Работа мозга человека во время ночного сна

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.

1. 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.
2. 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:

1. Помогает принять правильные решения. Во время быстрой фазы происходит систематизация всех полученных за день сведений, они выстраиваются в логическую цепочку, потому утром мы можем найти решение самых сложных задач, с которыми еще вчера не могли справиться. Значит, поговорка о том, что утро вечера мудренее, имеет научное подспорье.
2. Структурирование и запоминание данных. Мозг отвечает за сон, наши биоритмы и все процессы, которые происходят в организме. Благодаря его деятельности мы приобретаем опыт и становимся умнее с каждым днем. Именно во сне происходит структуризация всей информации. Даже если мы думаем, что о чем-то забыли днем, то мозг помнит все до малейших деталей. Ночью он «перекладывает» воспоминания из кратковременной памяти в долговременную, связывает их с уже полученной ранее информацией, формирует логические цепочки. Можно сказать, что наш мозг буквально раскладывает все по полочкам и папкам, а в нужные моменты выуживает из них необходимые данные.
3. Формирование мышечной памяти. Во время ночного отдыха наш мозг доводит до автоматизма моторные навыки. Танцоры запоминают па, музыканты – правильный порядок игры на инструменте, автомобилисты – принципы управления автомобилем. Однако стоит учитывать, что мышечная память формируется только спустя 2 дня регулярных тренировок.
4. Активация креативного мышления. Часто в снах людям приходят довольно интересные и оригинальные идеи, до которых во время бодрствования они не могли дойти. Это связано с тем, что во время отдыха в мозге формируются нестандартные ассоциативные связи, именно они активируют креативное мышление.
5. Повышение обучаемости. Медленная и быстрая фаза тесно связана с возможностью человека обучаться чему-то новому. Ученые доказали, что чем выше мозговая активность во сне, тем быстрее человек может осваивать новые для себя области. В быстрой стадии лучше всего запоминают информацию актеры, танцоры, музыканты, спортсмены. В медленной фазе усваиваются фактические данные, такие как имена знаменитых личностей, даты, формулы и т.д.
6. Репетиция экстренных ситуаций. Не существует людей, которые не видят снов, некоторые их просто не запоминают. Исследования подтвердили, что чаще всего мы сталкиваемся в снах с проблемными ситуациями, чем с приятными. Это своеобразная репетиция поведения человека на случай бедствия. На уровне головного мозга мы учимся убегать от хищных животных, заскакивать на ходу в мчащийся на всех парах поезд и проделывать другие трюки, которые нам снятся.
7. Улучшение настроения. Если ночь проходит спокойно, при пробуждении наше настроение значительно лучше чем то, которое было перед сном. Это связано со снятием нервного напряжение, которое происходит, когда мы видим сновидения. Так человеку проще перерабатывать отрицательные эмоции. Во время депрессии этот механизм дает сбой, потому люди теряют оптимизм и жизненный тонус, бессонница является частым спутником этого психического расстройства.
8. Умиротворение и успокоение. Во время засыпания в мозге человека генерируются альфа-волны, аналогичные тем, которые появляются при медитации. В это время тело полностью расслабляется, мысли становятся неспешными и чистыми, появляется умиротворенность. Такое состояние крайне важно переживать каждый день, оно оберегает от перенапряжения нашу нервную систему.

Подведем итоги

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

Автор: Даша Пащенко