Сколько длится фаза сна. Сравнительное описание фаз быстрого и медленного сна

Несмотря на то, что на сайте уже есть статья про фазы сна, видится правильным написание еще одной статьи в свете того, что появилась новая информация о циклах сна и том количестве времени, которое требуется человеку, чтобы высыпаться.

Чтобы не дублировать информацию, отсылаю всех желающих к статье Фазы сна человека. А в настоящей статье лишь сделаем краткий обзор самых необходимых моментов относительно фаз сна.

Другое дело – циклы сна. Именно необходимое количество циклов сна дает нам возможность прекрасно чувствовать себя утром, после пробуждения. При этом каждый конкретный человек может заметно отличаться от других по количеству необходимых циклов сна и, как следствие, времени, затрачиваемому на ночной сон.

Кроме того, думаю, будет интересно узнать о том, какие возможности есть у человеческого организма, чтобы компенсировать недостаток сна и за предыдущее недосыпание, и за грядущее.

Рассмотрим всё это по порядку.

Фазы сна

Фазы сна у любого человека состоят всего из двух групп:

1. Фаза медленного сна (состоит из нескольких видов сна);
2. Фаза быстрого сна.

Две данные фазы сна постоянно чередуются в течение всего времени сна человека, образуя единый завершенный цикл сна. Т.е цикл сна составляет 1 фаза медленного сна и 1 фаза быстрого сна. Длительность цикла сна обычно колеблется от 1 до 1, 5 часов. Затем наступает новый цикл схожей продолжительности.

Фазы медленного сна первоначально занимают до трех четвертей общей продолжительности цикла сна. Но с каждым новым циклом длительность фазы сна в пределах данного цикла меняется в сторону сокращения продолжительности медленного сна и увеличения быстрой фазы.

По имеющимся данным где-то после 4-х часов утра фаза медленного сна (глубокого вида) полностью исчезает, остается только быстрый сон.

Что происходит во время медленной и быстрой фаз сна

Медленная фаза сна нужно организму человека для восстановления физических функций. В это время происходит процесс обновления клеток и внутренних структур, восстанавливается энергия, растут мышцы, выделяются гормоны.

Во время быстрой фазы сна происходит работа на уровне умственной и эмоциональной сфер: восстанавливается нервная система, обрабатывается информация, подготавливается память и другие структуры организма.

Получается, что каждая фаза сна необычайно важна для нового дня функционирования организма.

Циклы сна

Но за одну фазу сна организм не успевает произвести всех необходимых изменений. Поэтому для полноценного восстановления и подготовки организма к дальнейшей деятельности в течение дня нужно несколько повторяющихся циклов.

На сегодняшний день ученые говорят о необходимости 5 повторяющихся циклов сна среднему человеку. В сумме это составляет около 7-8 часов ночного сна.

Однако существует изрядное количество людей, имеющих отклонения по количеству циклов в ту и другую сторону.

Есть люди, способные полноценно восстанавливаться всего лишь за 4 цикла сна. Им зачастую хватает 4-6 часов сна в течение ночи, чтобы отлично чувствовать себя потом весь последующий день.

С другой стороны, многие люди ощущают постоянную разбитость, если спят менее 9 часов за ночь. По сравнению с другими людьми, спящими меньшее количество часов, такие люди выглядят лентяями. Однако если понять, что им всего лишь необходимо не 5, а 6 циклов сна в ночное время, то всё встает на место. 6 циклов сна по 1, 5 часов, как раз, и дают эти 9 часов ночного сна.

Сколько нужно спать, чтобы высыпаться

Чтобы высыпаться, каждому конкретному человеку необходимо провести во сне ровно столько циклов сна, сколько требует его организма. Обычно это 4-6 циклов сна.

При этом продолжительность сна также будет изрядно колебаться, т.к. каждый человек имеет собственную продолжительность цикла сна.

Минимумом, позволяющим более или менее восстановить силы организма, ученые признают 4 цикла сна. Но при этом необходимо озаботиться тем, чтобы все эти 4 цикла сна завершились до 4-х часов утра. Это позволит полностью завершить все работы организма по восстановлению физических структур.

В любом случае, каждый человек приблизительно знает, сколько часов сна ему требуется для нормального самочувствия. Исходя из этого, можно сделать вывод о необходимом количестве циклов сна.

Люди интересовались природой сна всегда, ведь человек отдает данному физиологическому состоянию треть своей жизни. Это циклическое явление. За 7-8 часов отдыха проходит 4-5 циклов, включающих себя две фазы сна: быструю и медленную, каждую из которых можно рассчитать. Сколько длится каждая стадия, и какую ценность она несет для человеческого организма, попробуем разобраться.

Что такое фазы сна

Уже много столетий исследователи занимаются изучением физиологии сна. В прошлом веке ученым удалось записать биоэлектрические колебания, возникающие в коре головного мозга во время засыпания. Они узнали, что это циклический процесс, имеющий разные фазы, сменяющие друг друга. Снимается электроэнцефалограмма с помощью специальных датчиков, закрепленных на голове у человека. Когда испытуемый спит, приборы сначала записывают медленные колебания, которые впоследствии становятся частыми, затем снова замедляются: происходит смена фаз сновидения: быстрой и медленной.

Быстрая фаза

Циклы сна следуют один за другим. Во время ночного отдыха быстрая фаза следует за медленной. В это время повышаются ритмы сердцебиения и температура тела, глазные яблоки двигаются резко и быстро, дыхание становится частым. Мозг работает очень активно, поэтому человек видит множество сновидений. Фаза быстрого сна активизирует работу всех внутренних органов, расслабляет мышцы. Если человека разбудить, то он сможет в деталях рассказать сновидение, ведь в этот период мозгом происходит переработка информации, полученной за день, возникает обмен между подсознанием и сознанием.

Медленная фаза

Колебания на электроэнцефалограмме медленного ритма делятся на 3 стадии:

1. Дремота. Замедляется дыхание и другие реакции, сознание уплывает, появляются разные образы, но человек еще реагирует на окружающую действительность. В этой стадии часто приходят решения задач, появляются озарения, идеи.
2. Неглубокий сон. Происходит отключение сознания. Сердечный ритм и температура тела снижаются. В этот период сновидящего легко разбудить.
3. Глубокий сон. На этой стадии человека разбудить сложно. В организме происходит активная выработка гормона роста, регулируется работа внутренних органов, происходит регенерация тканей. На этой стадии у человека могут возникать кошмары.

Последовательность фаз сна

У здорового взрослого человека стадии сновидения проходят всегда в одинаковой последовательности: 1 медленная фаза (дремота), затем 2,3 и 4, затем обратный порядок, 4, 3 и 2, а потом быстрый сон. Все вместе они образуют один цикл, повторяющийся 4-5 раз за одну ночь. Продолжительность двух этапов сновидения может меняться. В первом цикле фаза глубокого сна очень короткая, а на последней стадии ее вообще может не быть. На последовательность и длительность этапов может оказывать влияние эмоциональный фактор.

Глубокий сон

В отличие от сна быстрого, глубокая фаза имеет более длительную продолжительность. Ее еще называют ортодоксальной или медленноволновой. Ученые предполагают, что это состояние отвечает за восстановление энергозатрат и укрепление функций защиты организма. Исследования показали, что начало фазы медленных волн разделяет мозг на активные и пассивные участки.

При отсутствии сновидения отключаются области, отвечающие за сознательные действия, восприятие, мышление. Хотя во время глубокой фазы сердечный ритм и мозговая активность снижаются, замедляется катаболизм, однако память прокручивает уже изученные действия, о чем свидетельствуют внешние признаки:

• подергивания конечностей;
• особый порядок дыхания;
• воспроизведение разных звуков.

Длительность

У каждого человека индивидуальная норма дельта-сна (глубокой фазы). Некоторым людям хватает 4 часа отдыха, а другим нужно 10, чтобы чувствовать себя нормально. У взрослого человека глубокая фаза занимает от 75 до 80% всего времени сна. С наступлением старости эта продолжительность уменьшается. Чем меньше дельта-сон, тем быстрее происходит старение организма. Чтобы повысить его длительность, необходимо:

• составить более эффективный график бодрствования/отдыха;
• перед ночным отдыхом за пару часов давать организму физическую нагрузку;
• не пить кофе, алкоголя, энергетиков, не курить и не переедать незадолго до окончания бодрствования;
• спать в проветренном помещении при отсутствии света и посторонних звуков.

Стадии

Структура сна в глубокой фазе неоднородна и состоит из четырех non-rem фаз:

1. В первый эпизод происходит запоминание и осмысление сложностей, которые были в течение дня. На стадии дремоты мозг ищет решение задач, возникших во время бодрствования.
2. Вторую фазу называют еще «сонные веретена». Движения мышц, дыхание и сердечный ритм замедляются. Активность мозга плавно затухает, но могут быть краткие моменты особой остроты слуха.
3. Дельта-сон, при котором происходит смена поверхностной стадии на очень глубокую. Длится всего 10-15 минут.
4. Сильный глубокий дельта-сон. Считается самым значимым, поскольку на протяжении всего периода мозг реконструирует способность работать. Четвертую фазу отличает то, что спящего человека разбудить очень сложно.

Быстрый сон

БГД (быстрое движение глаз) - фаза или от английского rem-сон отличается усиленной работой мозговых полушарий. Самое большое различие – стремительное вращение глазных яблок. Другие характеристики быстрой фазы:

• непрерывное движение органов зрительной системы;
• яркие сновидения броско разрисованы, наполнены движением;
• самостоятельное пробуждение благоприятное, дает хорошее самочувствие, энергию;
• температура тела растет из-за энергичного метаболизма и сильного прилива крови.

Длительность

После засыпания человек большую часть времени проводит в медленной фазе, а быстрый сон длится от 5 до 10 минут. Под утро соотношение стадий меняется. Периоды БГД становятся длиннее, а глубокого – короче, после чего человек просыпается. Быстрая стадия гораздо важнее, поэтому если прервать ее искусственным путем, то это неблагоприятно скажется на эмоциональном состоянии. Человека на протяжении дня будет преследовать сонливость.

Стадии

Быстрая фаза, которую еще называют парадоксальным сном, является пятой стадией сновидения. Хотя человек находится в полной неподвижности из-за полного отсутствия мышечной активности, состояние напоминает бодрствование. Глазные яблоки под сомкнутыми веками периодически совершают быстрые движения. Из 4 стадии медленного сна человек возвращается во вторую, после чего наступает БДГ-фаза, которая заканчивает цикл.

Ценность сна по часам – таблица

Сколько человеку нужно спать – точно сказать невозможно. Данный показатель зависит от индивидуальных особенностей, возраста, нарушения сна и режима дня. Младенцу для восстановления организма может понадобиться 10 часов, а школьнику – 7. Средняя продолжительность сна, по мнению специалистов, варьируется от 8 до 10 часов. Когда у человека правильно чередуется быстрый и медленный сон, то даже за короткий период восстанавливается каждая клеточка в организме. Оптимальным временем для отдыха является период до полуночи. Рассмотрим эффективность сна по часам в таблице:

Лучшее время для пробуждения

Если обратиться к таблице ценности сновидения, то можно увидеть, что меньше пользы для отдыха приносит время с 4 до 6 утра. Этот период лучший для пробуждения. В это время солнышко встает, организм наполнен энергией, ум максимально чистый и ясный. Если постоянно просыпаться вместе с рассветом, то усталость и болезни будут не страшны, а успеть сделать за день можно намного больше, чем после позднего подъема.

В какую фазу лучше просыпаться

Физиология сна такова, что человеку важны все стадии отдыха. Желательно, чтобы за ночь прошло 4-5 полных цикла по 1,5-2 часа. Лучшее время для подъема у каждого человека свое. К примеру, совам лучше просыпаться с 8 до 10 утра, а жаворонки встают в 5-6 часов. Что касается стадии сновидения, то и здесь все неоднозначно. С позиции структуры и классификации фаз лучшее время для пробуждения – те пара-тройка минут, которые приходятся на окончание одного цикла и начало другого.

Как проснуться в фазу быстрого сна

Поскольку циклы повторяются, а продолжительность медленной фазы увеличивается до 70% ночного отдыха, для пробуждения желательно поймать конец БДГ-стадии. Рассчитать это время сложно, но чтобы облегчить себе жизнь, желательно найти мотивацию вставать утром пораньше. Для этого нужно научиться сразу после пробуждения не валяться в кровати без дела, а проводить дыхательную гимнастику. Она насытит мозг кислородом, активизирует обмен веществ, даст заряд положительной энергии на весь день.

Как рассчитать фазы сна

Самостоятельный расчет сложен. В интернете можно найти калькуляторы циркадных ритмов, но у этого способа тоже есть недостаток. Данное новшество основывается на средних показателях, не учитывает индивидуальные особенности организма. Самый надежный метод расчета – обратиться в специализированные центры и лаборатории, где медики, подключив приборы к голове, определят точные данные по сигналам и колебаниям головного мозга.

Самостоятельно рассчитать стадии сна человека можно примерно так. Продолжительность (средняя) медленной стадии – 120 минут, а быстрой – 20 минут. С момента, когда вы ложитесь спать, отсчитайте 3-4 таких периода и ставьте будильник так, чтобы время подъема попало на заданный промежуток времени. Если вы ложитесь в начале ночи, например, в 22:00, то смело планируйте проснуться в период с 04:40 до 05:00. Если для вас это слишком рано, то следующая стадия для правильного подъема будет находиться во временном промежутке с 07:00 до 07:20.

Видео

Полноценный сон человека помогает восстановить все функции организма. Во время отдыха возобновляются физические силы, энергетический баланс, сортируется и обрабатывается информация, полученная за день, укрепляется иммунная система, и происходят другие важные процессы. Феномен сна изучен учеными не полностью, но есть данные исследований, которые помогают нам лучше понять его и разобраться, чем он полезен для здоровья. За ночь мы пребываем в разных фазах сна, во время которых происходят определенные изменения в теле.

Сценарий сна

Сон имеет две основные фазы: медленную (ортодоксальную, глубокую) и быструю (парадоксальную, поверхностную). Фаза медленного сна является началом ночного отдыха, она занимает три четверти всего времени, которое мы проводим в объятиях Морфея. Далее идет фаза быстрого сна, во время которой повышается мозговая активность. Наш организм не дремлет, сознание и подсознание обмениваются данными, происходит фильтрация информации, что улучшает наш когнитивные способности.

Медленный сон и идущий за ним быстрый сон составляют вместе один цикл. Он длится у среднестатистического человека около 1,5-2 часов. Всего за ночь мы проходим от 4 до 6 циклов, по окончании которых должны хорошо высыпаться.

Примечательно, что сон медленный с каждым новым циклом становится все короче, а быстрый - длиннее. Чтобы восстановление функций организма прошло полноценно, прохождение всех циклов должно закончиться до 4 часов утра. После этого отдых продолжается, но ортодоксальная фаза уже не наступает.

Просыпаться нужно именно в момент быстрого сна, так как в это время все наши системы активируются.

Чередование этапов медленного сна

С медленного сна начинается наше засыпание. Он разделен на 4 этапа, во время которых в организме происходят разные процессы. При помощи электроэнцифалографических исследований ученым удалось получить электрическую картину сна и узнать, сколько длится каждый этап, как ведет себя мозг, какие электрические импульсы проходят в нем в определенное время, на что они влияют. При этом отдых человека не нарушается, специальные приборы считывают информацию с момента засыпания и до пробуждения. При помощи таких исследований были установлены этапы ортодоксального сна, которые мы рассмотрим более подробно.

Значение глубокого сна для организма

Многие ученые занимались исследованиями в области функций медленного сна. Во время экспериментов добровольцев будили, когда они спали крепче всего. Результаты показали, что испытуемые ощущали во время пробуждения боль в мышцах, плохо ориентировались в пространстве и времени, не могли ясно мыслить. В течение дня их когнитивные и физические показатели также ухудшались, даже если остальной промежуток ночного отдыха длился положенное время.

Специалисты пришли к выводу, что недостаток медленной фазы организм воспринимает как полностью бессонную ночь. Во время глубокого сна восстанавливаются органы и ткани, так как гипофиз начинает активно вырабатывать соматотропин (гормон роста).

Также возобновляют свои ресурсы участки мозга, отвечающие за запоминание информации. Чем дольше длится ортодоксальная фаза, тем выше становятся физические и умственные показатели.

Однако есть в этой фазе и не слишком приятные явления. Если человек страдает энурезом, разговаривает во сне или относятся к числу сомнамбул, то расстройства проявляются именно во время дельта-сна. Так происходит по той причине, что сознание полностью отключается, на смену ему приходит подсознание, которое мы не в силах контролировать.

Длительность медленной фазы

Каждый человек приблизительно знает, сколько ему нужно времени, чтобы выспаться. А вот высчитать, какую продолжительность должна иметь медленная фаза, довольно сложно. В целом, она занимает от 30 до 70% всего ночного отдыха и будет индивидуальной у разных людей.

При исследованиях, которые проводились в университете Суррея, было выяснено, что испытуемые от 20 до 30 лет проводят в ортодоксальной фазе больше времени, чем представители старших возрастных групп. Пожилые люди почти всегда имеют проблемы со сном, дельта-фаза у них значительно короче, чему у молодежи.

В среднем молодые люди проводят в медленном сне 118 минут за ночь. Однако было выяснено, что в экстренных условиях организм может самостоятельно продлить это время. Ортодоксальная фаза становится более продолжительной, если человек резко теряет вес, потому сидящие на диете дамы часто испытывают усталость и не могут выспаться за то же время, которого им хватало до коррекции фигуры. Также данный механизм запускается при нарушении функционирования щитовидной железы, его активирует дисбаланс гормонов.

У людей, которые занимаются тяжелым физическим трудом, должно быть больше глубокого сна, потому спортсмены отдыхают по 11-12 часов.

Компенсация глубокой фазы

Часто люди, у которых нет стабильного графика, думают так: «Сегодня поработаю допоздна, а завтра уже высплюсь вдоволь». Если вы проснетесь раньше утром, то создастся дефицит быстрого сна, его действительно можно компенсировать при помощи 20-30-минутного обеденного отдыха или в следующую ночь. Однако с медленной фазой такие фокусы не пройдут, ведь с нее начинается наш отдых.

Недостаток глубокого сна постепенно аккумулируется в организме, что негативно сказывается на трудоспособности человека. Однако есть и другие, более серьезные проблемы, с которыми вы можете столкнуться при хроническом недосыпании.

Прежде всего, сбой дает эндокринная система, гормон роста перестает вырабатываться, от чего у человека резко начинает увеличиваться живот. Также перестают нормально обновляться ткани и органы. Недосыпание - это катализатор старения. Иммунитет резко падает, обостряются хронические заболевания, появляется риск вирусных, грибковых и бактериальных инфекций.

Отсюда следует только один вывод: доспать медленную фазу в последующие ночи или «наспать» ее наперед нереально, нормальную жизнедеятельность организма можно поддерживать, только соблюдая строгий график отдыха и бодрствования.

Увеличение ортодоксальной фазы

Если вы ощущаете, что на медленную фазу отводится не столько времени, сколько нужно для нормального отдыха, его можно увеличить. Чаще всего такие проблемы появляются у людей, которые долго не могут уснуть, ведь первый цикл сна содержит самую длинную ортодоксальную фазу, а далее она становятся все менее продолжительной. Чтобы избавиться от данной проблемы, стоит следовать таким простым рекомендациям:

• Наладить рациональный график сна и бодрствования.
• Засыпать и просыпаться в одно и то же время, даже в выходные дни.
• Заниматься спортом в дневное время, но физические нагрузки не стоит давать телу за 3 часа до ночного отдыха.
• Организовать благоприятный климат в комнате для отдыха и удобное спальное место.
• Не принимать перед сном алкоголь, кофеионосодержащие напитки, энергетики, не курить.
• Следить за своим питанием - переедать на ночь, есть шоколад или любые другие сладости нельзя, так как эти продукты возбуждающе действуют на нервную систему.

В завершение

Медленный сон очень важен для человека, так как он отвечает за восстановление физических показателей, иммунной системы и когнитивных способностей. Также он необходим для поддержания молодости, поскольку именно в ортодоксальной фазе обновляются клетки кожи.

Необходимо засыпать в 21.00-22.00, чтобы получить свою «порцию» глубокого сна и качественно отдохнуть за ночь. Если вы будете соблюдать график, то уже через 2 недели заметите, как улучшится ваше самочувствие и внешний вид.

2013-03-05 | Обновлено: 2018-05-29 © Stylebody

Учёные давно доказали, что полноценный сон, включающий в себя две основные фазы - медленную и быструю - крайне важен для здоровья и самочувствия человека. И этот факт обязательно нужно учитывать при построении режима дня. Есть давняя народная поговорка, утверждающая, что «утро вечера мудренее». И действительно, принимать важные и сложные решения утром гораздо легче, чем на ночь глядя. К тому же, каждый из нас замечал, как недостаток сна влияет на самочувствие и работоспособность. Бессонная ночь может повлечь за собой не только резкое снижение умственной активности, но также головную болью, слабость, разбитость и другие неприятные симптомы.

Физиология сна

Человеческий организм устроен таким образом, что все процессы, происходящие в нём, привязаны к определённому суточному времени и во многом зависят от смены дня и ночи. Сон и бодрствование постоянно чередуют друг друга и происходят примерно в одно и то же время. И если нормальный ритм сна-бодрствования вдруг нарушается, это самым негативным образом отражается на работе различных систем и органов человека. От хронического недосыпания прежде всего страдают нервная и иммунная системы, что может потянуть за собой постепенное выведение из строя всего организма.

Бодрствование и сон - два противоположных и, в то же время, взаимосвязанных состояния. Когда человек не спит, он активно взаимодействует с окружающей средой: питается, обменивается информацией и так далее. Во время сна, наоборот, происходит почти полное отключение от внешнего мира, хотя важные процессы в самом организме не прекращаются. Подсчитано, что сон и бодрствование по времени находятся между собой в соотношении 1:3 - и любое отклонение от этой нормы опасно для здоровья.

Учёным удалось зафиксировать изменения, происходящие в человеческом мозгу во время сна, при помощи такого исследовательского метода как электроэнцефалография . Она позволяет сделать графическую запись в виде волн, расшифровка которой даёт информацию о качестве сна и о продолжительности разных его фаз. Этот метод в основном используется для диагностики различных нарушений сна и для определения степени их отрицательного влияния на организм.

Когда нарушается механизм, регулирующий периодичность сна и бодрствования, возникают различные патологические состояния, такие как , нарколепсия (непреодолимое желание заснуть, возникающее днём), а также гиперсонмия (преувеличенная потребность во сне, когда человек спит значительно больше нормы).

Для сна характерно такое качество, как цикличность. Причём каждый цикл продолжается в среднем полтора часа и состоит из двух фаз - медленной и быстрой. Чтобы человек выспался, должно пройти четыре-пять таких циклов. Получается, что спать нужно не менее восьми часов в день.

Основные различия между фазами:

Длительность Преобладающей по времени является медленная фаза. Она занимает примерно 80% времени от всего процесса сна и, в свою очередь, делится на четыре стадии. Быстрая фаза занимает значительно меньше времени, а её продолжительность нарастает к утру, ближе к пробуждению. Предназначение Предназначение у фаз сна различное. Во время медленной фазы восстанавливаются внутренние органы, происходит рост и развитие организма. Быстрая фаза нужна для активизации и урегулирования нервной системы, для упорядочения и переработки накопленной информации. У детей во время быстрого сна формируются важнейшие психические функции - поэтому в детстве мы так часто видим яркие, запоминающиеся сны.

Мозговая активность Очень любопытны различия между медленной и быстрой фазами в плане мозговой активности. Если во время медленного сна все процессы в мозгу в значительной мере замедляются, то в фазе быстрого сна они, наоборот, чрезвычайно активизируются. То есть, человек спит, а его мозг в это время активно работает - поэтому быстрый сон также называют парадоксальным . Сновидения Сновидения видят люди на протяжении всего цикла, но лучше запоминаются те сны, которые приснились в период быстрой фазы. Динамика снов тоже сильно зависит от фазы — для медленной фазы характерны сдержанные сны, во время быстрой фазы они более яркие, эмоциональные. Поэтому именно утренние сновидения чаще всего остаются в памяти после пробуждения.

Как протекает процесс сна?

Когда на человека накатывает дремота, и он засыпает, начинается первая стадия медленной фазы сна, длящаяся максимум десять минут. Затем, по мере наступления второй, третей и четвёртой стадий, сон становится всё глубже - всё это длится примерно 1 час 20 минут. Именно для четвёртой стадии первой фазы характерны такие известные явления, как хождение «лунатиков», разговоры во сне, кошмарные сновидения, детский энурез.

Затем на несколько минут происходит как бы возврат в третью и во вторую стадии медленного сна, после чего наступает быстрая фаза, продолжительность которой в первом цикле не превышает пяти минут. На этом первый цикл заканчивается и начинается второй цикл, в котором все фазы и стадии повторяются в той же последовательности. Всего таких циклов за ночь сменяется четыре-пять, и с каждым разом фаза быстрого сна становится всё продолжительнее.

В последнем цикле медленная фаза может быть исключительно короткой, тогда как быстрая фаза оказывается преобладающей. И это не зря так задумано природой. Дело в том, что пробуждение во время быстрого сна происходит очень легко. А вот если человека разбудить, когда медленный сон в самом разгаре, он долго будет чувствовать себя разбитым и не выспавшимся - про него можно будет сказать, что он «встал не с той ноги».

Фаза медленного сна (4 стадии)

Фаза быстрого сна

Когда человек погружается в быструю фазу сна, это видно даже со стороны. У него начинают активно двигаться глазные яблоки, дыхание то учащается, то замедляется, могут быть заметны мимические движения лица. Аппараты фиксируют незначительное повышение температуры тела и мозга, усиление сердечно-сосудистой деятельности. В период этой фазы происходит процесс обмена накопленной за время бодрствования информацией между сознанием и подсознанием, а также распределяется энергия, которую организм успел накопить в течение медленного сна. Человек видит красочные сны, которые может запомнить и пересказать после того, как проснется. Пробуждение во время быстрого сна - самое лёгкое и быстрое.

Сколько нужно спать, чтобы выспаться?

По мнению учёных, человеку нужно спать от 8 до 10 часов в сутки, что равняется 4-6 циклам сна. Следует учитывать, что длительность цикла сна у разных людей неодинакова и, в зависимости от индивидуальных особенностей нервной системы, может варьироваться в пределах от 1,5 до 2 часов. И чтобы организм получил полноценный отдых, таких полных циклов должно быть не меньше 4-5. Сколько должен человек спать, во многом определяется его возрастом.

Вот приблизительная норма сна для разных возрастных групп:

• Самый долгий сон у ещё не родившихся малышей, находящихся в материнской утробе - около 17 часов в сутки.
• Новорожденные малыши проводят в состоянии сна от 14 до 16 часов.
• Деткам в возрасте от 3 до 11 месяцев нужно спать 12-15 часов.
• Годовалые и двухлетние дети спят 11-14 часов в сутки.
• Дошкольникам желательно спать не меньше 10-13 часов.
• Организм детей младших классов, не достигших 13 лет, требует 10-ти часового ночного отдыха.
• Подросткам рекомендуется спать от 8 до 10 часов.
• Продолжительность сна взрослого человека от 18 до 65 лет, в зависимости от личных особенностей организма, составляет 7-9 часов.
• Потребность людей после 65 лет немного снижается - им надо спать от 7 до 8 часов.

Как спать меньше и высыпаться

Качество сна очень зависит от того, во сколько человек ложится спать. Сон до полуночи с 19.00 до 24.00 чрезвычайно полезен. Люди, привыкшие засыпать рано, чувствуют себя бодрыми и выспавшимися, даже если встают на рассвете. При этом человек может спать меньше, но при этом высыпаться. А вся хитрость в том, что ценность сна в определенный промежуток времени разная.

Таблица ценности сна по часам

Во сколько лучше вставать утром

Считается, что лучшее время для пробуждения - с 4 до 6 утра. Людям, которые встают вместе с солнцем, не страшна усталость, и за день они успевают сделать очень много. Но, разумеется, чтобы рано вставать, нужно выработать в себе привычку пораньше ложиться. К тому же, у людей бывают разные биологические ритмы. Как известно, люди делятся на «сов» и «жаворонков». И если человек — «сова», то просыпаться ему лучше около 8-9 утра.

Как правильно рассчитать время пробуждения

Произвести самостоятельный расчёт времени, на которое нужно завести будильник, чтобы проснуться в фазу быстрого сна, весьма непросто. Как уже указывалось выше, у каждого человека фазы сна имеют индивидуальную продолжительность. Поэтому, прежде чем проводить такого рода расчёты, нужно сначала обратиться в медицинский центр, чтобы специалисты определили личный ритм сна при помощи специальных приборов.

Хотя можно вычислить приблизительное время, когда лучше всего проснуться. Для этого нужно взять среднюю длительность медленной фазы сна (120 минут), а также среднюю продолжительность быстрой (20 минут). Затем вам следует отсчитать 5 таких периодов с момента, когда вы ложитесь спать - вот на это время и заводите будильник. Например, если вы заснули в 23:00, то наилучшим временем для пробуждения для вас будет период с 7:20 до 7:40 утра. Если вы решили поспать подольше, например в воскресенье, то время для правильного подъема будет находиться между 09:00 и 09:20.

Значение сна для организма

• Главное предназначение сна заключается в том, чтобы дать организму отдохнуть и восстановиться. Длительная бессонница чревата серьёзнейшими проблемами со здоровьем. Эксперименты над животными показали, что полное отсутствие сна через определённое время вызывает кровоизлияния в мозг. У людей, которые хронически недосыпают, вскоре возникают и повышенная утомляемость, а затем присоединяются проблемы с сердечно-сосудистой системой.
• Сон оказывает влияние на обменные процессы в организме. Во время нахождения человека в медленном сне вырабатывается гормон роста, без которого не может происходить синтез белков - поэтому недосыпание особенно опасно для детей. У недосыпающих людей также нарушаются очистительно-восстановительные процессы в организме, так как во время сна клетки органов активно снабжаются кислородом, и активизируется работа печени и почек, отвечающих за нейтрализацию и выведение вредных веществ.
• В период быстрой фазы происходит распределение, переработка и усвоение накопленной информации. Кстати, как выяснилось, во время сна нельзя что-либо выучить и запомнить (методика обучения иностранным языкам спящих людей себя не оправдала), но зато информация, которая поступила в мозг непосредственно перед сном, действительно лучше запоминается.
• Быстрый сон способствует активизации всех нейрогуморальных процессов - нервная система человека настраивается на активную работу. Замечено, что от недосыпания появляется масса нервных заболеваний.

Влияние сна на сердечно-сосудистую систему

Многие из нас привыкли регулярно взбадривать себя тонизирующими напитками - крепким чаем, кофе. Да, таким образом действительно можно взбодриться на короткий промежуток времени. Но зато потом, когда кофеин перестаёт действовать, человек чувствует себя ещё более уставшим, появляются сонливость и разбитость. Поэтому нет ничего лучшего для бодрости, чем нормальный сон. Люди, которые систематически урезают себе время сна, тем самым заставляют свой организм работать с перегрузками и приводят его к истощению, вследствие чего возникают такие тяжелые болезни как ишемия, хроническая , и так далее.

Воздействие сна на внешний вид

Учёные медики единодушно утверждают, что недосыпание провоцирует кислородную недостаточность в организме и неминуемо приводит к раннему старению и значительному ухудшению внешнего вида. Выспавшийся человек, как правило, может похвастаться не только бодростью, но и свежим видом, хорошим цветом лица. Кстати, нарушение обмена веществ, к которому может привести хроническая бессонница, часто влечёт за собой усиление аппетита и . Поэтому спортсмены и актёры, для которых жизненно необходимо всегда находиться в хорошей физической форме, строго соблюдают режим сна-бодрствования.

Сон и поведение человека

Замечено, что у не выспавшихся людей обостряются такие негативные качества характера, как капризность, вспыльчивость, раздражительность, агрессивность. А всё потому, что их нервная система не готова к нагрузкам и постоянно находится на взводе. Зато у тех, кто хорошо высыпается преобладает отличное настроение и полная психологическая готовность к преодолению жизненных проблем. Поэтому, если ваша работа связана с ночными сменами, обязательно компенсируйте недостаток сна днём. Ни в коем случае нельзя недосыпать водителям. Огромное количество аварий произошло из-за того, что не выспавшийся водитель был рассеян или заснул за рулём.

И, наконец, следует помнить ещё об одной функции сна - через сновидения наше подсознание часто посылает нам подсказки и озарения, помогающие решить важные жизненные проблемы.

Быстрый сон (REM-сон) представляет собой уникальную фазу сна млекопитающих, характеризующуюся случайным движением глаз, низким мышечным тонусом по всему телу и способностью спящего видеть сны. Данная фаза также известна как парадоксальный сон (PS) и в некоторых случаях как десинхронизированный сон по причине физиологического сходства с состоянием бодрствования, включающего быстрые, низковольтные и десинхронизированные мозговые волны. Электрическая и химическая активность, регулирующая данную фазу, происходит из ствола головного мозга и характеризуется более заметным избытком нейротрансмиттера ацетилхолина в сочетании с практически полным отсутствием моноаминовых нейротрансмиттеров гистамина, серотонина и норэпинефрина. Быстрый сон физиологически отличается от других фаз сна, которые в целом носят название глубокий сон (NREMS, синхронизированный сон). Быстрый и глубокий сон чередуются в течение одного цикла сна, который длится около 90 минут у взрослых людей. Так как циклы сна возобновляются, они сменяются в направлении более высокой доли быстрого сна. Переход к быстрому сну связан с заметными физическими изменениями, начиная с электрических импульсов, называемых понто-геникуло-окципитальными волнами, которые происходят из ствола головного мозга. У организмов в фазе быстрого сна приостанавливается центральный гомеостаз, допуская большие колебания в дыхании, терморегуляции и циркуляции, которые не наблюдаются во всех других фазах сна или пробуждения. Тело резко теряет мышечный тонус, вступая в состояние, известное как атония быстрого сна. Быстрые движения глаз и их связь со сновидениями были установлены Натаниелем Клейтманом и его студентом Евгением Азерински в 1953 г. и позднее описаны исследователями, включая Уильяма Демента и Мишеля Жуве. Множество экспериментов включало пробуждение субъектов, когда они начинали впадать в фазу быстрого сна, таким образом, испытывая состояние, известное как депривация быстрого сна. Субъектам позволялось спать в обычном порядке, допуская незначительное восстановление быстрого сна. Техники нейрохирургии, инъекции химических веществ, электроэнцефалография, позитронно-эмиссионная томография и, разумеется, отчеты спящих после пробуждения использовались для изучения этой фазы сна.

Физиология

Электрическая активность головного мозга

Быстрый сон называется «парадоксальным» в связи с его сходством с пробуждением. Хотя тело парализовано, головной мозг действует в некоторой степени как в состоянии бодрствования. Электроэнцефалография во время быстрого сна обычно показывает быстрые, десинхронизированные, низкоамплитудные «мозговые волны» (нейронные колебания), которые отличаются от медленных δ (дельта) волн глубокого сна, но имеют сходства с паттернами, наблюдаемыми во время бодрствования. Важной составляющей этих волн является θ (фета) ритм в гиппокампе. Кора демонстрирует 40–60 Гц гамма-волны, как при пробуждении. Кортикальные и таламические нейроны в мозге при бодрствовании или в фазе парадоксального сна более деполяризованы, т.е. могут «возбуждаться» более быстро, чем в мозге в фазе глубокого сна. Правое и левое полушария мозга более согласованы в стадии быстрого сна, особенно во время осознанных сновидений. Быстрый сон перемежается PGO (понто-геникуло-окципитальными) волнами, импульсами электрической активности, происходящими из ствола головного мозга. Эти волны наблюдаются в кластерах примерно каждые 6 секунд в течение 1–2 минут во время перехода от глубокого сна к парадоксальному. Они демонстрируют максимальную амплитуду после смещения в зрительную кору и вызывают «быстрые движения глаз» в парадоксальной фазе сна. Энергия головного мозга, использующаяся в фазе быстрого сна, как определено обменом кислорода и глюкозы, равна или превышает количество энергии, используемое при пробуждении. Скорость в глубоком сне на 11–40% ниже.

Химические вещества головного мозга

По сравнению с медленноволновым сном, и бодрствование, и фаза парадоксального сна включают повышенное использование нейротрансмиттера ацетилхолина, который может вызывать более быстрые мозговые волны. Моноаминовые нейротрансмиттеры норэпинефрин, серотонин и гистамин полностью недоступны. Инъекции ингибиторов ацетилхолинэстеразы, которые эффективно повышают доступность ацетилхолина, вызывают парадоксальный сон у людей и других животных даже в фазе медленноволнового сна. Карбахол, который подражает действию ацетилхолина на нейроны, обладает аналогичным влиянием. У пробуждающихся людей те же инъекции вызывают парадоксальный сон, только если моноаминовые нейротрансмиттеры уже израсходованы. Два других нейротрансмиттера, орексин и гамма-аминобутановая кислота (GABA), способствуют бодрствованию, ослабляют глубокий сон и ингибируют парадоксальный сон. В отличие от резких переходов электрических паттернов, химические изменения в головном мозге демонстрируют непрерывные периодические колебания.

Роль ствола головного мозга

Нейронная активность во время быстрого сна наблюдается в стволе головного мозга, в особенности в понтинной покрышке и голубом пятне. Согласно гипотезе активации-синтеза, предложенной Робертом МакКарли и Алланом Гобсоном в 1975–1977 гг., контроль на протяжении фазы быстрого сна включает пути «REM-включающих» и «REM-выключающих» нейронов в стволе головного мозга. REM-включающие нейроны преимущественно холинергические (т.е. включает ацетилхолин); REM-выключающие нейроны активируют серотонин и норадреналин, которые, помимо других функций, подавляют REM-включающие нейроны. МакКарли и Гобсон свидетельствуют, что REM-включающие нейроны фактически стимулируют REM-выключающие нейроны, таким образом, обеспечивая механизм циклического повторения быстрого и глубокого сна. Они использовали уравнения Лотка-Вольтерра для описания данной циклической обратной зависимости. Каюза Сакаи и Мишель Жуве выдвинули аналогичную модель в 1981 г. В то время как ацетилхолин проявляется в коре в равной степени во время бодрствования и фазы быстрого сна, он наблюдается в более высоких концентрациях в стволе головного мозга во время фазы быстрого сна. Выведение орексина и GABA могут привести к отсутствию других возбудительных нейротрансмиттеров. Исследование в 1990-х, использовавшее позитронно-эмиссионную томографию, подтвердило роль ствола головного мозга. Оно также свидетельствует, что, в пределах переднего мозга, лимбическая и паралимбическая системы, обычно связанные с эмоциями, в большей степени демонстрируют активацию, чем другие области. Области мозга, активированные во время быстрого сна, практически противоположны тем, которые активируются во время глубокого сна.

Движения глаз

Большая часть движений глаз при “быстром” сне фактически менее быстрая, чем обычно наблюдается у бодрствующих людей. Они также короче по продолжительности и более вероятно возвращаются к исходной точке. Около семи таких возвращений наблюдается в течение одной минуты быстрого сна. В то время как в медленноволновом сне глаза могут расходиться, глаза у спящего в фазе парадоксальной фазе сна двигаются совместно. Эти движения глаз следуют за понто-геникуло-окципитальными волнами, происходящими из ствола головного мозга. Движения глаз сами по себе могут иметь отношение к зрительному чувству, испытываемому во сне, но непосредственная связь должна быть точно установлена. Наблюдалось, что у слепых от рождения людей, которые обычно не имеют зрительных образов в сновидениях, во время быстрого сна глаза все же двигаются.

Циркуляция, дыхание и терморегуляция

В общих словах, организм приостанавливает гомеостаз во время фазы парадоксального сна. Частота сердечных сокращений, сердечное давление, минутный сердечный выброс, артериальное давление и частота дыхания быстро становятся нерегулярными, когда организм вступает в фазу быстрого сна. В целом, дыхательные рефлексы, такие как реакция на гипоксию, ослаблены. В общем, головной мозг в меньшей степени контролирует дыхание; электрическое стимулирование связанных с дыханием регионов мозга не оказывает влияния на легкие, как во время глубокого сна или при бодрствовании. Колебания частоты сердечных сокращений и артериального давления стремятся совпадать с PGO-волнами и быстрыми движениями глаз, подергиваниями или внезапными изменениями дыхания. Эрекция пениса (ночная эрекция или NPT) обычно сопутствует фазе быстрого сна у крыс и людей. Если мужчина страдает эректильной дисфункцией (ED) во время бодрствования, но демонстрирует эпизоды ночной эрекции во время фазы быстрого сна, это свидетельствует, что эректильная дисфункция имеет скорее психологическую причину, чем физиологическую. У женщин эрекция клитора (ночная клиторальная эрекция или NCT) вызывает сопутствующее увеличение вагинального кровотока и транссудации (т.е. выделения смазки). На протяжении нормальных ночей сна пенис и клитор могут находиться в состоянии эрекции от одного часа до трех часов и половины продолжительности фазы быстрого сна. Температура тела недостаточно регулируется во время быстрого сна и, таким образом, организмы становятся более чувствительными к температурам за пределами их термонейтральной зоны. Кошки и другие мелкие покрытые мехом млекопитающие вибрируют и дышат быстрее для регулирования температуры во время глубокого сна, но не быстрого сна. За счет потери мышечного тонуса животные теряют способность регулировать температуру за счет движения тела. (Тем не менее, даже кошки с понтинными повреждениями, препятствующими мышечной атонии во время быстрого сна, не регулируют температуру посредством вибрирования.) Нейроны, которые обычно активируются в ответ на холодные температуры-запускающиеся для нейронной терморегуляции-не активируются во время фазы быстрого сна, так как делают это во время глубокого сна и бодрствования. Следовательно, горячие или холодные температуры окружающей среды могут снижать долю быстрого сна, а также общее количество сна. Другими словами, если организм находится в конце фазы глубокого сна, и показатели температуры выходят за пределы определенного диапазона, он не вступит в фазу быстрого сна во избежание дерегуляции, позволяя температуре медленно меняться в отношении желаемого значения. Данный механизм может быть «обманут» искусственным нагреванием головного мозга.

Мышцы

Атония быстрого сна, практически полный паралич тела, достигается посредством ингибирования двигательных нейронов. Когда организм вступает в фазу быстрого сна, двигательные нейроны по всему организму подвергаются гиперполяризации: их негативный трансмембранный потенциал снижается на дополнительные 2–10 милливольта, таким образом, растет предел, который должен превышать стимул для их активации. Мышечное ингибирование может быть результатом недоступности моноаминовых нейропередатчиков, избытка ацетилхолина в стволе головного мозга и, возможно, механизмов, использующихся для мышечного ингибирования при бодрствовании. Продолговатый мозг, расположенный между варолиевым мостом и остистым отростком, обладает способностью распространяющегося на многие организмы мышечного ингибирования. Могут наблюдаться некоторые локализованные мышечные сокращения и рефлексы. Отсутствие атонии быстрого сна вызывает нарушение поведения во время быстрого сна, страдающие от которого осуществляют физические действия во время сновидений. (Альтернативное объяснение заключается в том, что спящий «действует во сне»: мышечный импульс предшествует мысленному представлению. Данное объяснение также может распространяться на обычных спящих, у которых сигналы к мышцам подавлены.) (Следует заметить, что обычный лунатизм наблюдается во время медленноволнового сна.) Нарколепсия, в отличие от этого, включает чрезмерную и нежелательную атонию быстрого сна-т.е. катаплексию и избыточную дневную сонливость во время бодрствования, гипнагогические галлюцинации перед вступлением в фазу медленноволнового сна или сонный паралич во время бодрствования. Другие психиатрические расстройства включают депрессию, которая связана с непропорциональной фазой быстрого сна. Пациенты с потенциальными нарушениями сна обычно диагностируются посредством полисомнограммы. Повреждения варолиевого моста, предотвращающие атонию быстрого сна, вызывают «нарушение поведения во время быстрого сна» у животных.

Психология

Сновидение

Фаза быстрого сна со времени ее открытия тесно связывалась со сновидениями. Пробуждение спящих во время фазы быстрого сна представляет собой распространенный экспериментальный метод получения отчетов о снах; 80% нейротипичных людей сообщают об определенном типе сновидений в данных условиях. Спящие, разбуженные во время фазы быстрого сна, стремятся дать более долгие повествовательные описания сновидений, которые они пережили, и оценить сновидения по продолжительности как более длительные. Об осознанных сновидениях сообщается наиболее часто в фазе быстрого сна. (Фактически они должны приниматься во внимание как гибридное состояние, объединяющее существенные элементы быстрого сна и осознанность бодрствования.) Мыслительные процессы, которые происходят во время быстрого сна, наиболее часто имеют отличительные признаки сновидений, включая повествовательную структуру, осознанность (экспериментальное сходство с жизнью наяву) и объединение инстинктивных мотивов. Гобсон и МакКарли предположили, что PGO-волны, характерные для “фазического” быстрого сна, могут обеспечивать зрительную кору и передний мозг электрическим возбуждением, которое усиливает галлюцинаторные аспекты сновидения. Тем не менее, люди, разбуженные во время сна, не сообщают о значительно более причудливых сновидениях во время фазического быстрого сна по сравнению с тоническим быстрым сном. Другая возможная связь между двумя феноменами может заключаться в том, что более высокий предел прекращения чувствительности во время фазы быстрого сна позволяет мозгу в дальнейшем передвигаться вдоль нереалистичных и специфических цепочек мыслей. Некоторые сновидения могут наблюдаться во время фазы глубокого сна. “Чутко спящие” могут наблюдать сновидения во время стадии 2 глубокого сна, в то время как “крепко спящие”, после пробуждения на данной стадии, скорее всего, сообщат о “мышлении”, а не “сновидении”. Определенные научные усилия определить уникальную аномальную природу сновидений, предпринятые во время сна, были вынуждены сделать вывод, что мышление наяву может быть не в меньшей степени причудливым, особенно в условиях снижения чувствительности. По причине сновидений во время глубокого сна, некоторые исследователи сна категорически отвергают важность связи сновидений с фазой быстрого сна. Перспектива того, что хорошо известные неврологические аспекты быстрого сна сами по себе не являются причиной сновидений, свидетельствует о необходимости переоценки нейробиологии сновидения по существу. Некоторые исследователи парадоксального сна старой гвардии (Демент, Гобсон, Жуве), тем не менее, противятся идее об отсутствии связи сновидений с фазой быстрого сна.

Творческие способности

После пробуждения из фазы быстрого сна сознание “гиперассоциативно”-более восприимчиво к семантическому инструктированию. Люди, пробуждающиеся из фазы быстрого сна, лучше выполняют такие задания, как анаграммы и решение творческих проблем. Сон способствует процессу, посредством которого творческие способности преобразуют ассоциативные элементы в новые комбинации, которые практичны и отвечают определенным требованиям. Это происходит скорее в фазе быстрого сна, чем в фазе глубокого. Вряд ли это связано с процессами памяти, но приписывается изменениям во время фазы быстрого сна в холинергическом и норадренергическом нейромодулировании. Высокие уровни ацетилхолина в гиппокампе подавляют обратную связь гиппокампа с неокортексом, в то время как более низкие уровни ацетилхолина и норэпинефрина в неокортексе стимулируют неконтролируемое усиление ассоциативной активности в неокортикальных регионах. Это противоположно осознанности бодрствования, где высокие уровни норэпинефрина и ацетилхолина ингибируют повторяющиеся соединения в неокортексе. Фаза быстрого сна посредством данного процесса усиливает творческие способности, позволяя «неокортикальным структурам реорганизовывать ассоциативные иерархии, в которых информация из гиппокампа заново интерпретируется относительно предыдущих семантических представлений или узлов.»

Продолжительность

В цикле сна продолжительностью менее 20 часов организма чередуются фазы глубокого сна (медленные, большие, синхронизированные мозговые волны) и парадоксального сна (быстрые, десинхронизированные волны). Сон наблюдается в тесной связи с большим циркадным ритмом, который оказывает влияние на сонливость и физиологические факторы, основываясь на внутренних часах организма. Сон может распределяться в течение всего дня или кластерами на протяжении одной части ритма: у ночных животных в течение дня и у дневных животных ночью. Организм возвращается к гомеостатической регуляции практически сразу же после окончания фазы быстрого сна. Во время ночного сна обычно наблюдается около четырех или пяти периодов быстрого сна; они достаточно короткие в начале сна и более долгие ближе к концу. Многие животные и некоторые люди склонны просыпаться или демонтируют период очень чуткого сна в течение короткого времени непосредственно после периода быстрого сна. Сравнительное количество быстрого сна в значительной степени меняется с возрастом. Новорожденный ребенок проводит более 80% общего времени сна в фазе быстрого сна. Во время фазы быстрого сна активность нейронов мозга достаточно сходна с активностью во время бодрствования; по этой причине фаза быстрого сна называется парадоксальным сном. Быстрый сон обычно занимает 20–25% общего времени сна у взрослых людей: около 90–120 минут ночного сна. Первый эпизод быстрого сна наблюдается по прошествии примерно70 минут после погружения в сон. Циклы имеют продолжительность около 90 минут, при этом каждый цикл включает большей частью быстрый сон. Новорожденные проводят больше времени в фазе быстрого сна, чем взрослые. Доля быстрого сна затем значительно снижается в детстве. Взрослые люди в целом склонны спать меньше, но фаза быстрого сна занимает примерно то же время, и вследствие этого быстрый сон занимает большую часть времени сна. Быстрый сон может быть разделен на тонический и фазический режимы. Тонический быстрый сон характеризуется фета-ритмами в головном мозге; фазический быстрый сон характеризуется PGO-волнами и фактическими “быстрыми” движениями глаз. Обработка внешнего стимула значительно ингибируется во время фазического быстрого сна, и недавние факты свидетельствуют, что спящие сложнее пробуждаются от фазического быстрого сна, чем от медленноволнового.

Действие депривации быстрого сна

Депривация быстрого сна значительно повышает число попыток впасть в фазу быстрого сна в спящем состоянии. В восстановительные ночи субъект впадает в стадию 3 и фазу быстрого сна более быстро и демонстрирует восстановление быстрого сна, что направлено к значительному повышению времени, затрачиваемого на быстрый сон, по сравнению с нормальными уровнями. Данные открытия согласуются с идеей, что быстрый сон биологически необходим. После завершения депривации могут развиться легкие психологические нарушения, такие как тревожность, раздражительность, галлюцинации и неспособность концентрироваться, а также может снизиться аппетит. Существуют также положительные последствия депривации быстрого сна. Некоторые симптомы депрессии подавляются депривацией быстрого сна; агрессия и пищевое поведение могут усилиться. Высокий уровень норадреналина выступает возможной причинной таких результатов. Насколько длительная депривация быстрого сна оказывает психологическое действие, остается предметом споров. Некоторые отчеты свидетельствуют, что депривация быстрого сна усиливает агрессивное и сексуальное поведение у лабораторных животных. Было доказано, что кратковременная депривация быстрого сна может облегчить определенные типы депрессии, когда депрессия связана с дисбалансом определенных нейротрансмиттеров. Хотя депривация сна в целом досаждает большей части населения, она неоднократно продемонстрировала облегчение депрессии, хотя и временное. Более половины субъектов, которые продемонстрировали такое облегчение, сообщают, что она становилась неэффективной после сна на следующую ночь. Таким образом, исследовали разрабатывают такие методы как изменение режима сна на некоторый период времени после периода депривации быстрого сна и объединение изменений режима сна с фармакотерапией для пролонгации действия. Предположительно большая часть антидепрессантов выборочно ингибирует быстрый сон в связи с их действием на моноамины, данное действие ослабляется после долгосрочного использования. Депривация сна стимулирует гиппокампальный нейрогенез в большей степени, чем данные антидепрессанты, но обусловлено ли это действие фазой быстрого сна, точно не известно. Исследования депривации быстрого сна на животных значительно отличаются от человеческих исследований. Существует доказательство, что депривация быстрого сна у животных имеет более серьезные последствия, чем у людей. Это может быть вызвано тем, что продолжительность времени депривации сна у животных значительно большая (до семидесяти дней), или что различные используемые протоколы более некомфортны и неприятны, чем протоколы для людей. Метод “цветочного горшка” включает расположение лабораторных животных над водой на платформе, настолько маленькой, что они падают с нее как только теряют мышечный тонус. Естественное неприятное пробуждение, результаты которого могут вызвать изменения организма, которые обязательно превосходят простое отсутствие фазы сна. Другой метод включает компьютерное наблюдение мозговых волн, завершаемое автоматической механической тряской клетки, когда животное впадает в фазу быстрого сна. Факты свидетельствуют, что депривация быстрого сна у крыс нарушает изучение нового материала, но не оказывает влияния на имеющуюся память. В одном исследовании крысы не научились избегать болезненный стимул после депривации быстрого сна, что могли сделать до депривации. Отсутствие нарушений научения было выявлено у людей, перенесших одну ночь депривации быстрого сна. Депривация быстрого сна у крыс вызывает повышение числа попыток впасть в фазу быстрого сна, а после депривации быстрый сон восстанавливается. У крыс, также как и кошек, депривация быстрого сна повышает возбудимость мозга (например, электрическая амплификация сенсорных сигналов), что снижает порог для пароксизмов при бодрствовании. Данное повышение возбудимости головного мозга аналогично у людей. Одно исследование также обнаружило снижение сенсорной возбудимости заднего мозга. Задний мозг в целом менее восприимчив к информации афферентного пути, поскольку восприимчив к повышению амплификации данных путей.

Быстрый сон у животных

Быстрый сон наблюдается у всех наземных млекопитающих, а также у птиц. Количество быстрого сна и время цикла варьируется среди животных; хищники испытывают большее удовольствие от быстрого сна, чем жертвы. Более крупные животные также стремятся находиться в фазе быстрого сна больше времени, возможно по причине того, что более высокая тепловая инерция их головного мозга и организма позволяет им переносить более долгую приостановку терморегуляции. Период (полный цикл быстрого и глубокого сна) длится около 90 минут у людей, 22 минуты у кошек и 12 минут у крыс. В утробе млекопитающие проводят более чем половину (50–80%) суток в фазе быстрого сна.

Гипотезы касательно функций быстрого сна

В то время как функция быстрого сна недостаточно понята, предлагается несколько теорий.

Память

Сон в целом способствует памяти. Быстрый сон может способствовать сохранению определенных типов памяти: в особенности процедурной, пространственной и эмоциональной памяти. Быстрый сон повышает последующие интенсивное научение у крыс, в особенности по прошествии нескольких часов, а в некоторых случаях по прошествии нескольких ночей. Экспериментальная депривация быстрого сна в некоторых случаях ингибирует консолидацию памяти, особенно в отношении сложных процессов (например, как выйти из сложного лабиринта). У людей наилучшее доказательство в отношении улучшения быстрым сном памяти заключается изучении процедур-новые способы движения тела (такое как перепрыгивание трамплина) и новые техники решения проблемы. Депривация быстрого сна нарушает вербальную (т.е. непроцедурную) память только в более сложных случаях, таких как запоминание долгих историй. Быстрый сон явно противодействует попыткам подавить определенные мысли. Согласно гипотезе двойственного процесса сна и памяти, две основные фазы сна соотносятся с различными типами памяти. “Полуночные” исследования протестировали данную гипотезу посредством задач на память, которые начинались либо перед сном, либо в средине ночи, либо начинались в середине ночи и оценивались утром. Медленноволновой сон, часть глубокого сна, важен для вербальной памяти. Искусственное увеличение глубокого сна улучшает восстановление из памяти на следующий день запомненных пар слов. Такер и др. показали, что дневной легкий сон, включающий только глубокий сон, усиливает вербальную память, но не процедурную. Согласно следующей гипотезе два типа сна взаимодействуют с целью консолидации памяти. Ингибиторы моноаминоксидазы (MAO) и трициклические антидепрессанты могут подавлять быстрый сон, но при этом отсутствуют свидетельства, что данные препараты вызывают нарушение памяти. Некоторые исследования показывают, что ингибиторы моноаминоксидазы улучшают память. Боле того, одно предметное исследование субъекта, который обладал непродолжительным или отсутствующим быстрым сном в связи с осколочным повреждением ствола головного мозга, не обнаружило, что его память была нарушена. (для более подробной критики связи между сном и памятью см. ссылку)) Имеющие непосредственное отношение к обзорам относительно функции быстрого сна в консолидации памяти, Грэм Митчисон и Фрэнсис Крик предположили в 1983 г., что за счет свойственной спонтанной деятельности функция быстрого сна «заключается в том, чтобы устранить определенные нежелательные режимы взаимодействия в сети клеток в коре головного мозга», процесс, который они определили как «разучение». В результате те воспоминания, которые актуальны (лежащий в основе которых нейронный субстрат достаточно силен для того, чтобы противостоять такой самопроизвольной, хаотической активации), в дальнейшем укрепляются, в то же время слабые, временные, «фоновые» воспоминания уничтожаются. Консолидация памяти во время парадоксального сна специфически взаимосвязана с периодами быстрого движения глаз, которое не происходит непрерывно. Одно объяснение данной взаимосвязи заключается в том, что электрические PGO-волны, которые предшествуют движениям глаз, также оказывают влияние на память. Быстрый сон может обеспечивать возможность для возникновения “разучения” в основных нейронных сетях, вовлеченных в гомеостаз, которые защищены от данного “синаптического даунскейлинга” во время глубокого сна.

Развитие стимулирования центральной нервной системы в качестве основной функции

Согласно другой теории, известной как Онтогенетическая гипотеза быстрого сна, данная фаза сна (также известная как активный сон у новорожденных) отчасти важна для развития мозга, возможно за счет того, что она обеспечивает нейронное стимулирование, которое необходимо новорожденным для образования зрелых нервных связей и для надлежащего развития нервной системы. Исследования, изучавшие действие депривации активного сна, показали, что депривация в ранние периоды жизни может привести к поведенческим проблемам, устойчивому нарушению сна, снижению массы головного мозга и аномальному масштабу клеточной смерти нейронов. В дальнейшем данную теорию поддержал факт, что количество быстрого сна у людей снижается возрастом, что также распространяется на другие виды (смотри ниже). Один важный теоретический вывод из Онтогенетической гипотезы заключается в том, что быстрый сон может не обладать жизненно важной функцией в отношении зрелого мозга, т.е. когда развитие центральной нервной системы завершено. Тем не менее, поскольку процессы нейронной пластичности не ограничиваются мозгом, быстрый сон может быть непрерывно вовлечен в нейрогенез у взрослых в качестве источника поддерживающего самопроизвольного стимулирования.

Защитная иммобилизация: предшественник сновидений

Согласно Цукаласу (2012 г.), быстрый сон представляет собой эволюционное преобразование хорошо известного защитного механизма, рефлекса притворной смерти. Данный рефлекс, также известный как животный гипноз или симулирование смерти, действует как последний способ защиты от атакующего хищника и заключается в общей иммобилизации животного таким образом, что оно кажется мертвым. Цукалас аргументирует, что нейрофизиология и феноменология данной реакции демонстрирует поразительные сходства с фазой быстрого сна; например, обе реакции контролируются стволом головного мозга, характеризуются параличом, симпатической активацией изменениями терморегуляции.

Переключение внимания

Согласно «гипотезе сканирования», непосредственные свойства быстрого сна связаны с переключением внимания в образах сновидения. Против этой гипотезы выступает то, что такие быстрые движения глаз наблюдаются у тех, кто родился слепым, а также у зародышей, несмотря на отсутствие зрения. Кроме того, бинокулярный быстрый сон несогласован (т.е. оба глаза могут не находится в одном направлении время от времени) и, таким образом, отсутствует точка фиксации. В поддержку данной теории исследователи обнаружили, что в целенаправленных сновидениях движение глаз направлено за действием в сновидении, что определено взаимосвязью движений глаз и тела у пациентов с нарушением поведения во время быстрого сна, который совершают действия из сновидений.

Другие теории

Другие теории свидетельствуют, что требуется отключение моноамина таким образом, что моноаминовые рецепторы в головном мозге могут восстанавливаться до достижения полной чувствительности. Более того, если быстрый сон периодически прерывается, человек компенсирует это более долгим быстрым сном, «восстановительным сном», при первой возможности. Некоторые исследователи приводят аргументы, что сохранение сложных мозговых процессов, таких как быстрый сон, свидетельствует, что они выполняют важную функцию для выживания млекопитающих и птиц. Он удовлетворяет важные физиологические потребности, жизненно важные для выживания в такой степени, что длительная депривация быстрого сна ведет к смерти экспериментальных животных. И у людей, и у экспериментальных животных утрата быстрого сна ведет к тяжелым поведенческим и физиологическим патологическим отклонениям. Утрата быстрого сна отмечалась при различных естественных и экспериментальных инфекциях. Выживаемость экспериментальных животных снижается, когда быстрый сон полностью ослаблен во время инфекций; это ведет к возможности того, что качество и количество быстрого сна в целом важно для нормальной физиологии организма. Защитная гипотеза быстрого сна была предложена Фредериком Снайдером в 1966 г. Она основана на наблюдениях, что за фазой быстрого сна у нескольких млекопитающих (крыса, еж, кролик и макака-резус) следует короткое пробуждение. Это не наблюдается у кошек и людей, хотя люди более легко могут пробуждаться от быстрого сна, чем от глубокого. Снайдер выдвинул гипотезу, что быстрый сон периодически активирует животных в целях проверки окружающей среды на возможных хищников. Эта гипотеза не объясняет мышечный паралич быстрого сна; тем не менее, логический анализ может показывать, что мышечный паралич проявляется с целью предотвращения полного пробуждения животного без необходимости, позволяя с легкостью погрузиться в глубокий сон. Джим Хорн, исследователь сна в университете Лафборо, свидетельствует, что быстрый сон у современных людей компенсирует сниженную потребность в пробуждении с целью поиска пищи. Другие теории заключаются в смазывании роговицы, нагревании головного мозга, стимуляции и стабилизации нейронных цепей, которые не были активированы во время бодрствования, развитии внутреннего стимулирования, способствующего развитию ЦНС, или в отсутствии целей, как будто бы он случайно создавался активацией головного мозга.

Открытие и дальнейшие исследования

Немецкий ученый Ричард Клу в 1937 г. Впервые открыл период быстрой электрической активности головного мозга кошек. В 1944 г. Оглмейер сообщил о 90-минутных циклах сна, демонстрирующих эрекцию у мужчин на протяжении 25 минут. В Университете Чикаго в 1952 г. Евгений Азерински, Натаниель Клейтман и Уильям К. Демент открыли фазы быстрого движения глаз во время сна и связали их со сновидениями. Их статья была опубликована 10 сентября 1953 г. Уильям Демент провел исследование депривации быстрого сна, эксперименты, в которых субъектов будили каждый раз, когда электроэнцефалограмма свидетельствовала о наступлении фазы быстрого сна. Он опубликовал статью «Действие депривации сна» в июне 1960 г. («депривация быстрого сна» стала более распространенным понятием в результате последующих исследований, показавших возможность глубокого сна.) Нейрохирургические эксперименты Мишеля Жуве и других в последующие два десятилетия привнесли понятие атонии и доказательство важности понтинной покрышки (дорсолатеральный варолиевый мост) в запуске и регулировании парадоксального сна. Жуве и другие обнаружили, что нарушение ретикулярной формации ствола головного мозга ингибирует данный тип сна. Жуве придумал название “парадоксальный сон” в 1959 г. и в 1962 г. опубликовал результаты, свидетельствующие, что он может наблюдаться у кошек при полном удалении переднего мозга.