медленный сон. Во время засыпания нейронные колебания в мозге постепенно затухают, все мышцы тела максимально расслабляются, сердцебиение замедляется, снижается давление и температура тела. За погружение в сон отвечает отдел мозга, называющийся гипоталамус. В нем есть группа нервных клеток, которые тормозят выработку нейротрансмиттеров (химических передатчиков, отвечающих за обмен импульсами между нервными клетками). Активизация этой группы нейронов мозга отвечает за начало ночного отдыха.
Деятельность мозга во сне быстрой фазы. Во время парадоксального сна возбуждение таламуса осуществляется холинергическими рецепторами, в которых передача возбуждения происходит посредством ацетилхолина. Эти клетки расположены в среднем мозге и верхней части варолиева моста. Их высокая активность ведет к тому, что появляется всплеск нейронных колебаний. Мозг во сне этой фазы выполняет почти такие же функции, как и при бодрствовании. Однако трансмиттеры моноамины, которые направляются в кору головного мозга из верхней части его ствола, такой активности не испытывают. Следовательно, передача информации от таламуса в кору происходит, но мы ее воспринимаем как сон.

Детоксикация во сне

Мозг во сне выполняет различные функции, но последние исследования подтвердили, что главной из них является детоксикация. По мнению экспертов, за этот процесс отвечает глимфатическая система, открытая всего несколько лет назад учеными. Как выяснилось во время экспериментов, проводимых на мышах, активность этой системы во время сна возрастает более чем в 10 раз. Процесс выведения вредных белковых соединений помогает предотвратить такие патологии, как болезнь Альцгеймера и Паркинсона. Происходит «очистка» следующим образом:

клетки, поддерживающие нейроны в головном мозге, во время сна уменьшаются в размере, они будто съеживаются;
межклеточное пространство увеличивается в мозговом веществе;
мозговая жидкость практически вымывает токсины, скопившиеся между клетками.

Как предполагают ученые, на детоксикацию мозг тратит много энергии. Возможно, он не может одновременно бодрствовать и «очищаться», и потому мы вынуждены проводить некоторое время во сне.

Достоверные данные по этому поводу будут известны только тогда, когда эксперименты начнут проводить на людях, а не на животных.

Другие функции

Несмотря на то, что детоксикацию ученые считают одним из наиболее важных открытий последних лет, кроме этой задачи мозг во сне выполняет и другие важные для организма функции.

Рассмотрим, какую именно работу он проделывает, и как она отражается на нашем самочувствии днем:

Подведем итоги

Мозг человека - это уникальная структура, возможности которой еще до конца не открыты. Если раньше считалось, что он полностью отключается во время сна, то сейчас известно, что это не так. В то время как мы отдыхаем, активируются нейронные связи, которые отвечают за различные функции нашего организма.

Полноценный сон важен для поддержания нормального физического и психологического состояния человека, потому ему нужно отводить положенное время.

Наш мозг во время сна полностью не прекращает работу ни на секунду. В то время как остальной организм отдыхает, мозговая деятельность продолжает функционировать. Пока мы спим, происходит восстановление энергии, очистка нашей памяти от лишней информации, даже очищение организма от токсинов. В каждой фазе активность мозга различается, все фазы проходят за полтора часа, так что мы повторяем их по несколько раз за ночь.

Отдых в разные периоды ночи очень отличается по активности мозга и по работе всего организма. Эти периоды различаются по времени, но весь цикл проходит за полтора часа.

Причем распределение фаз сна меняется ближе к утру:

За полтора часа ночью организм полностью проходит этот цикл, начиная от засыпания и заканчивая быстрой фазой. В течение ночи у мозга на сон таких циклов может быть несколько. Медики советуют, чтобы нормально высыпаться количество часов должно быть кратно этому циклу. Пробуждение в быстрой фазе считается самым полноценным для организма. Таким сном можно восстановить силы безо всяких антидепрессантов.

Что происходит с нашим телом и мозгом ночью мало кто представляет. Нам снятся сны, это еще одно подтверждение тому, что мозг не отключается во время сна, а продолжает трудиться. За время ночного отдыха наше тело полностью перезагружается и очищается от неважной информации.

За день мы получаем огромное количество информации. Работа мозга во время сна предполагает переработку всей этой информации, ее переосмысление и распределение.

Есть несколько важных функций, которые выполняет наша нервная система, пока мы спим:

Очень часто люди пытаются работать или учить что-то по ночам. На самом деле это далеко не лучшая идея. Во сне вы запомните лучше и переработаете те знания, которые получили за ночь.

Это позволит максимально ее использовать. Постоянное недосыпание приводит к отмиранию нейронов головного мозга.

Наш мозг по сути - огромный компьютер с большим количеством информации и сложной операционной системой. А ночью в нем происходит перезагрузка информации и распределение ее по папкам. Отключаться наш мозг не может, но очищение мозга во сне - вполне реально.

Какой человек не знает о значении здорового сна. Это не просто расслабление мышц и отстранение от реальности.

С нормальным отдыхом ночью мы получаем преимущества перед теми, кто не высыпается:

Это всего лишь немногие положительные стороны здорового сна. Полноценный отдых ночью - прямая дорога к долголетию.

Лучше всего польза ночного отдыха отражается в старой пословице: «Утро вечера мудренее». Наш мозг, снабженный миллионами нейронов, продолжает работать и во время отдыха. Но именно благодаря этой работе мы с утра чувствуем себя по-другому.

Пока мы отдыхаем и просматриваем яркие красочные сны, наш главный компьютер в голове работает. Он сортирует все, что мы узнали за день, помогает ответить на дневные вопросы и способствует запоминанию нужной нам информации.

Всем известно, что человек не может бодрствовать постоянно - организму нужен здоровый сон. Отдыхает ли мозг во время сна? Давайте разбираться.

Исследованиями работы мозга во время сна ученые занялись лишь последние 100 лет. Поэтому остается еще множество вопросов и тайн, касающихся сна.

Все мы ежедневно спим и видим сны, а почему и как они возникают, знают не многие. Сон является естественным физиологическим процессов, во время которого снижена реакция на окружающий мир, а уровень мозговой активности минимален. Во сне человеческий мозг обрабатывает информацию, полученную не только за прошедший день, но и в течение всей жизни. Она приходит ему в виде свободных ассоциаций: отдельные кусочки информации во сне собираются в целую картину и подвергаются тщательному анализу. Важно отметить, ни один сон не бывает без сновидений, попросту, многое мы не помним – точнее сказать, мозг «не хочет», чтобы мы это запоминали.

Сон имеет две основные фазы: медленный и быстрый сон. Медленный сон составляет 75 % от общего объема, остальные 25% приходятся на быстрый сон. У медленного сна всего 4 стадии: первая – дремота, мечтания; вторая – повышены приемы восприятия (например, слух) и человека легко можно разбудить; третья – чуть понижено восприятие окружающего мира; четвертая – глубокий сон. Ученые считают, что во время медленного сна у человека происходит восстановление энергозатрат, или, проще говоря, «перезагрузка».

Быстрый сон можно отнести к пятой стадии сна. В этом состоянии работа мозга напоминает состояние бодрствования. Самое интересное, что человек полностью расслаблен и неподвижен! Единственное, что совершает быстрые движения – это глазные яблоки под сомкнутыми веками. Прерывание фазы быстрого сна негативно влияет на психику, в то время как прерывание фазы медленного сна не имеет таких серьезных последствий. Это связано с тем, что во время быстрого сна происходит серьезная работа мозга – переработка информации, а также он оказывает психологическую помощь организму.

Недавние исследования ученых из Университета Калифорнии показали, что активность мозга во время сна даже больше, чем во время бодрствования. Они утверждают, что во сне мозг работает в семь раз быстрее. Эти данные тщательно проверяются и в скором времени мы узнаем, правда это или нет.

Главное, что нужно знать любому – сон необходим человеку! Во время сна мозг «работает над ошибками», чтобы помочь решить конфликты, возникающие в нашем внутреннем Я. Нарушение режима сна ведет к серьезным психологическим проблемам, а также к сбою в работе всего организма. Здоровый сон должен длиться не менее 8-9 часов в сутки (по другим данным, не менее 10-12 часов). Важно и качество сна – должен быть соблюден ежедневный режим сна и бодрствования, одежда не должна стеснять, а обстановка в комнате мешать вашему отдыху. Старайтесь перед сном отключаться от всевозможных мыслях о работе, финансовых делах и семейных неурядицах. Если у Вас не будет здорового сна, решать волнующие Вас вопросы, будет намного сложнее. Помните: качество сна является залогом полноценного отдыха. Приятных сновидений!

Категории

Выбор редакции