Биоритмы мозга стадии сна
Наука сна: внутренние часы, биологические ритмы и страшные сновидения
Что такое циркадные ритмы и как наладить свой сон в подростковом возрасте. Советы сомнолога Романа Бузунова.
Вокруг подросткового сна много мифов: тинейджеры поздно ложатся спать и долго спят, потому что ленятся, или убеждают себя, что среди недели могут спать меньше восьми часов, а на выходных отсыпаться. Родители и педагоги стараются решить проблемы жёстким режимом, ранними подъёмами и запретом на использование гаджетов. Правда ли, что сон подростков отличается от сна взрослого? Отдыхает ли мозг ночью? Можно ли заставить себя лечь пораньше? Мы поговорили с сомнологом Романом Бузуновым и разобрались в науке сна.
президент «Российского общества сомнологов»,
профессор, доктор медицинских наук
Что такое циркадные ритмы, или почему мы спим ночью
Человек — это дневной вид. У нас есть суточные циркадные ритмы (циклы сна и бодрствования), которые настроены на то, чтобы мы бодрствовали днём и спали ночью. Мы так живём не потому, что привыкли, — внутри нас тикают часы, которые регулируют активность мозга. Это наш биологический внутренний механизм, то есть цикл «сон — бодрствование» работает не только из-за связи с внешними стимулами типа темноты или времени суток.
В шестидесятые годы прошлого века профессор Мишель Сифр поставил на себе эксперимент «Вне времени» по изучению биологических ритмов. Вместе со своими студентами он несколько месяцев провёл в пещере с постоянной освещённостью, влажностью, температурой и без часов. Результаты эксперимента показали, что даже без внешних раздражителей (естественного света, изменения погоды, посторонних шумов) человек всё равно какую-то часть времени спит, а какую-то бодрствует. Он делает это с определённой периодичностью, а не как попало.
Испытуемые начали жить по своим внутренним часам, и оказалось, что наш внутренний цикл длится чуть больше 24 часов, поэтому за время эксперимента профессор со студентами насчитали меньше суток, чем провели в пещере на самом деле.
Как работают наши внутренние часы и с чем связаны циркадные ритмы
Учёные стали искать, где находятся эти часы, и нашли их в центре мозга, в месте под страшным названием «супрахиазматическое ядро». Эта часть командует всеми остальными часами в нашем организме и устанавливает центральное время.
Внутренние часы — это гены и белки, которые очень хитро регулируют друг друга, нашу активность, аппетит, секрецию гормонов, температуру тела, артериальное давление и другие показатели. Часы идут даже в клетках нашей кожи: они тикают уже несколько миллиардов лет. И у нас, и у мухи они устроены похоже. Это очень древний и надёжный механизм, против которого идти сложно.
Нарушение и регуляция циркадных ритмов
Рассинхронизация часов и нарушение циркадных ритмов плохо сказывается на общем состоянии человека. Если мы ложимся в разное время, учимся по ночам, спим разное количество часов в будни и в выходные, мы сбиваем внутренние ритмы. Организм не успевает синхронизироваться сам с собой.
В результате может получиться так, что мозг будет считать, что сейчас день, печень — что сейчас ночь, а гормоны — что вечер. И это может сильно ударить по здоровью. Почему?
Во сне мозг не отключается — он просто занят другой работой
Центры мозга, которые днём отвечали за взаимодействие человека с окружающей средой, помогали нам обрабатывать информацию и избегать опасности, ночью начинают руководить организмом и восстанавливать его жизнеспособность. Они настраивают работу печени, лёгких, лимфатической системы, иммунитета. Во время сна все внутренние процессы восстанавливаются.
Параллельно эти процессы идти не могут: невозможно одновременно расходовать энергию и накапливать. Когда мозг включает каналы, которые активно работают вовне, у него не остаётся ресурсов обрабатывать что-то внутри. Когда машина едет, сложно заниматься её техобслуживанием и менять колёса на ходу.
Восстановление работоспособности происходит преимущественно в первые четыре-пять часов сна. В оставшиеся три-четыре часа мозг в основном «переваривает» информацию, запоминает нужное и забывает ненужное, сортирует новый опыт по различным системам памяти, формирует ассоциации. Информационная фаза обработки накопленного опыта ближе к утру, поэтому и сны нам снятся в это время.
Когда человек спит пять часов, физически он может функционировать: организм всё настроил и наладил, но ментально — нет. Если вдобавок к этому имеются какие-то расстройства сна, мозг отвлекается от своей внутренней работы, и мы хуже себя чувствуем днём, повышаются риски развития депрессии и тревоги.
Сон ничем не заменить и никак не компенсировать
Подросткам нужен долгий сон от 8 до 10 часов: это реальная потребность организма. Если мы будем её удовлетворять, днём мы будем работать на 100%. Если мы спим меньше, начинаем наносить себе ущерб. Если намного больше, это признак каких-то фоновых проблем.
Рекомендованная продолжительность сна по данным National Sleep Foundation
Недостаток сна трудно осознать
Когда мы недостаточно спим, мы сами у себя отнимаем силы и не даём организму работать на максимум. Если человек не будет спать в течение суток, по исследованиям, он не восстановится даже за неделю.
Недостаток сна бьёт по функциям префронтальной коры: снижает способность к эмоциональному контролю и повышает риск депрессивных состояний. У подростков эти функции только начинают формироваться, а недостаток сна их сразу выбивает. Поэтому невыспавшегося человека так легко вывести из равновесия, довести до слёз или спровоцировать на другую бурную реакцию.
В подростковом возрасте ритмы сдвигаются на совиный тип
СХЕМА ЦИРКАДНЫХ РИТМОВ
Синяя линия — среднестатистический взрослый
Жёлтая линия — среднестатистический подросток
Спад бодрости у среднестатистического взрослого в 4–5 часов ночи
У среднестатистического подростка в 6–7 часов утра
У циркадных ритмов есть разные варианты — в зависимости от них, человек будет склонен либо к более ранней активности (жаворонки), либо к более поздней (совы). Это не культурная привычка, а наследуемая вещь.
Среди подростков большой процент сов, поэтому им труднее вставать и ложиться в ранние часы. Самый крепкий сон у них приходится на семь часов утра — время, в которое все обычно встают в школу.
Подъём в самый минимум бодрого состояния влечёт за собой недостаток парадоксального сна — последней фазы, которая критически важна для запоминания и обучения.
С возрастом внутренние часы постепенно ускоряются, и среди взрослых преобладают жаворонки.
Как наладить режим при нарушении циркадного ритма
Соблюдение режима и регуляция света позволяют подстраивать свои внутренние часы под реальность, потихоньку их ускорять или замедлять. Люди, которые живут в Москве по времени Гонконга, вечером носят солнцезащитные очки, чтобы мозг думал, что уже закат, а утром используют светобудильники для имитации восхода.
Налаживать режим после каникул или праздников лучше постепенно, поскольку нужен примерно час в сутки, чтобы организм перестроился на новый режим без последствий. Начинать нужно с того, чтобы раньше вставать на час: волевым усилием заставить себя лечь раньше мы, к сожалению, не можем. Лучше не пытаться этого делать, чтобы не связывать засыпание с тревожностью и не выработать условный рефлекс — «боязнь не заснуть».
Три дополнительных вопроса про сон
🌚 Почему дети лунатят и говорят во сне, а в подростковом возрасте это пропадает
Все системы в нашем организме имеют особенность дозревать. Регуляция сна и бодрствования тоже постепенно налаживается. У детей ещё не очень развит нейрохимический блок, и когда в парадоксальной фазе дети видят сны, они реализуют команды, которые подаёт им мозг: строят гримасы, показывают язык, двигаются. Это нарушение поведения происходит в парадоксальном сне, когда у человека сохранены быстрые рефлексы и он может действовать в соответствии с фабулой сна.
Сноговорение и снохождение происходит во второй фазе сна, когда какая-то часть мозга спит, а другая уже проснулась. Лунатики могут воспроизводить некоторые закрепившиеся рефлексы, выполнять последовательности действий, но делают они всё медленно — у них отсутствуют быстрые рефлексы.
В подростковом возрасте возникает нейрохимический блок, который не пропускает команды и не даёт нашему телу их осуществлять. Получается активный мозг в парализованном теле. Сомнамбулизм к подростковому возрасту тоже обычно пропадает. Если в детстве ходят и разговаривают во сне 10–15% детей, к пубертату нервная система постепенно созревает, снохождение и сноговорение остаётся у 2–3%.
👹 Откуда берутся повторяющиеся страшные сны
Сновидения— это анализ накопленной за день информации, который, правда, может быть алогичным, поскольку в сновидениях преобладают свободные ассоциации. Обычно мы смотрим сны, ненужное забываем, важное — переводим в долгосрочную память и принимаем какие-то решения.
Навязчивые сны обычно бывают после какого-то страшного события. Мозг во сне обращается к этой ситуации, пытается её проанализировать, но не может ни решить, как действовать в будущем, ни забыть, ни принять этот ужас. Мозг не может отложить это и, как заезженная пластинка, постоянно возвращается к одному и тому же сюжету.
🧠 Как работают осознанные сновидения
Во время осознанных сновидений какая-то часть мозга чувствует, что мы во сне, и начинает руководить сном. Человек из исполнителя собственного сна превращается в режиссёра, который может влиять на фабулу. С одной стороны, это классный опыт — ты можешь стать кем угодно и делать что захочешь: задавать себе задачи и решать их, отрабатывать новые навыки во сне, проигрывать страхи. С другой стороны, если слишком увлечься осознанными сновидениями, можно вообще уйти от реальности и жить только во сне.
Сомнология — раздел медицины и нейробиологии, посвящённый исследованиям сна, расстройств сна, их лечению и влиянию на здоровье человека.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter
Гайд по сну и циркадным ритмам
Обоснование роли режима, как ведущего фактора в укреплении здоровья получено лишь недавно и связано, в основном, с развитием биоритмологии и нейрофизиологии.
Для того чтобы объяснить, как контролируется режим сна и бодрствования в наших организмах, требуется понимание процессов его определяющих, а именно, биоритмологии и какие циклические закономерности существуют у живых существ.
Цикличность процессов жизнедеятельности обусловливает необходимость соответствия режиму, представляющего собой рациональный распорядок дня, оптимальное взаимодействие и определённую последовательность периодов подъёма и снижения активности, бодрствования и сна.
Смена состояний бодрствования и сна у теплокровных животных и человека связана со строгой ритмичностью всех физиологических функций организма. Суточная периодичность этих функций имеет важное значение в приспособлении организма к окружающей среде.
Суточный ритм (точнее, околосуточный) называется циркадианным (циркадным).
Что такое циркадианные ритмы?
Нет, но они взаимосвязаны. Биологические часы опосредуют наши суточные ритмы.
Что такое биологические часы?
Биологические часы, контролирующие циркадианные ритмы, представляют собой группы взаимодействующих молекул в клетках по всему телу. «Основной водитель ритма (master-clock)» в мозгу координирует все часы тела, чтобы они синхронизировались.
Что такое «основной водитель ритма» (ОВР)?
Как циркадианные ритмы связаны со сном?
Что такое эпифиз и зачем он нужен?
Основные функции эпифиза в организме:
Что такое мелатонин и зачем он нужен?
Мелатонин обладает амфифильными свойствами, то есть растворяется как в воде, так и в жирах. Благодаря этому он преодолевает все тканевые барьеры, свободно проходит через клеточные мембраны. Мелатонин может воздействовать на внутриклеточные процессы, как минуя систему рецепторов и сигнальных молекул, так и путём взаимодействия с ядерными и мембранными рецепторами. Рецепторы к мелатонину обнаружены в различных ядрах гипоталамуса, сетчатке глаза и других тканях нейрогенной и иной природы.
Кроме эпифиза мелатонин в незначительных количествах может продуцироваться сетчаткой, цилиарным телом глаза, органами желудочно-кишечного тракта, почками, надпочечниками, яичниками, эндометрием, плацентой, тимусом, клетками крови (лейкоциты, тромбоциты) и эндотелием (клетками сосудистой стенки). Биологическое действие этого мелатонина реализуется непосредственно там, где он образуется.
Все биологические ритмы находятся в строгой подчинённости основному водителю ритмов (ОВР), расположенному в супрахиазматических ядрах гипоталамуса (SCN). Гормоном-посредником, доносящим руководящие сигналы до органов и тканей, является мелатонин. При этом характер ответа регулируется не только уровнем гормона в крови, но и продолжительностью его ночной секреции. Кроме этого, мелатонин обеспечивает адаптацию эндогенных биоритмов к постоянно меняющимся условиям внешней среды.
Регулирующая роль мелатонина универсальна для всех живых организмов, о чём свидетельствует присутствие этого гормона и чёткая ритмичность его продукции у всех известных животных, начиная с одноклеточных.
Есть ли у циркадианных ритмов генетический компонент?
Да. Исследователи определили гены (Per1, Per2, PerЗ, Cry-1, Cry-2, Clock, Bmal1/Мор3, Tim и др.), которые направляют циркадианные ритмы у людей, плодовых мушек, мышей, грибов и некоторых других модельных организмов, используемых для генетических исследований.
Суточные ритмы установлены в организме раз и навсегда?
Человек не рождается с готовым чувством времени; околосуточные биоритмы не имеются в готовом и законченном виде к моменту рождения, а формируются в процессе развития на основе индивидуальной временной шкалы растущего организма. Биоритмы начинают проявляться уже в первые недели жизни, вероятно, они имеются и у зародыша, но их проявления в онтогенезе реализуются постепенно. Некоторые биоритмы достигают параметров взрослых людей в школьном возрасте (пульс, температура тела, сон и др.). Например, когда вы были младенцем, ребёнком и подростком, ваш организм требовал больше часов на сон, а ваша активность в течение дня, скорее всего, имела другие характеристики.
У всех людей суточные ритмы одинаковые?
Нет, биологические ритмы могут варьироваться от человека к человеку и зависеть от множества факторов, как внешних, так и внутренних. Многие люди испытывают сильнейшее желание спать между 13:00 и 15:00 (т.н. сиеста, послеобеденный сон). Некоторые люди склонны к активности в первой половине светового дня (т.н. «жаворонки»), в то время как другие лучше всего функционируют вечером («совы»).
Как циркадианные ритмы влияют на функцию и здоровье организма?
Циркадианные ритмы могут влиять на циклы сна, бодрствование, температуру тела, интенсивность обмена веществ, восстановительные процессы и другие важные функции организма. Суточные ритмы связаны с различными нарушениями сна, такими как бессонница. Аномальные циркадианные ритмы также принимают участие в развитии ожирения, диабета, депрессии, биполярного расстройства и сезонных аффективных расстройств.
Каким образом осуществляется регуляция сна-бодрствования?
Регуляция осуществляется посредством гормонов (мелатонин) и химических медиаторов: моноаминов (ацетилхолин, катехоламины, серотонин), аминокислот (ГАМК) и нейропептидов (динорфины, глюкагон, инсулин, энкефалины, нейротензин, пептид сна и пр.) под действием внешних и внутренних факторов.
Согласно современным представлениям световая информация воспринимаемая особыми светочувствительными клетками (ipRGCs) (третий класс фоторецепторов сетчатки глаза, помимо палочек и колбочек), содержащими пигмент меланопсин (в отличие от родопсина палочек и йодопсина колбочек) передается по ретино-гипоталамическому тракту (RHT) в супрахиазматическое ядро гипоталамуса (SCN), а затем в шишковидную железу (эпифиз) через боковой рог спинного мозга и симпатические нейроны верхнего шейного ганглия, иннервирующие эпифиз.
Сигнал от супрахиазматического ядра вызывает высвобождение норадреналина из симпатических нейронов, который возбуждает мембранные рецепторы клеток эпифиза, синтезирующие мелатонин. Мелатонин является посредником, доносящим информацию о световом режиме окружающей среды внутренней среде организма и обеспечивающим таким образом адаптацию физиологических ритмов к условиям внешней среды.
Активность ферментов, участвующих в синтезе мелатонина носит циркадианный характер и подавляется светом, поэтому уровень мелатонина начинает повышаться в вечернее время, достигает максимума к середине ночи, а затем прогрессивно снижается до минимума в утренние часы.
Подобная нейроэндокринная регуляция обеспечивает не только суточные и связанные со сном колебания различных физиологических переменных: температуры тела, артериального давления и др., в которых мелатонин выступает как регулятор-синхронизатор биологических ритмов, но и запуск аркуатного осциллятора (структуры гипоталамуса, принимающей участие в формировании пищевого поведения), и выделение гипофизарных гормонов.
Установлено, что у здоровых детей концентрация мелатонина в крови постепенно нарастает вплоть до года и сохраняется на достаточно высоком уровне до пубертатного периода. У ребят младшего возраста ночью количество мелатонина выше, чем днем, примерно в 40 раз. У маленьких детей этот гормон выполняет две функции: продлевает сон и подавляет секрецию половых гормонов.
В период полового созревания количество циркулирующего в крови гормона снижается, причем наиболее отчетливо именно в период наступления половой зрелости. Разница между его ночной и дневной концентрацией сокращается до 10 раз. Отмечено, что у детей с замедленным половым созреванием уровень мелатонина более высокий. Если содержание гормона продолжает оставаться высоким (в пять и более раз выше возрастной нормы), половое созревание затягивается надолго.
Изменение продукции мелатонина, выходящее за рамки нормальных физиологических колебаний, способны привести к рассогласованию как собственно биологических ритмов организма между собой (внутренний десинхроноз), так и к рассогласованию ритмов организма с ритмами окружающей среды (внешний десинхроноз).
Ритмический характер носят не только деятельность сердца и дыхание, но и все остальные физиологические и психические процессы у человека. В настоящее время у людей обнаружено более 400 процессов, подчиненных циркадианным ритмам. Суточные колебания для большинства функций проявляются в постепенном повышении показателей от утренних часов к дневным и вечерним и падении в ночное время. Одной из самых изученных является суточная динамика температуры тела, которая на рассвете низкая (36,0 °С), к полудню повышается до 36,4 °С, вечером (примерно, к 18 часам) достигает максимума (36,8°С), затем снова понижается. Минимум температуры приходится на 2-4 ч ночи. Амплитуда колебаний может составлять у здоровых людей 0,8-0,9 °С. Сходную суточную динамику имеет, как правило, и ряд других физиологических функций. В ночные часы по сравнению с дневными уменьшаются газообмен между кровью и тканями, масса циркулирующей крови, частота дыхания, артериальное давление и др. Вместе с тем для некоторых процессов, в частности для деятельности эндокринных желез, выявлена противоположная динамика. Так, наибольший уровень секреции гормона роста гипофизом происходит в ночные часы, поэтому можно говорить, что дети преимущественно растут по ночам. Таким образом, организм взрослого человека в разное время суток представляет собой различную физиологическую, биохимическую и даже морфологическую систему.
Как циркадианные ритмы связаны с десинхронозами (джетлагом)?
Когда вы быстро перемещаетесь между часовыми поясами, время биологических часов вашего организма будет отличаться от внешних часов окружающей среды. Например, при перелёте из Москвы в Новосибирск, вы «теряете» 4 часа времени. Поэтому, при пробуждении в 7:00 утра, ваше тело по-прежнему думает, что сейчас 3:00 ночи, из-за чего ощущается дезориентация, дискомфорт и расстройства деятельности организма. Часы вашего тела, в конечном счёте, перестраиваются, но это чаще всего занимает несколько дней. Скорость приспособления организма к новому расписанию сильно зависит от особенностей конкретного человека, кому-то потребуется несколько дней, кто-то вообще может ничего не заметить. Сдвиг на один час у здоровых людей обычно не вызывает серьёзных последствий, однако, в присутствии других неблагоприятных факторов может также вызывать десинхроноз.Те же процессы возникают, например, при сменной работе и при любом другом несоблюдении режима.
Почему и как происходит рассогласование циркадианных ритмов?
Известно, что при резких изменениях привычного режима, особенно при нарушениях сна, возникают болезненные состояния, получившие название десинхронозов.
Они находят отражение в неадекватных эмоциональных реакциях, отказе от еды, повышенной раздражительности, утомляемости, снижению работоспособности и др.
Вместе с тем нельзя подходить к режиму только как к сугубо временному «жёсткому» распорядку дня с обязательными точно определенными и ежедневно повторяющимися событиями. В таком случае снижается способность адаптации к изменяющимся условиям, создаются предпосылки для развития переутомления.
Существуют две группы расстройств, связанных с околосуточными ритмами:
При возникновении хронических десинхронозов рекомендуется консультация специалиста.
Как обеспечить нормальное функционирование биологических часов?
Учитывая данные современной биоритмологии, можно считать, что рациональный режим должен быть стабильным и вместе с тем динамичным для постоянного обеспечения адаптации к изменяющимся условиям внешней социальной и биологической среды.
Такие физиологические функции, как температура тела, артериальное давление, частота пульса и другие параметры, существенно различаются по своей суточной динамике у лиц разных биоритмологических типов. Наличие этих биоритмологических типологических различий имеет важное значение для поиска эффективных путей организации трудовой и других видов деятельности в целях повышения производительности труда, профилактики травматизма и др.
В связи с этим на первый план должна выступать рациональная организация режима дня с учетом этих особенностей.
Для того чтобы отрегулировать собственные суточные ритмы и режим сна рекомендуется произвести следующие процедуры:
За час до вашего нового времени сна, начните ритуал подготовки. Ослабьте освещение, выключите электронику и попробуйте расслабиться, примите теплую ванну, читайте бумажные книги, постарайтесь расслабиться.