Во время сна работает ли мозг

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

Из чего состоит сон человека

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

Причем распределение фаз сна меняется ближе к утру:

Засыпание. Это состояние дремоты, когда мы переходим в мир Морфея. Гипоталамус отвечает за сон и погружение в это состояние.
Легкий сон. Во время этого периода мозг не отвлекся на 100% от реальности и все наши рецепторы чувствительны к окружающей среде. Человека легко разбудить.
Первая стадия легкого сна. Человек постепенно отключается, органы чувств также перестают воспринимать информацию.
Вторая стадия. Это глубокий качественный отдых, во время которого человек не просто отдыхает, он не может контролировать свои действия. Лунатизм, передвижения и разговоры происходят именно в этой фазе. Тогда же происходит полное восстановление сил. В это время сердце бьется медленнее, дыхание становится ровным и глубоким. Температура тела также понижается.
Быстрая фаза. Это самый важный период. Мозг во сне в этот период работает с большей активностью, чем во время дневного бодрствования. Сновидение приходит к нам именно в этой фазе. При этом тело полностью обездвижено, это происходит для того, чтобы мы не повторяли того, что нам снится. Пробуждение человека в это время сопровождается яркими воспоминаниями о том, что ему снилось.

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

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

Что делает мозг ночью

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

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

принятие решения. Именно по утрам мы встаем со свежей головой. Но это происходит не потому, что мы отдохнули, а потому, что ночью мозг во сне систематизировал информацию. Это подтолкнуло вас к правильному решению;
запоминание. Отдел мозга, который отвечает за запоминание, имеет длительную и кратковременную память. Все, что попадает туда днем, сохраняет кратковременная память, отвечающая за недолгое хранение. Поэтому со временем может забываться. Деятельность мозга во время сна распределяет полученные знания по отделам. Наиболее важная информация перемещается в долговременную память.
выведение токсинов из клеток мозга. Этот процесс открыт недавно и проявляется в выведении неполезного белка из пространства между клетками. Это явление предупреждает развитие многих болезней мозга, которые связаны со снижением его активности и отмиранием нервных клеток;
мышечная память. Если вы учитесь танцевать или занимаетесь спортом, отдых ночью для вас — самое важное. Как работает мозг во время сна до конца еще не изучено, но то, что вы запоминаете все движения, которые постоянно повторяете, это доказано. Автоматическое выполнение формируется именно ночью;
творческое мышление. Творчество связано с умением креативно мыслить. Для этого нужны нестандартные ассоциации. Какая часть мозга отвечает за возникновение нестандартных решений известно, но ночью она лучше работает, так как освобождается от лишних бытовых мыслей.

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

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

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

Что еще дает нам отдых ночью

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

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

Хорошее настроение. Снимается то напряжение и стресс, которые накопились во время дневной суматохи.
Планирование действий в проблемных ситуациях. Мало кто задумывался, почему плохие сны снятся чаще, чем положительные. Все просто — ваш организм пытается подготовить вас к неожиданной ситуации, чтобы вы знали, как действовать. Поэтому если вам приснился пожар, не стоит бежать к соннику.
Спокойствие. Ночью вы переживаете состояние такое же, как при медитации. Поэтому при качественном расслаблении вы с утра чувствуете спокойствие и полное отсутствие усталости.

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

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

Фазы сна и мозговая деятельность

В 1930 году ученые обнаружили, что электрическая активность нейронов сильно отличается во время бодрствования (быстрая активность) и с момента засыпания (медленная активность).

Фаза 1 – засыпание. Этот этап характеризуется прогрессивной психологической релаксацией, расслаблением мышц, замедлением частоты сердцебиения.
Фаза 2 – неглубокая. На этой стадии человека могут разбудить малейшие стимулы (легкое прикосновение, звук). При пробуждении на этом этапе человек может быть уверен, что не спал вообще.
Фаза 3 и 4 – глубокая. Это самый глубокий сон, когда мышцы полностью расслаблены, дыхание медленное, пульс сердца, кровяное давление, температура тела снижены. Качество и количество 3-4 фазы оказывают решающее влияние на ощущение свежести после пробуждения.
Фаза REM. Примерно через 1-2 часа после засыпания происходит значительное изменение мозговой активности, похожее на состояние бодрствования. Происходит физиологическое возбуждение всего организма. Сердцебиение и артериальное давление становятся нерегулярными, потребление кислорода увеличивается, дыхание ускоряется. Тем не менее, человек спит, более того, он расслаблен. Глаза за закрытыми веками движутся быстро и нерегулярно, человеку сниться сон. При пробуждении на этом этапе 80% людей имеют живые сновидения.

Что делает с мозгом нехватка сна?

Зачем нужен ночной отдых? Разве не лучше было бы выпить кофе, энергетический напиток или другой стимулятор и продолжать бодрствовать? Ведь у каждого человека так много работы, которую он часто не успевает сделать за день. Работа не ждет. Клиенты, счета-фактуры, экзамены.

Сон имеет регенеративное значение, как для всего тела, так и для души. В это время организм потребляет наименьшее количество энергии, что обеспечивает возможность восстановления мышц, органов. Температура тела снижается, падает артериальное давление, замедляется дыхание, исчезает или уменьшается функция некоторых чувств. Средняя продолжительность ночного отдыха у людей – 7-8 часов, но здесь принимаются во внимание индивидуальные потребности (некоторым людям нужно спать 10 часов в день, другим – лишь 6 часов).

Сон занимает около 1/3 человеческой жизни. Его нарушение, недостаток вызывает психологические проблемы, но отдыхает ли мозг во время сна, аналогично телу? Нет, он продолжает свою активность, обрабатывая предыдущие события.

В мозгу происходит переживание новых событий, повторение, запечатление навыков, знаний. Это, в особенности, происходит в фазе сновидений. Качественный сон в темноте также имеет противоопухолевые эффекты из-за выделения гормона мелатонина, вырабатываемого во время ночного отдыха в непрерывной темноте (должно отсутствовать любое освещение).

Недостаток сна усугубляет последующее изучение новых вещей, навыков. В течение дня снижается мозговая активность, концентрация внимания, что может быть сопряжено с риском в определенных профессиях (водители, врачи, сотрудники службы безопасности и др.). Более 50% водителей-дальнобойщиков говорят, что, по крайней мере, единожды при вождении впадали в кратковременный сон. Недостаток ночного отдыха также вызывает подавленное настроение, головные боли, депрессию. Его длительное отсутствие связано с ожирением – человек чувствует сильную нехватку энергии, пытаясь дополнить ее с помощью приема пищи.

Новые исследования показали, что во время сна в мозгу происходит выведение токсичных веществ, накапливающихся в течение дня.

Из-за недостатка полноценного отдыха некоторые мозговые центры попадают в микросон, что приводит к фрагментированной и неинтегрированной мозговой активности с индивидуальным отключением некоторой когнитивной функции, в отличие от оптимально отдохнувшего мозга.

Что делает мозг во время сна?

После получения ответа на вопрос (отрицательного), спит ли мозг во время сна, рассмотрения общей картины его деятельности вы, логично, поинтересуетесь, что происходит с мозгом во время сна, чем конкретно он занят?

Когда человек спит, его мозг работает на полной скорости, он не успокаивается, а обрабатывает информацию, подготавливает фон для решений, принимаемых в течение следующего дня. Новое исследование показало, что неутомимый орган во время ночного отдыха обрабатывает сложные стимулы, используя их для принятия решений в состоянии бодрствования.

Мозг создает новые воспоминания, очищает старые и соединяет первые со вторыми, поэтому отсутствие ночного отдыха значительно влияет на память.

Если человек не спит или часто просыпается, его способность обучения или запоминания новой информации снижается на целых 40%. Следовательно, ночное обучение – абсолютная неуместность. Кроме того, в состоянии ночного бодрствования недостаточно формируется мелатонин, важный для иммунной системы.

Полученная в течение дня информация, в ходе ночного отдыха обретает совершенно разные контексты, чем видимые в состоянии бодрствования. Результатом этой деятельности является утреннее пробуждение с новой идеей, что следует делать для решения какой-то задачи.

Мозг хранит информацию в долговременной памяти через шпиндели сна. Это короткие всплески мозговых волн, возникающие во время фазы REM. Этот процесс очень важен для хранения информации, относящейся к моторным задачам и функциям, таким как новые танцевальные движения, удары теннисной ракеткой. Поэтому для улучшения своих физических навыков важно не только тренироваться, но и достаточно спать.

Сомнолог Владимир Ковальзон о том, как работает мозг во время сна и почему не следует вставать затемно

За ночь у человека сменяются три-четыре цикла сна – каждый продолжительностью около 90 минут. Первую часть ночи мы спим медленным сном без сновидений, вторую – быстрым сном, или парадоксальным. Для этого периода характерны полное мышечное расслабление и необычайная активность работы мозга.

Механизмы бодрствования, медленного сна, быстрого сна и косвенно связанный с ними механизм биологических часов изолированы по своим функциональным возможностям. У каждого – собственная эволюционная генетическая история, анатомия, физиология и биохимия. Блоки взаимодействуют между собой, но обособлены. Благодаря этому мы можем работать в ночную смену, а днём отсыпаться.

В период медленного сна активизируется моторика, именно в этом цикле происходит лунатизм. У маленьких детей парасомния возникает по завершении каждого цикла сна: ребёнок может сесть в постели, начать разговаривать, двигаться. И это нормально. Сохраняясь во взрослом возрасте, лунатизм становится патологией.

Мы видим сновидения во время быстрого сна. Обычно при этом двигаются только мышцы глаз, а остальные находятся в покое. Однако порой поток импульсов из активных в парадоксальной фазе систем бывает настолько мощным, что пробивает сильнейшее тоническое торможение, направленное на спинной мозг. В результате у кошек могут дёргаться усы, у человека – подрагивать конечности. Возникновение таких процессов (сомнологи называют их фазическими) помогает диагностировать разные заболевания.

Судороги конечностей, крики во сне и другие неадекватные движения могут свидетельствовать о приближающейся болезни Паркинсона. Это важный для медицины ранний предиктор, позволяющий отодвинуть начало болезни на десять-двадцать лет.

Живые существа реализуют цикличность сна по-разному. Крупные хищники, которые никого не боятся, или норные животные спят спокойно. У них много быстрого сна, имеющего максимальный порог пробуждения. Попробуйте разбудить человека, когда у него подёргиваются веки – вам вряд ли это удастся.

С другой стороны, у копытных такой возможности нет. У лошади всего полчаса быстрого сна, которые она реализует одномоментно. Медленный сон она переживает стоя, а для быстрого ложится на круп и выдаёт всю суточную квоту необходимого быстрого сна. В стаде спящие лошади размещаются в центре, а по краям стоят охранники, оберегающие спящих от хищников.

Удивительным образом спят ушастые тюлени, котики, морские львы и сивучи. Часть своей жизни они проводят на лежбищах, где размножаются, часть – в море, гоняясь за косяками рыбы. На суше все эти животные спят, как и мы, обоими полушариями одновременно, имеют выраженную фазу быстрого сна с подёргиванием усов и плавников. Однако на воде полушария бодрствуют попеременно, контролируя движения подгребающей во время сна ласты и обращённый на поверхность глаз. Быстрый сон у морского котика редуцирован до секундных фрагментов, а у дельфина, живущего в воде постоянно, он просто отсутствует.

В науке нет задокументированных примеров отсутствия у человека полного сна. Сомнолог Мишель Жуве описывает лишь один патологический случай, когда к нему на лечение попал человек, подхвативший в Африке вирусную хорею. Помимо высокой температуры и других патологий, за полгода записи энцефалограммы у пациента не было зафиксировано никакого сна. К сожалению, спасти его не удалось.

Эволюция создала состояние медленного сна без сновидений, чтобы реализовать целый список функций, которые по каким-то парадоксальным причинам не могут быть активизированы в бодром состоянии.

Во время сна мозг реализует дренажную функцию, избавляясь от уродливых белков. Гипотеза о синтезе макромолекул основана на том, что некоторые макромолекулы почему-то не могут быть синтезированы во время бодрого состояния – особенно это касается молекул, связанных с обменом холестерина. На уровне нашего тела инактивация уродливых белков, накапливающихся с возрастом, решается с помощью лимфатической системы. Она переносит их в почки и печень, где они разрушаются. Мозг же этой системой обделён, и ненужные молекулы не могут проникнуть в венозные капилляры.

В 2013 году группа датских исследователей в США доказала на примере мышей, что во время медленного сна в головном мозге открываются особые канальцы, через которые уродливые белки эффективно удаляются. Нарушение этого удаления приводит к образованиям бляшек, которые провоцируют развитие старческих заболеваний – болезней Альцгеймера и Паркинсона.

Согласно одной из гипотез, во время сна мозг оптимизирует управление внутренними органами. У нас нет второго мозга, чтобы заниматься внутренними делами, поэтому в состоянии бодрствования мозг загружен анализом информации, поступающей извне. Времени на кишечник, сердце, печень и почки у него нет. Зато в период медленного сна кора головного мозга переключается и начинает работать с информацией, поступающей от внутренних органов. Те же самые нейроны, что в бодрствовании реагируют на зрительные образы, во сне реагируют на импульсацию, приходящую, например, от кишечника, и управляют им.

Одна из важнейших загадок сомнологии – место, где сохраняется память о сне. Если вы не выспались, воспоминание об этом будет храниться в динамической памяти в течение многих месяцев, пока потребность не будет удовлетворена. Стереть информацию о недосыпе может только электрошок. И даже в этом случае вы обязательно провалитесь в компенсирующий сон при первой же возможности, когда окажетесь вне давления социума.

Главная задача современного человека – высыпаться. Если в XIX веке человек засыпал верхом или на телеге, лошадь либо продолжала движение, зная дорогу, либо останавливалась. Что происходит, когда водитель засыпает на доли секунды на скорости в 80-100 километров в час, вы знаете сами. Сейчас все сомнологи мира заняты решением проблемы недосыпа, изучают спонтанное засыпание и чрезвычайную сонливость днём. В Европе даже ходит специальный Wake up bus, агитационный автобус.

Недавно в Европе приняли специальный закон, предписывающий контролировать людей с апноэ сна. Это заболевание характерно для молодых людей, занятых бизнесом. Они испытывают постоянные стрессы, склонны курить и пить, мало занимаются спортом и однажды начинают храпеть. Во время апноэ кратковременно прекращается лёгочная вентиляция, что чревато недосыпанием и нарушением кровоснабжения мозга. Такие ночи опасны состоянием, когда человеку кажется, что он выспался, а мозг на самом деле не спал.

Если вы знаете подходящего под описание человека – порекомендуйте ему пройти специальное обследование. Апноэ сна эффективно лечится немедикаментозно, при помощи прибора под названием СИПАП (CPAP).

Как работает мозг во время сна и бодрствования

В университетах учат, что главной системой мозга является его кора. Однако кора нуждается в дополнительной активации: система, обеспечивающая состояние бодрствования, не встроена в неё. Вы можете меня слушать, а я могу выступать перед вами благодаря восходящим влияниям скоплений нервных клеток, расположенных на всём протяжении мозговой оси. В свою очередь, нисходящие влияния этих клеток обеспечивают работу спинного мозга.

Что происходит, когда прерывается нисходящая активация, мы видим на примере Стивена Хокинга. Он болен БАС – боковым амиотрофическим склерозом. Активация вверх у него в полной сохранности, что демонстрирует его потрясающий мозг, а нисходящая активация исчезла полностью, потому что атрофированы проводящие пути.

Прерывание восходящего активирующего влияния на кору вызывает кому. Вся наша когнитивная деятельность, способность мыслить, разговаривать, думать и чувствовать связана с этим потоком. Без восходящих влияний кора головного мозга не работает и молчит. Зрение, слух – всё на самом деле является вторичным и работает только в условиях восходящих активаций.

Циклы сна позволяют прогнозировать выход из комы. В поверхностной коме человек находится без сознания, но его мозг сохраняет цикличность сна. И если ночная полиграфическая запись регистрирует обе фазы сна, медленную и быструю, при правильном лечении больной выйдет из комы с вероятностью в 100 процентов.

Если быстрый сон у больного отсутствует, но сохранился глубокий медленный сон, остаются 30% шансов на выход из комы. А вот если у человека исчезли обе глубокие фазы сна, то шансов на спасение ноль. Как бы хорошо ни билось его сердце, это – живой труп.

Источник активирующего кору импульса был открыт в конце девяностых. Оказалось, что в области гипоталамуса находятся клетки, вырабатывающие пептид орексин. В нашем гигантском полуторакилограммовом мозгу их совсем немного – всего 70-80 тысяч нейронов. Но они играют важнейшую роль и являются верхним звеном над всеми остальными.

Чередование периодов бодрствования, медленного и быстрого сна обеспечивает меланин-концентрирующий гормон. Учёные обнаружили его в гипофизе лосося, и первое время считали, что это просто гормон, вызывающий изменение окраски рыбы во время нереста. Через несколько лет оказалось, что это важнейший медиатор в нашем головном мозге и никакого отношения к окраске чешуи, естественно, не имеет.

Нейроны, вырабатывающие меланин-концентрирующий гормон, перемешаны с нейронами, вырабатывающими орексин. Они взаимно тормозят друг друга, обеспечивая чередование циклов бодрствования и сна.

Эволюция сделала процесс засыпания плавным, чтобы животное уцелело во время сна. Центр сна активируется постепенно, чтобы мы могли повременить, отложить момент засыпания, найти укромное место, закопаться, залезть на дерево, спрятаться в щель, угнездиться и, наконец, заснуть. Механизм работает в передней области гипоталамуса, и многие нарушения сна связаны с нарушениями его функции. К сожалению, снотворные вещества оказывают на него сильное разрушающее воздействие и остаются очень нежелательными.

Сон под воздействием алкоголя приравнивается к медикаментозному. Он не содержит цикличности и по ряду признаков является патологией. Если здоровому человеку снотворное убивает мозги, то для закоренелого алкоголика это – адекватный метод лечения, позволяющий восстановить разрушенный сон.

В 2001 году в задней части мозга был открыт ещё один центр медленного сна, работающий параллельно с уже известным. Поразительно, но между этими двумя центрами нет прямой связи, они работают независимо. Вопрос его изучения, очевидно, напрямую связан с возникновением и прекращением комы.

Во время сна со сновидениями мозг активен так, как бывает активен в период эмоционального стресса. Но эта активация странная и отличается от эмоциональной активности в состоянии бодрствования. Когда мы видим сны, не работают никакие сенсорные системы, потому что мы наблюдаем их не глазами, а внутренним взором.

При этом очень сильно активируются эмоциональные механизмы, причём у взрослых они чаще связаны с негативной эмоциональной окраской. Активируются и механизмы памяти, и процесс этот направлен на извлечение воспоминаний. Пережитый опыт причудливо комбинируется, но обратно в память не поступает. Это неслучайно и хорошо: сны как эволюционный продукт существуют не для того, чтобы их запоминали. Так проявляется феноменально высокая активность мозга во время сна.

Мишель Жуве предполагает, что подобная активность мозга нужна для передачи генетической информации. Животное, рождаясь, уже очень многое знает и умеет. Возможно, память о поведенческих актах, заложенная в генах, переходит в память нервной системы именно во время быстрого сна. А высокую активацию мозга вызывает очередная перезапись данных, которая сохраняется без выхода во внешний мир.

Существуют три теории появления сновидений: неофрейдистская, трёхмерная модель Хоббсона и нейрокогнитивная. Они взаимно дополняют друг друга, но наиболее продвинутой является нейрокогнитивная теория Фулкса и Домхоффа. Учёные считают, что сновидения – всего лишь следствие активации зрения во сне. Мозг не может не продуцировать причудливые образы, поскольку мы животные зрительные.

Вербальный отчёт о сне – это психологический феномен. Люди чаще отчитываются о сновидениях в состоянии эмоционального напряжения. Нечто тревожит их настолько, что прорывается даже во сне. Психологи считают, что нормальный, здоровый человек не испытывает потребности рассказывать о сновидениях.

Странно, что у нас действует запрет на продажу лекарств, но не запрещена пропаганда осознанных сновидений. Человек обучается каждую ночь программировать необычайные приключения во сне. Это приводит к тому, что сны превращаются в галлюцинации, которые начинают преследовать его и в бодром состоянии. По сути, это наркомания без наркотиков. Возникают психозы, наступает шизофрения.

Как работают биологические часы

Биологические часы – вещь, связанная с механизмами сна и бодрствования очень косвенно. В 1994 году, когда казалось, что глаза млекопитающих давно изучены вдоль и поперёк, учёные обнаружили там неизвестные элементы, не имеющие никакого отношения к зрению. Они реагируют только на уровень освещённости и сигнализируют не в зрительную систему, а в супрахиазмальные ядра гипоталамуса.

Наличие этих ядер необходимо и достаточно, чтобы биологические часы работали и управляли ритмом целого организма. Если хомячку удалить супрахиазмальные ядра и подсадить ему ядра донорского хомяка, у которого другой ритм жизни – например, суточная периодичность сна – он тут же начнёт спать один раз в сутки.

Биологические часы – это машина, зашитая в мозг на заре эволюции. Как атомные часы, она продолжает тикать во всех живых организмах, невзирая на социальные факторы и стресс. Но зато чувствительна к свету.

У большинства людей суточный ход биологических часов составляет не 24 часа, а 25. Мы подводим их каждое утро, когда раскрываем шторы. Солнечный свет падает на глаза и мгновенно перестраивает работу биологических часов. Электрический свет здесь малоэффективен. Именно поэтому важно вставать после восхода или, по крайней мере, с первыми лучами солнца, а не в темноте.