Биологическое значение сна и бодрствования
СОН. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ СНА. СНОВИДЕНИЯ
Сон обеспечивает всем органам возможность восстановить нормальное функционирование, что необходимо центральной нервной системе. Во сне мы проводим треть своей жизни, он необходим нам так же, как пища и вода.
Во время сна у нас систематизируется информация, полученная в течение дня, из оперативной памяти стирается избыточные факты, остается только то, что нужно человеку для дальнейшей жизнедеятельности и то, что было получено перед сном.
Фазы сна
1. Засыпание. В этот момент на ЭЭГ регистрируется высокоамплитудный альфа-ритм, который переходит в низкоамплитудный медленный тета-ритм. Человек испытывает дремоту (полусонные мечтания, иногда сноподобные галлюцинации). Уменьшаются мышечная активность, частота дыхания и пульса, замедляется обмен веществ и понижается температура.
2. Неглубокий сон. В ритме ЭЭГ доминируют тета-волны, появляются и так называемые сонные веретена — сигма-ритм, представляющий собой учащенный альфа-ритм. Сознание отключается, продолжается снижение тонической мышечной активности. Сердечный ритм замедляется, температура тела снижается, глаза неподвижны. Занимает около 45–55% общего времени сна.
3. Медленный сон. Стадия определяется как третья, если дельта-колебания (высокоамплитудные и низкочастотные) занимают чуть менее 50% от всех регистрируемых колебаний.
4. Глубокий дельта-сон. Преобладают дельта-колебания (более 50%). Третью и четвертую стадии часто объединяют, называя их дельта-сном. В это время человека разбудить очень сложно. Именно на этой стадии возможны приступы лунатизма, ночные ужасы, разговоры во сне и энурез у детей (за счет максимального расслабления всех сфинктеров).
5. REM-cон. Возрастает активность коры головного мозга, которая проявляется альфа-ритмом и движениями глазных яблок под закрытыми веками. Учащаются сердцебиение и дыхание, поднимается температура, однако мышцы максимально расслаблены. В это время люди видят яркие и эмоциональные сновидения, которые часто помнят, если проснулись в эту фазу. REM повторяется каждые 90 минут и составляет около 25% от общей продолжительности ночного сна.
На сегодняшний день выделяется 4 группы факторов, предопределяющих суточный сон:
Эндогенные — связанные с утомлением организма и с повышенной секрецией анаболических гормонов. (серотонин, норадреналин, гамма-оксибутирата, дельта-пептид и др..).
Циркадные ритмы. («Внутренние часы»).
Безусловные — покой, темнота, положение тела и сенсорная монотонность, влияние температуры и атмосферного давления.
Условнорефлекторные — привыкание к конкретному времени засыпания, к его продолжительности и пр.
Непосредственно перед сном наступает состояние сонливости, снижения активности мозга, характеризующееся:
снижением уровня сознания;
понижением чувствительности сенсорных систем;
ослаблением частоты сердечных сокращений(ЧСС),
снижением секреторной деятельности желёз (слюнных → сухость слизистой рта; слёзных → жжение глаз, слипание век).
Профессор Ричард Р. Будзин в Лаборатории исследований сна при Университете в Аризоне много лет изучал расстройства сна и рекомендовал методику быстрого засыпания, основанную на шести этапах. Советы включают в себя: ложиться спать, только когда хочешь спать, использовать постель только для сна, не лежать в постели больше 10 минут, если не получается заснуть — сделать так, чтобы кровать ассоциировалась только с быстрым засыпанием, просыпаться утром по будильнику в одно и то же время, не спать днем.
Медленный сон
1.Снижение мышечного тонуса
2.Урежение дыхания и пульса
3.Отсутвие движения глаз
4.Качественное изменение активности мозга
5.Ослабление обмена веществ и температуры тела
6.Длительность медленной фазы сна составляет примерно 15 минут
Быстрый сон
1.Тонус мышц падает до нуля
2.Усиливается мозговой кровоток
3.Движения глазных яблок, мышечные сокращения в отдельных группах
4.Подъемы и падения кровяного давления
5.Мозговая активность бодрствования
6.Активная деятельность всех внутренних органов
7.Повышение обмена веществ, учащение пульса, частое дыхание
8.Продолжительность фазы быстрого сна – около 20-25% от общего времени
Сновидения
Наука, изучающая сон называется сомнология, сновидения — онейрология. Сновидения считаются связанными с фазой быстрого движения глаз (БДГ). Эта стадия возникает примерно каждые 1,5—2 часа сна, и её продолжительность постепенно удлиняется. Она характеризуется быстрым движением глаз, стимуляцией варолиева моста, учащённым дыханием и пульсом, и временным расслаблением скелетных мышц тела. Новейшие исследования доказывают, что сновидения возникают также и во время медленного сна. Но только эти сны короче и не такие эмоциональные.
Все люди способны видеть сны, но не всегда могут о них вспомнить после пробуждения. Некоторым сны вспоминаются тусклыми и обесцвеченными, другим, напротив — яркими и насыщенными. Утверждение о том, что люди видят чёрно-белые сны, связано, скорее, с тем, что во сне они не воспринимают цветов вообще, в том числе чёрных и белых, а лишь образы предметов. Красочные сны обычно свойственны детям или людям с развитым воображением. Особой разновидностью снов являются осознанные сновидения, в которых человек осознаёт, что он спит, и иногда — пытается управлять сновидением.
Если за средний возраст принять 70 лет, то из них человек спит около 23 лет, из которых 8 видит сновидения. Т.е остальные 15 лет сна проходят без сновидений.
Заключение
— снижается артериальное давление и замедляется частота сердечного ритма;
— замедляется метаболизм в организме;
— снижается мышечный тонус;
— понижается чувствительность дыхательной системы и замедляется дыхание;
— подавляется кашлевой рефлекс;
— усиливается секреция гормона пролактина, стимулирующий рост молочных желёз, увеличивающий лактацию, влияющий на детородную функцию;
— выделяется гормон соматотропин или гормон роста, способствующий росту трубчатых костей, усиливающий синтез белка, снижающий способность организма к отложению подкожного жира, действующий на углеводный обмен, оказывающий иммуностимулирующее действие, усиливающий поглощение кальция костной тканью;
— стимулируется секреция гормона лютропина у мужчин, что способствует выработке тестостерона, и подавляется его выделение на первой фазе менструального цикла у женщин, благодаря чему осуществляется овуляция;
— снижается активность тиреотропного гормона, который воздействует на рецепторы щитовидной железы, способствует поглощению йода и является важнейшим регулятором роста во всех тканях организма;
— уменьшается активность гипофизарно-надпочечниковой системы, благодаря чему восстанавливается работа сердечнососудистой и нервной системы, подавляется рост опухолевых клеток, депрессивные расстройства, диабетические расстройства;
— выделяется эпифизом мозга гормон мелатонин, который отвечает за регулировку сна и бодрствования.
— снижается температура тела и чувствительность к изменениям температуры окружающей среды;
— усиливается кровообращение периферической кровеносной системы;
— снижается активность работы желудочно-кишечного тракта.
Список литературы
Ковальзон В.М. Основы сомнологии. Физиология и нейрохимия цикла бодрствование-сон. М.: «Бином. Лаборатория знаний», 2011
Н.Н.Данилова, А.Л.Крылова. Физиология высшей нервной деятельности,2005
Сон и бодрствование – две стороны одной медали
«… Я сон пою, бесценный дар Морфея,
И научу, как долго в тишине
Покоиться в приятном, крепком сне…»
Сон – жизненно важная потребность организма, причем более важная, чем пища. Количество сна – одна из главных составляющих понятия «качества жизни». Потребность во сне взрослого человека в среднем составляет 7-8 часов в сутки. Альберт Энштейн писал: «Я провожу во сне треть жизни и не самую худшую». Сон играет важную роль в процессах, обеспечивающих жизнедеятельность человека. Так, в частности, сон восстанавливает иммунитет. Мигель де Сервантес в своем романе «Дон Кихот» так описывает функции сна «Благословен Господь наш, придумавший сон: это плащ, укрывающий путника в ночи, это пища голодному, глоток воды жаждущему, тепло озябшему».
Рис. «Сон» Сальвадор Дали
Сон является неоднородным процессом. Он представляет собой последовательность функциональных состояний головного мозга. Нормальный 8-часовой сон состоит из 4-6 волнообразных циклов, каждый из которых длится около 90 минут.
Очень интересным феноменом сна являются сновидения. Сновидения – это образные представления, нередко эмоционально окрашенные, возникающие во время сна и субъективно воспринимаемые как реальность. Сновидения объясняются тем, что во время сна некоторые участки коры головного мозга продолжают оставаться возбужденными, и создают определенные ощущения. Геродот писал: «Обычно люди видят во сне то, о чем они думают днем». В настоящее время доказано, что важнейшая функция сновидений — психологическая защита.
Рис. «Женщина с желтыми волосами» Пабло Пикассо
Периоды сна и бодрствования у человека сменяются с циркадной периодичностью. Период циркадных ритмов («внутренние часы» организма) близок к 24 часам. Гормоном, регулирующим циркадную активность организма, является мелатонин, который вырабатывается в шишковидной железе головного мозга. Уровень мелатонина в крови начинает повышаться в вечернее время, совпадая с уменьшением уровня освещенности, достигает максимума в середине ночи (2-3 часа), затем прогрессивно уменьшается к утру. В дневное время секреция мелатонина остается на очень низком уровне.
Почти каждый человек хотя бы раз в жизни имел эпизод нарушений сна. По данным ряда исследований нарушениями сна страдают до 45% взрослого населения. При этом с возрастом увеличивается число людей с малой продолжительностью сна, т. е. менее 6 часов. Снижение времени сна может привести к развитию ряда серьезных заболеваний. Так, например, было доказано, что длительная бессонница может стать причиной развития сахарного диабета.
В настоящее время бессонница (медицинский термин «инсомния») – повторяющиеся нарушения инициации, продолжительности, консолидации или качества сна, случающиеся не смотря на наличие достаточного количества времени и условий для сна и проявляющиеся нарушениями дневной деятельности различного вида. По образному выражению О. Муравьевой «Бессонница – это созерцание звезд в ночной глубине своей души».
Рис. «Бессонница» Михаил Голубев
Основными признаками инсомнии являются жалобы на плохое засыпание и плохое качество сна, нарушения сна не меньше трех раз в неделю в течение месяца, озабоченность бессонницей и ее последствиями, вызванное неудовлетворительной продолжительностью или качеством сна тяжелое недомогание либо нарушение повседневного и профессионального функционирования.
В клинической картине инсомнии выделяют пресомнические, интрасомнические и постсомнические расстройства. Пресомнические расстройства связаны с трудностями начала сна. В норме процесс засыпания составляет в среднем 10 минут. Однако, при развитии инсомнии, засыпание может затягиваться до 2 часов и более. При длительном течении такого расстройства сна может появиться патологическое состояние в виде «боязни постели». Интрасомнические расстройства проявляются в виде частых ночных пробуждений, после которых пациент долго не может вновь заснуть. Постсомнические расстройства возникают в ближайшее время после пробуждения в виде чувства «разбитости», дневной сонливости. В различных возрастных группах характер инсомнии различается. Если в среднем возрасте преобладают интрасомнические расстройства (94%), то в пожилом – пресомнические (70%).
Согласно современной классификации выделяют ситуационную инсомнию (до 1 недели), острую инсомнию (менее 3 недель) и хроническую инсомнию (более 3 недель). Наиболее частой причиной инсомнии является стресс. Стресс – физиологическая нейрогормональная реакция на внешние и внутренние воздействия, направленная на ликвидацию последствий действия «повреждающих» факторов, приводящая к нарушению интегративной деятельности мозга и других систем организма, а вследствие этого, и снижению тех или иных функциональных возможностей человека. При этом в одних и тех же условиях у разных людей стрессы могут протекать по-разному, что, в первую очередь, определяется адаптационными возможностями конкретного человека. В случае сниженных адаптационных возможностей человек не может заснуть из-за активных мозговых процессов (когда он мысленно «прокручивает» ситуацию) и это мешает ему расслабиться. В данном случае возможно развитие «порочного круга», когда стресс провоцирует бессонницу, а бессонница еще больше усиливает стресс. Ввиду своей кратковременности ситуационная инсомния не представляет серьезной опасности для здоровья человека. Она обычно проходит самостоятельно после прекращения действия на человека психологических факторов, ставших причиной нарушения сна.
Длительно существующий стресс может привести к развитию тревоги, которая чаще всего (в 80% случаев) является причиной развития острой инсомнии. При этой форме инсомнии нарушения сна носят более выраженный характер, а последствия бессонницы для всего организма более значительны. Так, известный норвежский художник Эдвард Мунк, длительно страдавший тревожными расстройствами, писал: «Часто я просыпался ночью, оглядывал комнату и спрашивал себя … не в аду ли я?». Обращаться к врачу следует в том случае, если нарушения сна не проходят после окончания стрессовой ситуации. Это означает, что организм не может справиться с проблемой самостоятельно.
Рис. «Меланхолия» Эдвард Мунк
В настоящее время при лечении инсомнии используют как нелекарственные (соблюдение гигиены сна), так и лекарственные методы лечения.
Общие рекомендации по гигиене сна:
1. Соблюдение режима сна
Лучший способ обеспечить хороший ночной сон заключается в точном соблюдении его режима. Всегда необходимо ложиться спать и вставать в одно и то же время (в будни и выходные) вне зависимости от того сколько Вы спали. Исключить дневной сон (особенно во второй половине дня).
2. Никогда не заставляйте себя спать
Самая большая ошибка – пытаться заставить себя заснуть. Если заснуть не удается, то лучше встать и заняться чем-нибудь. Это позволяет накопить давление сна, которое поможет легче засыпать
3. Не решайте проблемы в момент засыпания
Галиберт писал «Брать с собой в постель заботы – значит спать с тюком на спине». Попытайтесь решить все накопившиеся проблемы до отхода ко сну или отложить их решение на завтра.
4. Регулярно занимайтесь физическими упражнениями
Физическая нагрузка является одним из наиболее эффективных средств борьбы со стрессом. Лучшее время для занятий – с 17 до 20 часов. Оптимальная частота – 3-4 раза в неделю, продолжительность – 30-60 минут. Занятия следует прекратить минимум за 90 минут до сна.
5. Не ложитесь спать голодным или с переполненным желудком
Избегайте приема пищи позже, чем за 2-3 часа до сна. Старайтесь не употреблять за ужином продуктов, которые вызывают газообразование. Можно перед сном выпить стакан теплого молока или съесть продукт, богатый триптофаном (предшественником мелатонина), например, банан
6. Уменьшите потребление напитков, содержащих кофеин
Постарайтесь принимать напитки, содержащие кофеин (чай, кофе, газированные напитки) не позднее, чем за 6-8 часов до сна (т.к. стимулирующий эффект кофеина достигает максимального значения через 2-4 часа после потребления).
7. Увеличите продукцию собственного мелатонина
Каждый день старайтесь немного побыть на солнце или создать оптимальный режим искусственного дневного света. Не засиживайтесь за компьютером или телевизором за полночь. Не включайте ночью свет в спальне, закрывайте окна плотными шторами.
«Я видел сон: прохладный гаснул день,
От дома длинная ложилась тень,
Луна, взойдя на небе голубом,
Играла в стеклах радужным огнем.
Все было тихо, как луна и ночь,
И ветер не мог дремоты превозмочь …»
Значение биологических ритмов в жизни человека.
Вся наша жизнь подчинена биоритмам – суточным, месячным, годовым. В зависимости от смены времени года, времени суток, меняется и наше самочувствие, и поведение. В большей степени суточным ритмам подвержены растения и животные, биоритмы регулируют практически всю их жизнь. Но люди, точно также имеют «внутренние часы», которые руководят процессами в его организме.
Рассмотрим человеческие биоритмы подробнее по часам. Это природные биологические ритмы человека.
5-6 часов утра. Температура тела постепенно нарастает, уровень мелатонина снижается, выработка же гормонов ответственных за активность повышается: кортизол, адреналин и т.д. Дышать человек начинает гораздо глубже, давление повышается. Все системы органов приходят в полную боевую готовность, за этим следует первый подъем бодрости. Весь организм находится наготове.
7 утра. Это лучшее время для завтрака. Как раз в это время начинается максимальная активность желудка, еда переваривается гораздо быстрее и с максимальной пользой.
9 утра. В это время наблюдается слабый спад активности. Лучше всего в эти часы решать легкие задачи, не требующие большой концентрации.
10 утра. Это время очень хорошо подходит как для напряженной умственной работы, так и для физических нагрузок. Все системы органов активны, организм работает на максимальном уровне. Это самое лучшее время для принятия витаминов или пищевых добавок, способствующих повышению иммунитета, т.к. в эти часы происходит активизация иммунной системы. Работоспособность повышается, кратковременная память работает на высоком уровне.
12 часов утра. Работоспособность постепенно снижается, глюкоза все меньше попадает в кровь. Это лучшее время для переключения внимания, отдыха и легкого перекуса.
13 часов. Самое время для обеда – в желудке в это время вырабатывается большое количество желудочного сока.
14 часов. Человеческий организм настроен на работу, это касается как умственной деятельности, так и физической. Все системы органов активно работают, организм начинает очищаться.
15 часов. Работоспособность не меняется, человек спокоен. В это время лучше всего что-то учить, запоминать, т.к. активно работает долгосрочная память.
16-17 часов. Это время лучше всего подходит для похода в баню или в спортзал. Очень хорошее время для занятий физическими нагрузками, т.к. хорошо работает кровообращение. Психическая деятельность также на высоком уровне, но постепенно снижается.
18 часов. Самое время плотно поужинать. Есть после 18 часов не рекомендуется, поскольку ферментативная активность снижается, и пища почти что не усваивается.
19 часов. Организм находится в режиме восстановления. В это время наблюдается пик эмоциональной напряженности, можно немного позаниматься физическими упражнениями. Кровяное давление растет, повышается нервозность, часто наблюдается головная боль.
20 часов. Эмоциональный фон нормализуется, интеллектуальная активность растет. Хорошее время для решения сложных задач, требующих больших затрат энергии и высокой работоспособности мозга.
21 час. Температура тела потихоньку снижается, дыхание замедляется, организм начинает готовиться ко сну.
23 часа. Это самое лучшее время для сна. В противном случае произойдет сбой естественных ритмов организма, может проявиться голод.
24 часа. Пик восстановительной работы в организме, клетки активно обновляются, организму требуется покой.
2-4 часа ночи. В это время наблюдается максимальное расслабление всех систем организма, снижение умственной активности, снижение силы мышц. Сердечный ритм замедлен, дыхание поверхностное, спокойное, температура тела понижена. Единственным активно работающим органом в это время является печень – в это время происходит очищение всего организма, восстановление его клеток. Так называемые «совы», привыкшие эти часы проводить на ногах чаще всего испытывают влияние стрессов, чаще впадают в депрессию, у таких людей наблюдаются нервные срывы.
При неправильной работе биоритмов, которая возникает в результате ночного образа жизни, злоупотреблении алкоголем, частых перелетах, возникают проблемы со здоровьем: тревожность, ухудшение работы внутренних органов, головные боли. Если биоритмы человека соответствуют природным, то его здоровье от этого только улучшается. К тому же, зная естественные биоритмы человека, можно учитывать их в своих тренировках, питании и умственной деятельности.
Урок на тему: «Сон и бодрствование, как взаимосвязанные процессы ВНД. Предупреждение нарушений сна»
Разделы: Биология
Оборудование: таблицы с изображением головного мозга человека, схем слюноотделительного рефлекса, графики электроэнцефалограмм бодрствующего и спящего человека.
Тип урока: изучение нового материала.
Ход урока
1. Переход к изучению новой темы.
Вступительная речь учителя:
Ребята, для того чтобы у человека поддерживались работоспособность, способность к мыслительной деятельности, память. Человеку необходимо вести правильный распорядок или режим дня, который учитывал бы и время на отдых. Одним из лучших видов отдыха, снятия усталости, восстановления работоспособности является сон.
2. Изучение новой темы
На доске записана тема урока.
Вопрос к учащимся: Что же называют сном? Варианты ответов учащихся обобщаются учителем.
Сон-это периодически повторяющиеся состояние организма. Продолжительность сна 7-8 часов. В 1953 году американские ученые Клейтман и Азерински выявили цикличность сна. Сон состоит из периодически повторяющихся фаз.
Таблица “Виды сна”
| Виды сна | Медленный сон | Быстрый сон |
| Характеристика состояния организма | Урежение пульса, расслабление мышц, снижение обмена веществ и температуры тела. |
Длительность данной фазы сна-15 минут.
Врач древнего времени Гиппократ, так охарактеризовал состояние сна и сновидений:
“Когда тело спит, дух бодрствует и переносится в те места, куда бы могло идти само тело, и там он познает и видит те предметы, которые стало бы рассматривать тело, если бы оно не спало”.
Запись определения в тетради учащимися:
Возникает следующий вопрос: Каким образом происходит смена сна и бодрствования?
Эти процессы ВНД находятся под контролем клеток находящихся в стволе головного мозга.
Раздражение этих центров и вызывает сон, и бодрствование (в зависимости от области воздействия раздражений).
Таблица на доске (объяснение по таблице):
“Способы регуляции смены сна и бодрствования”
| Способ | Биоритмический | Условнорефлекторный | Гуморальный |
| Краткая характеристика | Возник из-за цикла смены дня и ночи | Вырабатывается в знакомых условиях обитания (привычная обстановка, регулярное соблюдение режима дня и др.) | Зависит от изменения содержания биологически активных веществ в организме человека в течении суток. |
Все люди видят сны, но не все их помнят. При сновидениях активизируется затылочная зрительная зона мозга, реже слухово-обонятельная зоны мозга и вкусовые анализаторы.
Цветные сны – снятся художественным натурам. Черно-белые сны снятся мыслительным натурам.
Если сны отражены в мягких тонах, то и характер психики человека уравновешен.
Яркие, черные и красные оттенки говорят о преобладании возбуждения или торможения, т.е. психические процессы не уравновешены.
Схема на доске и в тетрадях учащихся:
Сообщения учащихся:
1 сообщение “Лунатизм или сомнамбулизм”
Своеобразным заболеванием, которое связано с расстройством сна, является лунатизм, или сомнамбулизм.
Лунатик автоматически совершает сложные действия во время ночного сна. Он перекладывает попавшие под руку вещи, передвигает предметы, одевается, бродит и.т.п. Это расстройство сна обычно вызывается некоторыми нервно-психическими заболеваниями. Иногда у повышенно-возбудимых детей возникает снохождение. При соблюдении режима, закаливании, гимнастике, а также с возрастом детское снохождение исчезает.
2 сообщение “Летаргический или аномальный сон”
В книге В.Ф.Коновалова Психика человека, приведен такой пример летаргии: бразильская певица М.Сантос после автомобильной катастрофы, получив травму мозга, погрузилась в глубокий сон. Она проспала семь лет и проснулась в 1967 году.
3 сообщение Гипноз или искусственный сон
Нарушения сна у людей чаще всего возникают в детском (лунатизм) и пожилом возрасте (бессонница).
Вызывают нарушения сна: нарушение привычного режима дня, перегрузка информацией. Нормализовать сон помогают привычные занятия, прогулки на свежем воздухе перед сном и соблюдение привычного режима дня.
Закрепление изученного материала
Без сна человек может прожить 10 суток (хотя есть люди с хронической бессонницей), а без пищи несколько недель. Почему человеку труднее обходиться без сна, чем без пищи?
Варианты ответов учащихся:
Человеку труднее обходиться без сна, чем без пищи, потому что:
1. Мышцы тела не могут отдохнуть
2. Истощается нервная система т.к. процессы истощения и разрушения преобладают над процессами накопления и синтеза веществ
3. Истощенная нервная система перестает контролировать весь организм, что и приводит к гибели организма.
Самостоятельная работа учащихся с текстом учебника: