Мозг не спит во время сна. Что происходит с мозгом во время сна. Какой участок мозга отвечает за сновидения

Основная задача, которую мозг решает во время сна – это задача поддержания работоспособности организма.

Автором висцеральной теории сна является Иван Николаевич Пигарёв, специалист в области физиологии зрения и физиологии сна, доктор биологических наук, главный научный сотрудник Лаборатории передачи информации в сенсорных системах Института проблем передачи информации РАН.

Предлагаем вашему вниманию запись разговора с Иваном Николаевичем.

Для чего нужен сон

-Иван Николаевич, как родилась Ваша теория?

Несколько лет назад в области исследования сна сложилась довольно странная ситуация. С одной стороны, довольно давно отпала самая очевидная и самая простая теория сна, согласно которой сон требуется для того, чтобы дать отдых мозгу. Эта теория существовала ровно до тех пор, пока не научились фиксировать активность нейронов мозга. Как только это стало возможно, сразу выяснилось, что во время сна нейроны в коре головного мозга работают еще активнее, чем в состоянии бодрствования. Т еория была отброшена.

Сразу возник вопрос: "Чем тогда эти нейроны во время сна занимаются?" Ведь во время сна у нас прерывается вход всей информации из внешнего мира. Например, сигналы из сетчатки глаза не доходят до участков коры, отвечающих за зрительное восприятие. Есть даже активный блок, который отвечает за блокирование этих сигналов. Такая же система существует на всех сенсорных входах. Это неоспоримый факт, который подтверждают данные приборов. Получается, что кора мозга во время сна должна "молчать". Но, как я уже сказал, этого не происходит. Мы наблюдаем сильную волновую активность и определенную ритмику. Причины возникновения этой активности оказались совершенно не понятны.

С другой стороны, когда хотели выявить назначение сна, то делали очень простые эксперименты – лишали животных сна. Результат у этих экспериментов всегда был одинаковый: после нескольких дней лишения сна животное погибало. Причем погибало оно не в силу "психических расстройств", а из-за несовместимых с жизнью болезней внутренних органов (обычно, язвы желудка, язвы кишечника и прочих висцеральных патологий). Конечно, до начала эксперимента никаких подобных заболеваний у животных не было. Тоже самое наблюдается у людей.

Например, с неожиданно возникающей язвой желудка часто сталкиваются студенты, отказывающиеся от нормального сна во время подготовки к экзаменам. Но вернемся к животным. В ходе экспериментов было выявлено, что единственным органом, который никогда не страдает в результате лишения сна, является сам головной мозг.

Вот такую интересную картину мы имели в начале наших исследований.

Мы предложили гипотезу, которая за последние 20 лет полностью подтвердилась. В чем она состоит?

Мы предположили, что мозг (прежде всего, кора мозга) не является узкоспециализированным процессором. Раньше считалось, что, например, зрительная кора создана специально для обработки зрительной информации, и ничем другим заниматься не может. Это ее единственная функция. Если говорить в терминах компьютерной техники, то мозг рассматривался в виде набора специализированных компьютеров, каждый из которых исполняет только одну функцию. Как я уже сказал, мы выдвинули идею о том, что нейроны коры мозга являются гораздо более универсальными и могут обрабатывать совершенно разную информацию. Примерно так же как процессор современного компьютера способен производитель различные вычисления, независящие от конкретной предметной области.

Чем же тогда занята кора мозга во время сна? Согласно висцеральной теории, в этот период мозг занят обработкой не сигналов, поступающих из внешних сенсорных каналов (зрения, обоняния, осязания, слуха), а сигналов, идущих от внутренних органов. Основная задача, которую мозг решает во время сна – это задача поддержания работоспособности организма.

Как работает мозг во время сна

- Какие именно задачи могут поступать в мозг от внутренних органов? На взгляд дилетанта, там все так хорошо устроено, что должно работать совершенно автоматически.

В конструкцию нашего тела не заложена возможность получать и осознавать ощущения, идущие непосредственно от внутренних органов. Мы не способны почувствовать непосредственно поверхность желудка, поверхность кишки или какой-то участок почки. У нас нет систем для этого. Обратите внимание, что, скажем, кожа устроена иначе. Если у вас возникает рана на коже, то вы абсолютно точно знаете, где именно случилось повреждение (даже, если не видите его).

Мы просто не способны своим сознанием судить о тех процессах, которые происходят в наших органах и, соответственно, о тех задачах, которые решает кора мозга в этом контексте.

- Но мы ведь чувствуем боль в тех или иных органах. Разве нет?

Представим, что некий человек говорит вам, что у него болит живот. Что это означает? На самом деле, он не способен определить конкретный орган, который у него страдает в данный момент. Почему? Совсем не потому, что не знаком с анатомией. Просто точность его ощущений ограничена фразой "болит живот". Он переживает само субъективное чувство боли, а не болезненные ощущения от конкретного внутреннего органа.

Сегодня даже врачи знают, что, как правило, боль мы ощущаем в одном месте, а реальная патология находится совсем в другой области.

-Итак, мозг располагает определенными "процессорными мощностями". В период бодрствования эти мощности задействованы преимущественно на обработку сигналов от внешних сенсорных каналов, а во время сна они переключаются на обработку данных от внутренних органов. Все так?

Да. Во всех наших внутренних органах и тканях тела есть так называемые интерорецепторы (хеморецепторы, терморецепторы, барорецепторы и т.д.), способные перерабатывать поступающие на них сигналы и передавать их в мозг. Например, на стенках желудочно-кишечного тракта расположено огромное количество интерорецепторов, пересылающих в мозг информацию о химическом составе веществ внутри и на поверхности кишечника, температуре, о механических движениях и о многом другом.

Сегодня мы не можем точно описать содержание этой информации. Но мы уже способны замерить ее объем. Исследования показывают, что он соизмерим с потоком данных, идущим от глаз. И это только поток данных от желудочно-кишечного тракта!

- Насколько я помню, раньше считалось, что обработкой всей этой информации занимается автономная нервная система (АНС).

Это справедливо, но только для состояния бодрствования. АНС организована (в большей своей части) сегментарно. Каждый ее фрагмент получает информацию от конкретного органа или его части. И размеры АНС не соответствуют тому огромному потоку информации, который поступает от интерорецепторов, расположенных во всех органах тела, включая, в частности, и сам мозг. Соответственно, АНС не является и не может являться координирующей системой, способной обеспечивать работоспособность организма в целом. Такую задачу могут решить совместно кора мозга и ряд подкорковых образований. Например, гиппокамп, миндалина, гипоталамус и ряд других структур.

- Чем тогда является сонливость?

Сонливость и усталость – это сигналы о том, что у нас в теле (а точнее, во внутренних органах) накопилось какое-то количество "нерешенных проблем" и для их обработки требуется подключение мощностей "центрального процессора". Иначе говоря, нам необходимо перейти в режим сна и дать возможность мозгу разобраться с накопившимися запросами.

Если этого своевременно не сделать, то могут начать возникать те самые патологии, о которых я рассказывал в самом начале нашей беседы. Помните о бедных зверюшках, погибших от болезней внутренних органов? Вот вам объяснение причины их болезней.

Любопытно, что если животное получает какое-то странное патологическое раздражение (например, легкий удар током по поверхности желудка), то оно сразу засыпает. Почему? Чтобы мозг начинал разбираться с причиной, вызвавшей непонятные сообщения, которые пошли по висцеральным нервам в мозг в ответ на нанесенное воздействие.

- Теперь понятно, почему, когда человек болеет, ему рекомендуют больше спать. Так мы даем мозгу больше времени для восстановления нарушенных функций организма?

Да. Наши эксперименты это полностью подтверждают. Если хочешь быть здоровым, надо правильно спать. Тогда есть шанс прожить хотя бы до 120-150 лет.

Об акупунктуре

- Мой Учитель говорил, что согласно даосской картине мира наши эмоции и даже многие наши действия определяются состоянием внутренних органов. Например, что усилие "хочу" идет от почек, а усилие "надо" - от печени. Ваша теория позволяет понять, каким образом подобные закономерности могут объясняться.

Да, на Востоке было получено много интересных наблюдений по поводу функционирования организма. Часть этих эмпирических находок сейчас подтверждается. Например, висцеральная теория позволяет сделать предположение о механизмах работы акупунктурных точек и рефлексотерапии. Я попробую пояснить.

Когда мы на экспериментах продемонстрировали ответы коры мозга на стимуляцию внутренних органов, возник следующий вопрос: "Каким образом весь объем висцеральной информации приходит в кору?" Анатомия проводящих путей от сенсорных каналов к тому времени была хорошо известна. Были так же исследования, касающиеся блуждающего нерва. Но мы четко понимали, что одного блуждающего нерва для передачи всего массива информации от внутренних органов не достаточно. Этот нерв слишком маленький. Мы начали искать другие объяснения.

Известно, что от различных участков кожи к позвоночнику идут нервные волокна. Дерматологами давно составлена подробная схема, показывающая соответствие различных участков поверхности тела и корешков спинного мозга. Позже выяснилось, что через эти же самые корешки к спинному мозгу приходят нервные волокна от внутренних органов. Более того, все эти волокна оканчиваются на одних и тех же нейронах спинного мозга. Они там смешиваются и далее передают информацию в головной мозг. Получается, что один и тот же нейрон может быть возбужден как сигналами, идущими от поверхности тела, так и сигналами, поступающими от внутренних органов. Только, согласно висцеральной теории, это никогда не происходит одновременно. Состояние сна выступает в качестве переключателя. Мы об этом уже говорили.

Теперь вернемся к акупунктуре. Если у человека есть патология в каких-то внутренних органах, то организм делает все для ускорения передачи информации от них в спинной и головной мозг. Он снижает пороги чувствительности соответствующих нейронов, чтобы улучшить проведение сигналов. Как еще можно побудить организм снизить эти пороги? Мы знаем, что на те же самые нейроны приходят сигналы от кожи. Значит, если начать раздражать соответствующие участки кожи, то мы получим нужную нам реакцию нейронов. Именно этим и занимается акупунктура.

Кстати, помните я рассказывал о том, что при любом странном патологическом воздействии животное засыпает? Ровно такой же эффект наблюдается у человека при введении игл во время сеанса рефлексотерапии. Человек начинает дремать или проваливается в сон. Теперь вы сами можете объяснить, с чем это связано. Мозг начинает разбираться с проблемой (для этого ему нужен режим сна) и, в первую очередь, запрашивать информацию от тех органов, которые соотносятся с "уколотыми" иглами участками кожи.

О сознании, подсознании и памяти

- Сказанное Вами вполне объясняет еще один момент, характерный для восточных практик самосовершенствования. Известно, что они очень многое делают через медитацию, т.е. через состояние достаточно близкое ко сну. Получается, что медитация может использоваться для целенаправленной настройки работы внутренних органов?

Да. Хотя я очень сомневаюсь, что можно начать активно вмешиваться в деятельность органов. Но открыть возможность для проведения сигналов от органов в головной мозг, а также предоставить мозгу дополнительное время для "наведения порядка" с помощью медитации, вероятно, вполне возможно.

Здесь надо пояснить, что я понимаю под "наведением порядка". Речь об устранении любых расхождений между генетически заданными параметрами функционирования организма и его фактическим состоянием.

- Давайте немного поговорим о сознании. Что это такое? Где находится сознание?

Из висцеральной теории следует, что сознание определенно не связано с корой головного мозга. Ведь сознание активно в бодрствовании и отключается во сне. А нейроны коры одинаково активны как в бодрствовании, так и во сне. А вот нейроны в структурах так называемых базальных ганглиев ведут себя именно таким образом. Они получают сигналы от всех участков коры и активированы в бодрствовании, а во сне проведение сигналов из коры в эти структуры блокируется и нейроны замолкают.

Кора же отвечает за работу подсознания. Точнее, за обработку того колоссального массива информации, который мы даже не осознаем.

- Но мы можем уверенно утверждать, что сознание "живет" в мозге?

Упомянутого участка мозга для обеспечения работы такой чахлой составляющей человека как сознание вполне достаточно. Подсознательная деятельность дождевого червя с информационной точки зрения гораздо сложнее того, что делает наше с вами сознание.

Но я не могу сказать того же самого про память. Память – это совсем другое…

- Поясните, пожалуйста.

Логично было бы предположить, что память должна храниться у нас в теле или хотя бы в мозге. Удивительное возникает, когда начинают исследовать мозг с этой точки зрения.

Свойства памяти обнаруживаются буквально в каждой его клетке. Но это выглядит скорее как та память, которая находится во всех наших информационных устройствах – принтерах, сканерах и т.п. C другой стороны, какого-то аналога основного накопителя информации типа жесткого диска или блоков твердотельной памяти, отвечающих за хранение основного массива жизненной и информации, до сих пор не обнаружено.

Предполагают, что память может быть рассредоточена по всей коре или даже по всему объему мозга. Есть соображения в пользу того, что память может записываться на тех же молекулах ДНК, которые несут в себе генетическую информацию. Но тут остается открытым вопрос о быстрых механизмах извлечения этой информации… Так что пока ответа на вопрос где же хранится память, нет.

Часто случалось, что подсказки физиологам давали успехи в развитии технических систем, и, в первую очередь, успехи в области информационных технологий. Если бы я занимался исследованиями памяти, то обратил бы сейчас внимание на облачные хранилища данных. Уж если люди додумались до того, что нерационально таскать с собой большие хранилища информации, а лучше организовать легкий доступ к этим хранилищам с любого места, то неужели конструктор человека не понял преимущества такой системы?

-Вы считаете, что память хранится вне человека?

Да, я сейчас вполне допускаю такое. Но где именно и как именно она хранится, я, естественно, не знаю. Видимо, нам надо ждать открытия новой материальной субстанции, которая позволяла бы хранить подобную информацию и обеспечивать организмам быструю связь с этим хранилищем. Думаю, что вскоре физики такую субстанцию или такое поле обнаружат. Сейчас в исследовании мироздания открывается много удивительных вещей.

О полифазном сне и сновидениях

-Что Вы думаете по поводу практик полифазного сна? Для читателей напомню, что полифазным (или многофазным) называется такой режим сна, при котором сон разбивается на большое количество периодов, распределенных в течение суток. Человек как бы спит "много раз по чуть-чуть".

Такая практика могла бы быть идеальной. По подобной модели работают многие зверюшки. Понаблюдайте. Они спят дробно, а не одним большим периодом.

Бороться с естественной сонливостью крайне вредно. Ведь сонливость означает, что в организме возникли сбои и требуется "наведение порядка".

- Что такое сновидения?

Я думаю, что сновидения – это форма патологии. В норме (т.е. когда вся нейрология работает правильно) их быть не должно. Даже могу предположить, что человек, который никогда не видит снов, проживет на 20-30 лет дольше.

- Что для Вас является самым удивительным в феномене сна?

Во сне все удивительно! опубликовано

беседовал Сергей Сухов

Когда вы ложитесь спать, то наверняка думаете, что ваш мозг тоже полностью отключается. Но это далеко не так! А чем же на самом деле он занимается?

Такой сложный сон

Если вы считаете, что засыпаете и сладко спите всю ночь, то сильно ошибаетесь. На самом деле сон может быть разным, и он состоит из нескольких фаз. Учёные давно пытались выяснить их последовательность и продолжительность, и один из исследователей выявил следующие этапы:

Засыпание. На данном этапе могут возникать некоторые галлюцинации или образы, которые обычно связаны с пережитыми за день событиями. Человеку кажется, будто бы он «проваливается» в сон, погружается в него.
Далее идёт лёгкий сон, который может длиться от десяти до тридцати минут. В этой стадии человека довольно легко разбудить, ведь его мозг, по сути, ещё не переключился с режима бодрствования полностью и окончательно.
Первая стадия медленного сна.
Вторая стадия медленного сна. Такая фаза считается наиболее глубокой, человек совершенно не осознаёт свои действия и не отдаёт себе отчёт в том, что происходит. И поэтому именно в этот период некоторые люди начинают разговаривать или проявлять двигательную активность: вставать с кровати или даже перемещаться.
Далее идёт стадия быстрого сна, которую некоторые учёные называют «REM». На данном этапе мышцы полностью расслабляются, тело обездвиживается, вероятны лишь периодические непроизвольные сокращения и вздрагивания. В это время спящий видит очень яркие и порой невероятно реалистичные сны. Причём если его разбудить в такие моменты, он будет чётко всё помнить и расскажет сновидение в мельчайших подробностях. А вот проснувшийся на этапе медленного сна о своих ночных приключениях почти ничего не вспомнит.

С момента засыпания до начала быстрого сна обычно проходит около 50-70 минут, и потом эта фаза повторяется примерно каждые полтора часа.

Её продолжительность в первой половине ночи обычно составляет не более десяти минут, но потом она постепенно увеличивается (длительность медленного сна при этом, соответственно, сокращается) и достигает 20-30 минут, а к утру может доходить до часа. Так что самые продолжительные и яркие сны чаще всего снятся именно перед пробуждением.

Быстрый сон занимает примерно пятую часть всего периода сна, то есть можно сделать вывод, что человек расслабляется и полноценно спит всего около шести часов за ночь (при восьмичасовом сне).

Ночные занятия нашего мозга

Итак, что делает мозг во время сна человека?

Принятие решений. Да, мозг во сне обрабатывает всю полученную за день информацию и систематизирует её, что помогает после пробуждения быстрее находить правильные решения.
Запоминание и структурирование информации. Обычно все данные, полученные за день, откладываются в так называемой кратковременной памяти. И поэтому такая информация в скором времени забывается. Но во сне мозг как бы перемещает её в долговременную память, и поэтому мы запоминаем много важного, причём именно во сне. Кроме того, мозг как бы разбирает все данные, размещает их по полочкам, словно создавая архив. А ещё он связывает новую информацию со старой, полученной ранее. Так что если вы не выспитесь, то ваша способность к запоминанию может снизиться на целых 40%!
Избавление от токсинов. Да-да, во сне мозг как бы прибирается в нашем организме, избавляясь от всего вредного и ненужного. И такая удивительная функция была обнаружена в процессе наблюдения за мышами. Во время сна они избавлялись от веществ, которые могли бы повреждать нервные клетки. Достигается это за счёт увеличения пространства между клетками, благодаря чему токсины легко выводятся.
Закрепление мышечной памяти. Так как во время сна данные откладываются в долговременной памяти, то это позволяет нам не только запоминать данные, но и закреплять и доводить до автоматизма некоторые моторные навыки, такие как танцевальные движения, удары в спорте, вождение автомобиля.
Творческая обработка информации. Доказано, что сон может стимулировать творческую активность. Пока человек спит, в его мозге могут образовываться совершенно неожиданные и интересные ассоциации и связи, что позволяет принимать креативные решения, искать новые альтернативы, а также видеть необычные варианты развития событий. И до всего этого во время бодрствования никто бы не додумался.

Несколько интересных фактов о работе мозга во время сна:

Поговорка «Утро вечера мудренее» на самом деле имеет научные обоснования, так как за ночь мозг перерабатывает, усваивает и систематизирует информацию. Поэтому утром мы встаём со свежей и трезвой головой, многое вспоминаем, понимаем и переосмысливаем.
Свою таблицу химических элементов Менделеев увидел именно во сне, и это – лишнее доказательство того, что мозг действительно работает ночью.
С возрастом сны обычно становятся более сложными, их сюжеты порой напоминают запутанные истории из фильмов. И связано это с тем, что человек набирается опыта, и часто некоторые образы и эмоции во время бодрствования его мозгом блокируются, но ночью начинают всплывать в подсознании.
Сон – это отражение реальности. Причём оно может быть довольно странным, так как мозг по-своему интерпретирует и модифицирует происходящее. А иногда в сновидения всплывает то, что случилось несколько дней или даже месяцев назад. Кроме того, могут проводиться аналогии, связанные не с реальным отношением, а с эмоциями. Например, если вам снится, что вы сдаёте экзамен по предмету, который не выучили, то, вероятно, вы пережили неприятную ситуацию, связанную с невозможностью добиться чего-то или принять верное решение.
Перед важным событием непременно нужно поспать! Так что ночная подготовка к экзаменам или конференциям – не лучший вариант.
Учёный Келвин Холл проводил исследования и выяснил, что в снах многие гораздо чаще сталкиваются с неудачами и неприятностями, нежели с победами и успехом. А с возрастом сны наполняются негативом и даже агрессией. Именно поэтому часто добрые сны снятся лишь детям, причём до переходного возраста.

Теперь вы знаете, что сон – это не только приятное, но ещё и полезное и продуктивное занятие.

Сон человеку необходим прежде всего для отдыха мозга. Но, как показали многочисленные исследования, мозг во время сна работает еще активнее и продуктивнее, чем во время бодрствования, когда он занят взаимодействием с внешней средой.

Приверженцы химической теории сна Пьерон и Лежандр в начале века искали химические факторы сна – яды и шлаки.

Профессор физиолог Ониани убежден, что такие факторы есть, но они являются не ядами и шлаками, а веществами, определенная концентрация которых может нарушить мозговой гомеостаз, комплекс состояний и процессов, обеспечивающих оптимальную работу .

Когда концентрация этих веществ достигает контрольного уровня, запускается для нейтрализации действия опасных веществ.

При длительном сне случаются нейрогуморальные сдвиги, подвергающие угрозе гомеостаз со стороны накопившихся факторов бодрствования. Механизмы бодрствования оживают, и система приближается к своему оптимальному состоянию, нейтрализуя эти факторы.

Таким образом, во время бодрствования накапливаются . Для их нейтрализации необходима длительная работа медленного сна, а факторы пробуждения вырабатываются достаточно быстро. Если химия сна еще не нейтрализована, необходимо притормозить пробуждение. Можно это сделать с помощью псевдободрствования – быстрого сна.

Когда же работа по завершению нейтрализации вредных факторов завершится, мы проснемся по-настоящему. Именно по этой причине в предутренние часы почти отсутствует дельта-сон и господствует быстрый, сдерживающий наше преждевременное пробуждение.

Ониани приводит самую убедительную и простую версию быстрого сна: его цель помочь медленному сну наиболее полно нейтрализовать факторы сна, накопившиеся во время бодрствования. Ониани, как и Фрейд, называет быстрый сон – стражем сна, умным и точным его регулятором.

Но для чего быстрый сон устраивает качели с альфа-ритмом и тета-ритмом, имитируя нарастание и удовлетворение каких-то абстрактных потребностей?

Объяснение этому простое: чтобы вызвать химию бодрствования к жизни, когда организм всецело занят сном, необходимо разбудить активные эмоции, запускающие без промедления эту химию.

Слабые эмоции спокойного бодрствования не дадут нужного результата. Поэтому включается напряженное псевдободрствование с его тета-ритмом.

А эмоциональное напряжение можно вызвать различными неудовлетворенными потребностями – потребность в защите, в еде, в питье, в решении сложной творческой задачи, в выходе из запутанной ситуации и т.д.

Но если неудовлетворенная потребность будет только нарастать, мы можем , чего не должно произойти раньше положенного. Поэтому у быстрого сна есть свой гомеостаз, регулируемый качелями: затихающий тета-ритм, возрастающий альфа-ритм. Псевдопотребность удовлетворена, можно выпустить пар. И так далее, поочередно.

Быстрый сон контролирует длительность ночного сна, не позволяя нам проснуться раньше времени, загружая нас «работой» в предутренние часы – .

Вырисовывается иерархия циклов и ритмов, которые выстраивают систему гомеостаза с его феноменально организованной саморегуляцией. Цикл «медленный сон-быстрый сон» повторяется несколько раз за ночь. Медленная фаза имеет свою смену ритмов, ведущую к . Быстрая фаза имеет свои ритмы, поддерживающие оптимальный режим.

Комплекс ритмов обеих стадий, повторяясь каждую ночь, устраняют накопленные во время бодрствования отклонения, восстанавливают гомеостатическую гармонию, нарушаемую этими отклонениями.

Говоря о восстановлении и о гармонии, Ониани вкладывает в них самый широкий смысл – восстановление равновесия всей системы жизни.

Однако сон не может быть сам по себе оптимальным состоянием жизни . Случись так, жизнь превратилась бы в сплошной сон. Во время сна система гомеостаза нейтрализует одни отклонения, но приобретает другие.

Наступает бодрствование с присущей ему иерархией ритмов и циклов, система вновь устраняет от равновесия, полученные уже во время сна. У бодрствования, по-видимому, тоже есть внутренние стражи и свои регуляторы оптимального режима.

Так раскрываются роли сна и бодрствования.

Человек отдыхает не только от информационной и , не только от рассогласования биоритмов. Каждая перегрузка – всего лишь доля общей системы, каждое рассогласование – часть общего рассогласования системы.

Таким образом, можно утверждать, что

во время бодрствования мозг отдыхает ото сна, а во время сна – от бодрствования.

По материалам А.Вейна «Три трети жизни»

Елена Вальве для проекта Сонная кантата

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.

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:

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:

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.

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

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

Активность по фазам сна

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

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

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

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

Детоксикация во сне

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

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

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

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

Другие функции

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

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

Подведем итоги

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

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