Эффекты сна на наш мозг кратко
Обновлено: 08.07.2024
В уроке №2 мы более подробно рассмотрим процессы, которые происходят в организме, пока человек спит.
Цель урока: изучить процессы, происходящие в организме во время сна, понять, как организм восстанавливается во время сна, как сон влияет на когнитивные способности и откуда берутся сновидения.
Содержание:
Рассмотрим последовательно все эти процессы, и начнем с самого яркого и запоминающегося – сновидений.
Итак, что же такое сновидения? Все мы видим сны, кто-то чаще, кто-то реже, поэтому, в целом, понимаем, о чем речь. С научной точки зрения, сны или сновидения определяются как субъективное восприятие различных образов, возникающих в сознании спящего человека. Как мы выяснили в предыдущем уроке, наиболее запоминающиеся сновидения чаще всего возникают в самой быстрой пятой фазе сна. По крайней мере, именно их мы и помним лучше всего, когда проснемся.
Сны, которые человек видит в стадии глубокого сна, обычно не запоминаются. На этом основании достаточно долго предполагалось, что сновидения свойственны лишь быстрой фазе сна. Однако в ходе более предметных исследований выяснилось, что сновидения и быстрый сон контролируются разными механизмами мозга. Поэтому быстрый сон нельзя считать абсолютным физиологическим эквивалентом сновидений [M. Solms, 2001].
Так работает мозг здорового человека: однажды возбужденная нейронная группа возвращается к своей синхронной активации, в том числе во время сновидений [О. Сварник, 2020]. Все эти процессы по фазам сна можно контролировать аппаратными методами. В частности, подключив спящего человека к электроэнцефалографу.
Что люди видят во сне:
| ✔ | 65% – сон некоторым образом связан с реальными событиями, недавно имевшими место в жизни испытуемого. |
| ✔ | 57% – сон точно связан с реальными событиями, недавно имевшими место в жизни испытуемого. |
| ✔ | 51% – фрагмент сна связан с реальными событиями, недавно имевшими место в жизни испытуемого. |
| ✔ | 16% – сон связан с местом, где был в реальности испытуемый. |
| ✔ | 11% – сон связан с местом и еще 1-2 аспектами реальных событий (люди, эмоции, события, прочее). |
| ✔ | 6% – во сне воспроизведены реальные события или объекты. |
| ✔ | 4% – во сне воспроизведен эпизод из реальной жизни. |
| ✔ | 1,7% – сон в точности повторяет реальность. |
Как выяснилось в ходе экспериментов, на содержание сна в большей степени влияют события прошедшего дня, нежели то, что случилось 2-3 дня тому назад или же еще раньше. При этом человек видит во сне далеко не все события дня, а лишь те, которые оставили наиболее яркое впечатление. Это справедливо и по отношению к прошлому опыту, нашедшему отображение в сновидениях.
Каких-то однозначных закономерностей в появлении пророческих снов не было выявлено и ученые склонны относить вещие сны к индивидуальной особенности человека тонко подмечать и правильно трактовать все явные и неявные подсказки из окружающего мира.
На этом же свойстве и способности мозга реорганизовать информацию основана лечебная и защитная функция сна, когда ставшие источником длительного стресса истории со временем теряют свою актуальность.
В те времена, когда у науки не было возможностей изучать мозговые процессы, религия обожествляла сам факт сновидений, наделяя этот физиологический процесс мистическим значением. В результате в религиозных практиках можно встретить весьма интересные трактовки. Например, буддисты считают сновидения и реальную жизнь полностью равнозначным психологическим опытом. А, к примеру, Догэн, основатель школы дзен Сато-сю, и вовсе полагает сновидения более реальным миром, чем тот, в котором мы бодрствуем [Догэн, 1999].
Весьма интересны исследования с использованием МРТ (магнитно-резонансной томографии) с целью составить карту активации нейронов во время сна и отследить взаимосвязь очагов активности с увиденными во время бодрствования картинками [T. Horikawa et al., 2013].
В исследовании представлен метод нейронного декодирования, в котором модели машинного обучения предсказывают содержание визуальных образов в период начала сна с учетом измеренной активности мозга, обнаруживая связи между функциональными моделями магнитно-резонансной томографии человека и вербальными отчетами с помощью лексических стимулов и базы данных изображений.
Модели декодирования, обученные стимулированной мозговой активности в зрительных областях коры головного мозга, показали точную классификацию, обнаружение и идентификацию содержимого. Результаты исследования показывают, что конкретный визуальный опыт во время сна представлен паттернами мозговой активности.
Кстати, исследования позволили выяснить, насколько сновидения связаны с осознанностью. Для этого в качестве испытуемых были приглашены люди, страдающие амнезией. Они в течение дня производили некоторые действия, например, играли в тетрис, затем спали, а после пробуждения быстро, пока не забыли, пересказывали свои сны ученым. Как оказалось, испытуемые видели во сне тетрис, хотя и не смогли понять к чему бы это, равно как и вспомнить, что они играли в тетрис накануне.
[S. La Berge et al., 1981]. Вкратце расскажем, что возникновение осознанных сновидений в момент, когда человек осознавал, что спит, но утверждал, что видит сон, было подтверждено для пяти выбранных субъектов.
Этому вполне можно научиться, однако такое вторжение в подсознание чревато отсутствием полноценного сна и отдыха. Данную опасность подтвердили последующие исследования, проведенные уже в 21 столетии с применением новых цифровых возможностей.
Также в ходе новейших исследований получены более наглядные доказательства того, что осознанное сновидение не является сном как таковым. Соответственно, все предлагаемые любителями необычного методы, как управлять сном, на самом деле лишь ведут в то самое гибридное состояние между сном и бодрствованием, а не собственно в сон [R. Vallat, P. Ruby, 2019].
В целом, избыточное увлечение осознанными сновидениями не только небезопасно, но и в изрядной степени бесполезно. Особенно с учетом того, что большинству людей не удается даже осознанное бодрствование, и было бы гораздо полезнее сосредоточиться именно на том, как осознанно жить, а не на том, как осознанно спать.
Однако для этого нужны определенный интеллектуальный потенциал, хорошая память и развитые когнитивные способности. Интересно, что развитию этих качеств способствует обычный здоровый сон. Этому мы посвятим отдельный раздел нашего урока, а пока скажем пару слов о том, почему не снятся сны некоторым людям и стоит ли этого как-то опасаться.
Почему не снятся сны?
Некоторые психологи полагают, что отсутствие снов может быть признаком внутренних психологических проблем человека, когда между сознанием и подсознанием стоит какой-то барьер [А. Букатова, 2019]. Впрочем, большинство врачей считает, что причины отсутствия сновидений намного более тривиальны.
Топ-5 причин отсутствия сновидений:
| 1 | Хроническая усталость, когда мозг уже не в состоянии обрабатывать какую-либо информацию во сне. |
| 2 | Непривычное место для сна, неудобная кровать и прочие отвлекающие факторы, мешающие мозгу заняться трансформацией образов. |
| 3 | Прием алкоголя и снотворных, которые нарушают стандартную процедуру сна и препятствуют возникновению фазы быстрого сна, в которой люди обычно и видят сновидения. |
| 4 | Некоторые заболевания нервной, дыхательной, сердечно-сосудистой систем. |
| 5 | Полная удовлетворенность жизнью и отсутствие свежих впечатлений. |
Последняя причина встречается реже, чем остальные, но тоже бывает. Так, если человека на данный момент ничего не волнует, а жизнь течет спокойно и размеренно, у мозга попросту нет материала для обработки и поиска решений. Поэтому, если человек хочет видеть сны, нужно предоставить мозгу пищу для размышлений, и тогда с высокой степенью вероятности сновидения появятся вновь [fishki, 2019].
К слову, иногда для того чтобы посмотреть хороший добрый сон, оказывается достаточно правильно настроиться. Например, подумать перед сном о чем-то хорошем, поразмышлять над темой, вызывающей положительные эмоции. Тогда и сны будут спокойные, и память хорошая, а вся полезная информация в нужный момент окажется в нужном участке мозга.
Память и сон: влияние сна на запоминание
А теперь – ранее анонсированная нами тема влияния сна на запоминание информации. Именно во время сна происходят процессы, способствующие формированию воспоминаний и перемещению информации из краткосрочной памяти в долгосрочную.
Ранее ученые были склонны считать, что сон и отдых мозга от активной деятельности по изучению и анализу информации как раз и способствуют лучшему запоминанию. Однако более поздние исследования показали активную роль мозга в данном процессе [B. Rasch, J. Born, 2013].
Так, более новые исследования определяют сон как состояние мозга, оптимизирующее консолидацию памяти, в отличие от бодрствующего мозга, оптимизированного для кодирования воспоминаний. Консолидация происходит из реактивации недавно закодированных представлений нейронной памяти, которые происходят во время медленного сна и преобразуют соответствующие представления для интеграции в долговременную память. Последующий быстрый сон может стабилизировать преобразованные воспоминания.
Проведенные исследования имеют важное значение для оптимизации учебных процессов в системе образования. Так, недавние исследования показали, что, пока мы спим, наш мозг очень занят обработкой всей информации, которую мы получили за день. Недостаток сна вызывает дефицит консолидации памяти и играет негативную роль в развитии мозга [M. Acosta, 2019].
Как происходит запоминание во сне? Группа ученых из Royal Holloway University of London провела масштабный эксперимент, в ходе которого была подробнейшим образом исследована медленная фаза сна.
Эта фаза важна, к примеру, для усвоения любых академических знаний, будь то правила грамматики или новые слова на иностранном языке, формулы по физике и математике. И тут дело во взаимодействии различных частей мозга [J. Tamminen et al., 2010].
Во время медленного сна гиппокамп, отвечающий за оперативное запоминание, взаимодействует с неокортексом. Гиппокамп может закодировать, к примеру, новое слово, которое человек недавно попытался запомнить. Однако для того чтобы запоминание состоялось, нужна поддержка неокортекса.
Полученные результаты отчасти объясняют тот факт, что дети обучаются всему новому быстрее, чем взрослые. У детей фаза медленного сна длиннее, чем у взрослых, поэтому у мозга больше времени на то, чтобы обеспечить запоминание информации.
В этом контексте интересна такая тема, как обучение во сне. Причем интересна эта тема как детям, так и взрослым, наивно верящим, что, уснув под аудиозапись полного курса по какому-либо предмету, утром можно проснуться с готовым багажом знаний, полученных во сне.
Наука уже многократно доказала, что гипнопедия (обучение во сне) не может рассматриваться как метод получения знаний, да и каждый желающий в эпоху доступности мультимедийных технологий вполне может опробовать этот метод самостоятельно и убедиться в его действенности или бесполезности лично для себя.
Полвека тому назад технические устройства звукозаписи были мало распространены, и, по сюжету, пока он спал, его дочка читала ему вслух учебник истории, после чего включила телевизор в поисках интересного фильма или программы.
Это, конечно, юмор, а если серьезно, стоит запомнить несколько фактов о том, что происходит с нашей памятью во время сна [О. Сварник, 2013]. Итак, начнем:
Конечно, до полного и исчерпывающего понимания абсолютно всех закономерностей того, как происходит улучшение памяти и запоминание во сне, еще далеко. Однако сам факт, что такое улучшение происходит, уже можно считать доказанным. Равно как и то, что именно во сне происходит основная работа по восстановлению нарушенных функций организма.
Гомеостаз: саморегуляция и самовосстановление организма во сне
И, наконец, едва ли не самое главное, ради чего человеку нужен здоровый полноценный сон, это процесс саморегуляции организма или гомеостаз. Гомеостазом называют способность системы сохранять постоянство своих характеристик, восстанавливать и поддерживать динамическое равновесие внутри себя посредством координированных физических процессов.
Проще говоря, пока мы спим, организм восстанавливает, насколько это возможно, все, что было нарушено в течение дня. Координацию процессов саморегуляции и самовосстановления организма во сне осуществляет мозг, подавая соответствующие сигналы через ЦНС (центральную нервную систему). Поэтому считать, что мозг отдыхает, когда мы спим, не совсем правильно.
В реальности работа всех систем организма идет круглосуточно, только с разной интенсивностью. Так, организм в период сна восстанавливает метаболические пути, поврежденные ткани, запасы энергии. Каким образом и почему это происходит?
Ученые выяснили, что во время сна мозг очищается от токсинов. Более того, сон изменяет клеточную структуру мозга [M. Nedergaard, 2013]. В период сна нейроны уменьшаются, и между ними появляется пространство, которое заполняется мозговой жидкостью. Именно с помощью этой жидкости из мозга удаляются токсины.
Соответственно, освобожденный от вредных веществ мозг может более эффективно управлять процессами в организме как во время сна, так и в период бодрствования. Проведенные исследования заставляют предположить, что это весьма энергоемкий процесс, и мозг способен в единицу времени делать что-то одно: либо выполнять функции, которые он обычно выполняет в состоянии бодрствования, либо же заниматься процессом очищения.
Поэтому сон необходим, как минимум для того, чтобы не отнимать энергию, необходимую организму для восстановления собственных функций. Эти исследования стали основанием для гипотезы, что нарушение сна и, как следствие, нарушение процесса удаления токсинов потенциально могут стать причиной нарушений в работе мозга.
Таким образом, когда мы спим, происходит восстановление поврежденных структур и функций организма, а также создаются нужные условия для нормального функционирования организма днем. Ранее мы уже выяснили, что именно во время сна идут процессы, способствующие запоминанию и перемещению информации из краткосрочной памяти в долгосрочную.
Общеизвестно, что взрослому человеку нужно спать, в среднем, 8 часов в сутки. В среднем, потому что продолжительность сна и потребность в той или иной длительности сна зависят от многих факторов, и у каждого человека индивидуальные потребности могут отличаться от среднестатистических. В уроке №1 мы уже затронули эту тему, и теперь пришло время разобраться подробнее, как же происходит саморегуляция продолжительности сна.
Итак, режим сна и бодрствования регулируют две тесно взаимосвязанные системы: циркадный или суточный ритм и гомеостаз сна и бодрствования. О суточных ритмах мы поговорили достаточно подробно в первом уроке, теперь разберем гомеостаз сна и бодрствования. В целом, тут ничего сложного нет: чем дольше мы не спим, тем сильнее хотим спать, а чем дольше наш сон, тем ближе время, когда организм захочет проснуться.
Таким образом, если человек не выспался, на следующий день он будет ощущать сонливость. Если же человек хорошо выспался, у него не будет желания спать в ближайшее время. В этом и проявляется взаимосвязь двух систем, регулирующих сон и бодрствование.
Так, если человек проспал достаточно долго и проснулся ближе к обеду, как это иногда бывает в выходной день, тогда ему будет сложно уснуть вечером и может произойти сбой циркадных ритмов. Согласно данным научных исследований, циркадный ритм влияет на время сна, а гомеостаз – на глубину сна [A. Borbély et al.,2016].
Таким образом, сон влияет на память, обучение, настроение, поведение, иммунологические реакции, метаболизм, уровень гормонов, пищеварительный процесс и многие другие физиологические функции, способствует их восстановлению и, в целом, осуществляет саморегуляцию всех процессов организма и приведение их в норму.
И теперь подытожим: в ходе урока №2 мы разобрались, что происходит во сне, как работает мозг во сне, откуда берутся сновидения, как взаимосвязаны память и сон. Далее же предлагаем пройти проверочный тест на усвоение основных понятий урока и перейти к следующей теме.
Проверьте свои знания
Наука о сне - очень загадочна. Исследователи до сих пор не могут с точностью сказать, какие процессы происходят в мозге, когда мы спим, почему нам снятся сны и что они могут означать. Но все же в последнее время ученым удалось открыть несколько фактов о работе нашего мозга во время сна.
10 занимательных фактов о том, что происходит с мозгом, когда мы спим
- Во время сна знакомые запахи способствуют формированию воспоминаний в мозге , что позволяет улучшить продуктивность обучения. Поэтому, если нужно что-то запомнить или выучить, необходимо это делать перед сном, так как во время сна мозг более активный.
2. Во время сна мозг выводит из организма токсические вещества вместе с переработанными продуктами жизнедеятельности клеток.
3. Когда организм подготавливается ко сну, он расслабляется, что похоже на медитацию. Это касается и мозга: он генерирует альфа-волны, которые появляются чаще всего, когда человек спокоен, умиротворен, лежит с закрытыми глазами, его внимание ничто не отвлекает, а мысли текут медленнее.
4. Все люди видят сны, просто запоминает их не каждый. Но если во время фазы быстрого сна разбудить спящего, то он с точностью сможет воспроизвести свое сновидение, а утром не сможет ничего вспомнить.
6. Большинству мужчин чаще всего снятся мужчины , а женщинам мужчины и женщины в одинаковой пропорции. К этому выводу пришел психолог Кэлвин Холл, который вел подсчет сновидений взрослых и детей из разных частей света.
7. Во время сна мозг создает ассоциации между несвязанными друг с другом вещами или событиями , что приводит к появлению своеобразных идей или осмыслению мира. Поэтому иногда неожиданно возникающие в голове оригинальные идеи могут быть не такими уж и спонтанными.
8. Всего 5% людей способны выспаться и полноценно восстановиться за 4 часа сна. Остальным 95% необходимо спать минимум 8 часов в сутки.
9. Ученые выяснили, что сон помогает нам избегать опасности во время бодрствования. Этому способствуют сновидения с угрожающим содержанием. Например, когда мы переплываем водоем с крокодилами, убегаем от опасного животного или прячемся от преступника.
10. Во сне мозг сортирует воспоминания. Некоторые из которых он перемещает из кратковременной памяти в долговременную. Поэтому мы всегда помним то, что могли бы забыть.
Общеизвестно, что сон необходим человеку для восстановления жизненных сил. Мозг снижает свою активность и отдыхает. Интенсивность синапсов – электрохимических импульсов, которыми нейроны в мозгу обмениваются между собой, – падает. Это позволяет нейронам сохранять способность к последующему восприятию информации.
Сон - время уборки мозга
Сон необходим и для процессов более высокого уровня. Например, считается установленным, что во время сна происходит консолидация последних, самых недавних воспоминаний. То есть сон встроен в механизм памяти как неотъемлемый элемент, обеспечивающий его правильную работу.
Недавнее исследование показало, что наравне с волнами электрической активности нейронов существуют и волны в спинномозговой жидкости. И оба вида волн, по-видимому, синхронизированы.
Не занимайтесь самолечением. Обратитесь к нашим специалистам, которые правильно поставят диагноз и назначат лечение.
Сон - важный процесс в организме и одна из базовых потребностей человека.
Цикл сна делится на 2 основных периода, чередующихся в течение ночи:
быстрая фаза со сновидениями;
медленная фаза, во время которой в организме происходят восстановительные процессы и возобновляются его защитные механизмы.
Нарушение фаз сна, или полное его отсутствие, негативно сказывается на общем состоянии организма и состоянии мозга, в частности. Чаще всего страдают лобные доли мозга, которые отвечают за программирование, контроль и функциональную деятельность человека.
Повышение риска развития болезни Альцгеймера
Во время глубокого сна происходит улучшение оттока спинномозговой жидкости, с помощью которой из центральной нервной системы удаляются многие “отработанные” вещества. Среди них - белок бета-амилоид, образующий бляшки при болезни Альцгеймера; они разрушают связи между нейронами — чем больше узелков (бляшек), тем больше нейронов теряют связь друг с другом.
В свою очередь, не утилизированный бета-амилоид препятствует наступлению фазы глубокого сна, что еще больше нарушает цикл сна и вызывает повышенное накопление бета-амилоида, который начинает атаковать участки мозга, отвечающие за сон, и разрушает их.
Исследование, проведенное калифорнийскими учеными из Университета Западного Онтарио в 2018 г. [1], показало, что достаточно одной бессонной ночи для увеличения количества бета-амилоида и появления отклонений сначала в краткосрочной памяти, а со временем и выраженное нарушение сна со всеми последствиями (нарушение ориентирования во времени, галлюцинации, потеря себя в пространстве).
Влияние на память и концентрацию
Сон необходим для работы механизмов памяти.
Во время сна в гиппокампе происходит переход информации из кратковременной памяти в долговременную. Данный процесс обеспечивает появление новых и укрепление старых связей между нейронами во время сна.
Вследствие недосыпания уменьшается образование нейронных связей, что отражается на работе памяти и процессе обучения. Но при этом есть то, что, наоборот, трудно забыть - это могут быть плохие воспоминания. Дело в том, что во время сна, наряду с запоминанием, также происходит удаление ненужных нейронных связей. В мозге, лишенном нормальных циклов сна, такие процессы нарушаются. В результате у человека возникают трудности с усвоением новой информации и отсеиванием лишней.
Вместе с памятью ослабляется концентрация внимания. Рассеянность обусловлена тем, что после бессонной ночи некоторые зоны мозга проявляют ритмы, характерные для состояния сна, хотя человек в эти моменты бодрствует.
Изменение реакций и поведения
В результате ослабления нейронных связей из-за дефицита сна снижается активность некоторых областей мозга.
Одной из таких зон является лобная часть коры больших полушарий. Эту область связывают с контролем, планированием и принятием решений.
Специалисты Цюрихского университета и ученые из Медицинской школы Дэвида Геффена при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе и Тель-Авивского университета выяснили, что недосыпание усиливает склонность к рискованным решениям [2]. Такой эффект ученые связывают с тем, что недостаток сна не дает полноценно восстанавливаться нейронным связям лобных долей. Нарушения сна заставляют людей переставать обдумывать идеи и подталкивают быстрее начать их реализацию.
Также снижение функций лобной доли приводит к отсутствию контроля за деятельностью других зон мозга.
На фоне плохого сна отмечается активность миндалевидного тела, отвечающего за обработку эмоций. Вкупе с пониженной работой лобной части коры, которая помогает регулировать реакции, это приводит к состоянию повышенной тревожности.
Еще одной связью, нарушенной из-за недостатка сна, является взаимодействие между грушевидной корой, которая обрабатывает запахи, и островком, регулирующим моторику желудка. При ограничении сна увеличивается содержание вещества олеоилглицерола (высшей жирной кислоты), которое усиливает кодирование обонятельных сигналов. Такое усиление приводит к повышению аппетита и чрезмерному потреблению калорийной пищи, невзирая на сигналы от системы пищеварения.
Одна из главных проблем дефицита сна в том, что невыспавшийся человек может не осознавать, что изменилось его поведение, реакции, работа мозга. Поэтому необходимо быть внимательным к режиму сна, не дожидаясь накопления последствий.
Литература.
Lucey BP, Hicks TJ, McLeland JS, Toedebusch CD, Boyd J, Elbert DL, Patterson BW, Baty J, Morris JC, Ovod V, Mawuenyega KG, Bateman RJ. Effect of sleep on overnight cerebrospinal fluid amyloid β kinetics. Ann Neurol. 2018 Jan;83(1):197-204. doi: 10.1002/ana.25117. PMID: 29220873; PMCID: PMC5876097.
Maric A, Montvai E, Werth E, Storz M, Leemann J, Weissengruber S, Ruff CC, Huber R, Poryazova R, Baumann CR. Insufficient sleep: Enhanced risk-seeking relates to low local sleep intensity. Ann Neurol. 2017 Sep;82(3):409-418. doi: 10.1002/ana.25023. PMID: 28833531.
Читайте также: