Когда мозг отдыхает во время сна

Мозговая активность сохраняется в процессе сна. Отделы центральной нервной системы, отвечающие за слух, зрение, обоняние, тактильную чувствительность, двигательные функции, решают всевозможные задачи, которые жизнь ставит в моменты бодрствования. Разберёмся подробнее, что происходит с мозгом во время сна.

Знакомимся со структурой сна

Полноценный отдых обеспечивается последовательным чередованием медленного и быстрого сна. Комплекс из обеих фаз – законченный цикл. Ортодоксальная фаза у взрослого человека составляет до 75%, а парадоксальная – четверть структуры сна. За ночь может происходить последовательная смена четырёх-шести циклов продолжительностью от восьмидесяти до ста минут.

Длительность медленноволновой фазы вначале больше, а к моменту пробуждения укорачивается, уступая время REM-сну. Ортодоксальная фаза подразделяется на четыре периода (учёные называют их стадиями) – дремоту, медленную глубину, ритм «сонных веретен», дельта-волны. БДГ-фаза также неоднородна, включает эмоциональную и неэмоциональную стадии.

Мозговая активность во время ночного отдыха

Здоровый сон обеспечивает полноценную работу всего организма. Сонная особа не сможет управлять автомобилем или решить математическую задачу. Учёные доказали, что мозг не отключается во время сна, происходит обработка полученных за день знаний, отрицательных эмоциональных переживаний, консолидация памяти. Запускается дезинтоксикация мозговых структур, повышается активность иммунной системы, восстанавливается работа внутренних органов. Основной гормон ночи – мелатонин, вырабатываемый эпифизом, защищает от преждевременного старения.

Главный орган человека, его строение и функции

Нервная система выступает главным регулировщиком, обеспечивающим согласованную деятельность всего организма. Анатомы подразделяют её на центральный отдел (головной и спинной мозг) и периферический (нервы). Скопления клеток образуют серое вещество, а волокна с миелином – белое. Мозг человека состоит из двух долей, покрытых корой, ствола и мозжечка.

Попробуем разобраться, какая часть мозга отвечает за сон.

Внимание! Ученые доказали, что анатомических изолированных центров сна и бодрствования не существует.

Нейрофизиологи выделяют три вида зон:

• обеспечивающие функцию ортодоксальной фазы;
• структуры, «ответственные» за БДГ;
• регуляторы циклов.

Гипногенные центры – это скопления нейронов. Деятельность ретикулярной формации спинного, базальных отделов переднего мозга и таламуса обеспечивает генерацию засыпания. Ретикулярная формация среднего мозга, вестибулярные ядра продолговатого, верхнее двухолмие относятся к центрам, поддерживающим парадоксальную фазу. Отдельные области коры и голубоватое пятно (locus coeruleus) регулируют смену фаз.

Поведение мозга в разных фазах сна

Учёные подробно описали работу мозга во сне. Картина электроэнцефалограммы при дремоте соответствует ЭЭГ в периоде спокойного состояния, отдыха (альфа-ритм). Вторая фаза медленного сна отличается регистрацией сонных веретен – всплесков активности волн с высокой частотой и низкой амплитудой (сигма-ритм).

Электрические импульсы во время глубокого сна (третьей фазы ортодоксальной стадии) отличаются большой амплитудой и малой частотой. Они называются дельта-волнами, никогда не регистрируются при бодрствовании.

Человек последовательно погружается в ещё более глубокое царство Морфея. Происходит понижение температуры тела, замедление пульса, дыхания, уменьшение мозговой активности. И внезапно после двадцати-тридцати минут четвёртой фазы мозг перестраивается и перемещается во вторую фазу медленного сна, словно хочет проснуться. Но вместо пробуждения часть мозга, отвечающая за сон, приводит его к следующей фазе – парадоксальной.

Необычность её удивительна: тело и мышцы полностью выключаются, а мозговая деятельность соответствует периоду бодрствования.

Важно знать! Во время сна активность мозга наиболее высока именно в период REM-фазы. У человека возникает скачок артериального давления, происходит учащение частоты дыхания и сердечных сокращений, наблюдается гипертермия. БДГ-фаза совмещает отключение двигательной функции и усиление — мозговой.

В эмоциональную стадию регистрируется тета-ритм. В неэмоциональную – он ослабевает, уступая место усилению альфа-ритма.

Сознание и подсознание

Тета-ритмы быстрого сна продуцирует гипоталамус – отдел мозга, сохраняющий активность в период бодрствования, а также главный в нейроэндокринной регуляции, коррекции гомеостаза, участвующий в формировании памяти и эмоций. Засыпание отключает воздействие коры, рассудок освобождается от рамок условностей в то время, как подсознание продолжает работать. Благодаря активности подкорковых структур возникают оригинальные идеи и приходят нетрадиционные решения.

Суть ночной работы головного мозга

Значение процесса огромно. Взрослому необходимо спать не менее семи часов в сутки. Если бы функция сна ограничивалась лишь физическим отдыхом, природа не заставляла бы человека на треть суток полностью отключаться от реальности.

Исследователи проследили, что происходит с мозгом во время сна:

• Функциональные связи отдельных частей мозга временно прекращаются в период медленного сна.
• В парадоксальную фазу происходит обмен информацией между церебральными структурами.
• Обрабатываются и сортируются воспоминания.
• Строятся ассоциативные цепочки.
• Межклеточное пространство очищается от токсинов.

Важно знать! Отмечен удивительный феномен – необходимость сна для организма обратно пропорциональна интенсивности умственного напряжения. Мозг человека, расслабляющегося у телевизора, желает отдыхать больше, чем в период подготовки к защите диссертации.

Формирование сновидений

С древнейших часов и до настоящего времени не угасает интерес человечества к вопросу о том, почему снятся сны.

Онейрология не указывает конкретного механизма возникновения ночных сюжетов и переживаний, но предлагает список интересных гипотез.

Краткий перечень некоторые из них:

• Теория Фрейда о том, что сюжет сна индивидуума отражает его скрытые желания.
• «Действенно-синтетическая модель» Алана Хобсона поясняющая сновидения результатом случайных электрических импульсов.
• «Теория постоянной активации» Чжан Цзе – сны возникают в состоянии передачи информации на хранение в отделы долговременной памяти.
• Причина возникновения снов кроется в процессе упорядочения полученных знаний, способствует их запоминанию.
• «Тренировка опасных ситуаций» объясняет биологическую функцию сновидений моделированием стрессовых жизненных событий.

Известный психиатр Хартман допускает, что сны возникли в процессе эволюции человечества как лечебный механизм для избавления от отрицательных переживаний, сохранения психического здоровья. Доказано – сновидения продуцируются мозгом в фазу БДГ-сна. В 2004 году в ходе экспериментов удалось подтвердить, что за возникновение ночных грез отвечают части мозга, формирующие эмоции и зрительные восприятия.

Методы исследования мозговой активности

В неврологии применяются различные методы исследования. Одни из них дают представление об анатомической картине, помогают выявить опухоль, абсцесс или врожденную аномалию. Это – магнитно резонансная либо компьютерная томографии, ультразвуковая диагностика, некоторые другие. Существуют методики регистрации электрических потенциалов мозга, позволяющие оценить его функциональное состояние:

• Реоэнцефалография – исследование системы артерий и вен головы. Записывается значение сопротивления тканей при воздействии на них слабого электрического тока.
• Магнитоэнцефалография – регистрация магнитных полей, возникающих в результате церебральной активности.

Совет! Чтобы понять, отдыхает ли мозг во время сна, наиболее часто используется электроэнцефалография – запись импульсов из различных частей мозга. ЭЭГ помогает диагностировать нарушения, выявить локализацию очага, конкретизировать нозологию, оценить качество лечения.

Феномен гипнопедии

В связи с увеличивающимся потоком информации возрастает интерес к феномену гипнопедии – обучению в процессе физиологического сна. Предложение рекламных агентов проснуться утром с хорошим объемом знаний заманчиво. Не будем вступать в спор ни с противниками, ни с последователями данного метода, лишь напомним несколько рекомендаций:

• Необходимость обязательной работы над усвоением материала в период бодрствования.
• Категорическое запрещение заниматься гипнопедией самостоятельно — это может вызвать нарушения психики.
• Соблюдение режима.

Для полноценного усвоения важно, чтобы мозг успел пройти необходимое число циклов. При недостаточном времени сна, человек рискует получить дневную сонливость, а не свежие знания.

Патологии мозга: влияние на качество сна

Любая болезнь отрицательно сказывается на качестве сна. В свою очередь, диссомнии являются факторами риска соматических заболеваний – гипертонии, сахарного диабета, рака, поражений щитовидной железы, ожирения.

Болезни головного мозга – новообразования, кисты, эпилепсия, воспаление мозговых оболочек, травмы и цереброваскулярная патология вызывают нарушения памяти, двигательных, речевых функций. Они  не только являются причиной проблемного засыпания, но и способствуют изменению структуры сна.

Заключение

Для нормальной жизнедеятельности важно не только соотношение сна и бодрствования, но и соблюдение циркадных ритмов. Даже при отключении сознания, мозг человека не останавливает работу. Активность этого важнейшего органа в момент погружения в объятия Морфея изучена достаточно, однако, остаётся масса вопросов, ответы на которые предстоит найти.

Необходимость ежедневного сна обусловлена не только человеческим желанием и физиологией, но и наукой. Абсолютно каждый человек порядка третьей части своей жизни затрачивает на это занятие. Все, чем он занимался весь предыдущий день, какие задачи он решал, о чем думал, что планировал, с какими воспоминаниями сталкивался, мозг переваривает и расставляет «по полочкам», когда человек крепко спит. Оказывается, когда человек пребывает в бессознательном состоянии и погружается в объятия Морфея, мозг продолжает свою активную работу. Рассмотрим, каким образом осуществляется функционирование мозга во время сна, чем он на самом деле занимается и как себя ведет.

Что делает мозг ночью

Когда мы спим, наш мозг продолжает действовать. Эта деятельность, активность мозга обусловлена особенностями его строения. Перечень его задач в этот момент заключается в следующем:

1. Принятие жизненно важных решений. Проведенные исследования свидетельствуют о том, что мозг в состоянии принимать оперативные решения по любым вопросам и задачам. В источнике Current Biology были опубликованы результаты исследований, при которых респондентов просили делать сортировку слов на категории посредством нажатия кнопки, при всем этом можно было засыпать. Эксперимент продолжился и во сне, поскольку мозг участников продемонстрировал способность принимать решения даже после того, как организм уснул.
2. Классификация воспоминаний. Изучая вопрос, что происходит с нашим мозгом во время сна, можно отметить, что он занимается обработкой воспоминаний и утратой связей со старыми моментами. Он сортирует человеческую память таким образом, чтобы нужные моменты не забывались. По заверению доктора М. Уокера, который работает в Калифорнийском университете, если человек после здорового сна посетит урок фортепиано и в следующую ночь проспит нужное количество времени, то материал будет усвоен и воспроизведен на 20-30% лучше, нежели при проверке знаний сразу же после того, как окончится занятие.

Учеными доказано, что мозг во время сна работает не меньше, чем во время бодрствования

3. Избавляется от шлаков и токсинов. Как только тело погружается в сон, мозг продолжает активную работу, избавляя его от вредных веществ. Этот факт подтвержден и подкреплен серией исследовательских мероприятий. А ведь повышенное количество этих элементов может повлечь за собой многие патологические состояния, поэтому польза мозга в данном направлении бесспорна.

4. Обучение физическому труду. В период фазы быстрого сна происходит передача информации о двигательных опциях из коры мозга в височную область. Это явление позволяет тщательно продумывать и безукоризненно выполнять задачи, связанные с физическим трудом. Теперь понятно, какой отдел мозга отвечает за выполнение физических упражнений и повседневных действий.

Как видно из вышеописанного, функционирование мозга во сне продолжается, и он, даже когда мы спим, выполняет большое количество задач.

Работа мозга по циклам

Весь процесс ночного сна человека состоит из нескольких циклов «медленный – быстрый процесс». Согласно общедоступной теории, мы спим, чтобы обеспечить переработку информации, полученной в течение прожитого дня или предыдущих суток. Классический сон включает в себя 4 стадии медленного и 2 стадии быстрого сна. Информация передается в реорганизованной форме только по завершении третьего цикла. Но мозг не отключается и в последующие 1-2 цикла, а продолжает работать.

В процессе погружения в мир Морфея мозговые структуры на время утрачивают между собой функциональные взаимосвязи, способствующие бодрствованию. Это явление можно отследить на электроэнцефалограммах. Каждая из этих структур замыкается в себе, а затем настраивается на нужный лад и подлежит регулированию, что нельзя осуществить во время бодрствования, когда «серое вещество» находится в активном взаимодействии с окружающей средой. У спящего голова работает немного по-другому.

Даже когда мы спим, наш мозг все равно работает

На стадии медленного сна происходит регулирование внутренних ритмов относительно каждой структуры мозга, в то время как на этапе быстрого процесса наблюдается налаживание гармонических взаимосвязей между этими элементами. В целом же сон имеет одну основную задачу – настроить биоритмы тела на оптимальный режим, который у каждого человека индивидуален. Создается этот эталон в процессе бодрствования, а в качестве базы выступает та или иная поведенческая программа, заложенная на генетическом уровне. Если модель сформирована и работает налажено – для отдыха достаточно небольшое количество сна. Если имеются сбои – человек спит дольше.

Занимателен тот факт, что потребность во сне имеет обратную пропорциональную взаимосвязь с объемом получаемой информации: чем больше ее поступает в серое вещество, тем меньше сна необходимо. Это может быть связано с тем, что в процессе получения усиленной умственной нагрузки человек спит меньше, нежели в случае, когда он большую часть своего времени проводит у телевизора.

Отдых мозга во время сна

Отдыхает ли наш мозг во время сна? Вопрос является объектом споров среди многих людей. И это небезосновательно. На самом деле, как только человек отправляется в мир сновидений, мозг перестраивается на иной режим работы. Если во время бодрствования у него не было возможности анализировать события и классифицировать мысли, то, когда человек уснул, она появилась. Поэтому на первых циклах мозг занимается этими задачами, а по завершении этой работы (как правило, ближе к утру) имеет немного времени на отдых. Но это не значит, что он полностью «отключается» наряду с телом, можно сказать, что он просто включает «эконом» режим. Поэтому со стороны мозга сон воспринимается не так, как со стороны тела.

Работа мозга и сновидения

Когда мозговые структуры функционируют, они налаживают между собой взаимные связи, будто бы переговариваясь. Этот факт целиком и полностью доказывают различные сновидения. Также в этом процессе происходит активная тренировка нервных центров: клетки, которые бездействовали при бодрствовании, начинают выполнять своего рода функциональную гимнастику, чтобы поддерживать оптимальную форму. Именно по этой причине после стресса человек спит «как убитый», ведь его клетки уже получили встряску и не нуждаются в дополнительной информации в виде снов.

От того, обработкой какой информации занимается наш мозг, зависят наши сновидения

Медленная фаза сновидений

Всего на медленную стадию приходится порядка 75-85% всего сна, и она включает в себя несколько состояний:

• дремота;
• сонные веретена;
• дельта-сон;
• глубокий сон.

По мере погружения человека в сон происходит изменение многих функций организма. На первой стадии, именуемой дремотой, а также на втором этапе пульс становится более редким, АД подлежит снижению, кровь течет более медленно. Как только спящий погружается в состояние дельта-сна, его пульс заметно учащается, а давление повышается. Медленный сон – это фаза, отвечающая за регулирование внутренних ритмов касательно каждой мозговой структуры и каждого органа.

Работа органа в быстрой фазе

Работа мозга во время сна быстрого типа является несколько иной. В основном процесс быстрого сна может быть разделен на 2 основные стадии:

• эмоциональная;
• неэмоциональная.

Они поочередно приходят на смену друг другу и действуют так несколько раз, причем первая стадия всегда является более длинной.

Чем быстрый сон отличается от медленного

Есть несколько моментов, которые отличают одну фазу сна от другой, и следует принять их во внимание.

1. Количество стадий в медленном сне – 4, а в быстром – 2.
2. В процессе медленного сна движения глаз поначалу являются плавными, а в конце стадии они и вовсе останавливаются. В быстрой фазе все наоборот – глаза двигаются непрерывно.
3. Различается и состояние вегетативной нервной системы: в первом случае человек быстрее растет, поскольку происходит более активная выработка гормона роста.
4. Сновидения также различны. Если речь идет о быстрой фазе, картины насыщены различными действиями, имеют яркую окраску. При медленном сне сюжет является более спокойным или может отсутствовать.
5. Процесс пробуждения. Если разбудить индивидуума в процессе быстрого сна, он просыпается значительно легче, а впоследствии будет иметь гораздо лучшее самочувствие, нежели человек, разбуженный в фазе медленного сна.
6. Температура мозга на подходе к медленной фазе сна постепенно снижается, а в быстрой фазе за счет прилива крови и активного метаболизма, наоборот, повышается. Иногда она может превышать нормальный показатель, наблюдаемый во время бодрствования.

Работа мозга в фазы медленного и быстрого сна — различна

Еще один немаловажный вопрос заключается в том, какая часть мозга отвечает за сон. Ведь до недавнего времени было неизвестно, в какой области мозга происходит работа, связанная со сновидениями. Ученые из Висконсинского университета в результате проведенного исследования смогли сделать сенсационное открытие. В эксперименте было предложено принять участие 46 людям, у которых производилась регистрация электрических волн. Для того, чтобы изолировать участки нейронов, отвечающих за сновидения вне зависимости от фазы сна, использовалась высокоплотная ЭЭГ. Испытуемых несколько раз будили и спрашивали о снах. А затем производилось сравнение полученных ответов с электрической активностью.

Полученные в ходе исследования данные показали, что в процессе сонного состояния снижение активности в задней части коры было непосредственно взаимосвязано с возникновением снов. И наоборот, когда в той же области наблюдалось возрастание низкочастотной активности, испытуемые говорили, что сны отсутствовали, то есть в это время ничего не снится.

Очищение мозга

Американские ученые в ходе проведения некоторых исследований выяснили, что сон нужен еще и для очищения мозга от токсических элементов. По их наблюдениям во время сна мозг потребляет столько же или даже больше энергии, нежели в период бодрствования. Во время испытаний на грызунах специалисты выяснили, что во время сна активность не снижается, а лишь переходит в иное русло. В ночное время, когда происходит очищение внутренних органов от накопившихся шлаков с помощью лимфы, мозг тоже очищается.

Доктор из Нью-Йоркского медицинского центра сообщил, что ресурс мозга предполагает определенные ограничения. Серое вещество способно делать что-то одно: или активно перерабатывать мысли, или обеспечивать вывод токсинов. Если бы этот процесс наблюдался в дневное время, ни один человек не имел бы возможности нормального принятия решений. А если бы происходило постепенное накапливание токсинов в мозге, была бы огромная вероятность возникновения заболевания Альцгеймера.

Какой вывод можно сделать

Таким образом, мы изучили, как работает человеческий мозг во время сна, сколько энергии потребляет, и в каком режиме функционирует, как только мы засыпаем. Наше «серое вещество» — объект наблюдений и споров многих ученых. Когда мы пребываем в объятиях Морфея, он начинает свою, неведомую нам работу, решая большое количество задач. Во время бодрствования он также активничает, но действует в других направлениях. Мозг человека – сложная структура, требующая детального изучения и исследования.