Что происходит с мозгом ночью, и почему полноценный сон — это еще важнее, чем вы думали
На самом деле, худшее что вы можете сделать для своего организма и в частности мозга — это несерьезно относиться ко сну. Публикуем отрывок из книги нейробиолога Митху Сторони «Без стресса. Научный подход к борьбе с тревожностью, депрессией и выгоранием» о том, как настроить свои биологические часы на нужный режим, легко засыпать и просыпаться.
У каждого из нас наутро немного другой мозг по сравнению с тем, каким он был вчера. Рациональный мозг управляет поведением с экспертной точностью, секунда за секундой, но лишь когда мы бодрствуем. Эта отточенная система действий стимулирует бурную активность: формируются новые нейронные сети и синапсы. Чем дольше мы бодрствуем, тем дольше пребываем в состоянии интенсивной активности и роста. Но рано или поздно мозг устает и нуждается в передышке. После долгой поездки мы отвозим автомобиль в мастерскую для профилактики, мойки и замены запчастей. Сон — такая же мастерская для организма и совершенно необходимая мера. Во время сна мозг совершает своего рода инвентаризацию. Дорабатываются и укрепляются нейронные связи и синапсы, а все лишнее удаляется. Одни воспоминания усиливаются, другие ослабляются. И к тому времени, как мы просыпаемся, мозг выглядит совсем иначе. Во сне также происходит «очистка». Мозг окружен системой орошения, известной как глимфатическая система. С ее помощью происходит перераспределение полезных веществ и удаление «отходов». Эксперименты на животных показали, что глимфатическая система более активна во сне, чем во время бодрствования. Астроциты — крупные клетки звездчатой формы, стимулирующие рост мозговых клеток и синапсов, — тоже участвуют в ее работе и, если мозг долгое время находится в состоянии бодрствования и активности, перераспределяются. Это иногда приводит к незначительному отеку мозга, исчезающему после крепкого ночного сна.
Ночью мозг проходит своего рода инвентаризацию. А к тому времени, как мы просыпаемся, он выглядит совсем иначе.
Когда мы спим, мозг проходит несколько стадий. В первой стадии глаза быстро движутся из стороны в сторону — это фаза быстрого сна (БДГ). Другая стадия называется медленным сном. Всю ночь мы курсируем между этими двумя стадиями, а также другими состояниями. И чем больше человек бодрствует, тем сильнее его мозг нуждается в медленном сне. Если лечь спать после суток бодрствования, период медленного сна увеличится. У пациентов, страдающих депрессией, фаза медленного сна короче обычного — именно этим объясняется тот факт, что симптомы депрессии временно облегчаются, если всю ночь не спать, а на следующую ночь крепко заснуть.
Засыпание и пробуждение
Продолжим аналогию сна с автомастерской для мозга: чем больше и труднее проделанный путь, тем сильнее мозг нуждается в рутинном поддерживающем ремонте. Чем дольше вы бодрствуете, тем дольше мозг пребывает в состоянии мыслительной активности и тем выше его потребность в сне. С момента пробуждения утром начинает копиться ваш «долг по сну». Он постоянно увеличивается, и к вечеру вы уже ждете не дождетесь, когда можно будет расплатиться. Но тут есть одна загвоздка: мозг работает в 24-часовом режиме, и сколько бы «долга» у вас ни накопилось, вы не сможете уснуть в непривычное для вас время. Биологические часы подобны пунктуальному охраннику, который сторожит ворота в страну, куда вы пытаетесь попасть, — мир бодрствования или мир сна. К концу вечера «долг» накапливается и напоминает о себе неважным самочувствием, но внутренний охранник не пустит вас в страну сна, пока не настанет подходящее, с его «точки зрения», время. А примерно к четырем утра вы отдаете «долг», но попасть в страну бодрствования вам тоже не разрешают — биологические часы заставляют вас спать еще несколько часов.
Если у вас накопился большой «долг по сну», а биологические часы разбалансировались, вы не заснете. Если же они работают идеально, но «долг» еще не накопился (например, вы вздремнули днем), вы тоже не сможете уснуть. Чтобы обеспечить крепкий ночной сон, необходимо заботиться о своих биологических часах.
https://m. sobaka.ru/health/health/79574
Чем занят наш мозг, пока мы спим
В 1928 году немецкий ученый Ганс Бергер впервые получил запись электрической активности мозга человека — электроэнцефалограмму (ЭЭГ). Так, он доказал, что кора головного мозга занята активностями. Кроме того, ученые наблюдали волны с высокоамплитудными колебаниями частотой 0,5–4 Гц, которые потом назвали медленными, а фаза сна стала медленно-волновым сном.
Медленный состоит из четырех этапов:
Первая стадия проходит между бодрствованием и засыпанием;
На второй отмечается «легкий» сон, когда частота пульса и дыхания регулируются, температура тела падает;
Третья и четвертая стадии — глубокий сон.
Фазы быстрого сна составляют 20–25% времени ночного сна, одна фаза длится 10–20 минут и чередуется с фазой медленного сна. Так, цикл в среднем повторяется 4–5 раз. Раньше считалось, что REM-сон важен для обучения и памяти. Однако новые исследования свидетельствуют о том, что не-REM-сон важнее для укрепления памяти и обработки полученной информации. Также эта фаза является более спокойной.
Части мозга и их функции во сне
Гипоталамус содержит группы нервных клеток, которые действуют как центры управления, влияющие на сон и возбуждение. Внутри гипоталамуса расположено супрахиазматическое ядро (SCN), которое получает информацию о воздействии света.
Ствол головного мозга (включает структуры, называемые мостом, мозговым веществом и средним мозгом) контролирует переходы между бодрствованием и сном. В гипоталамусе и стволе головного мозга вырабатывается химическое вещество (ГАМК), которое снижает активность центров возбуждения. Ствол головного мозга посылает сигналы для расслабления мышц.
Таламус передает информацию от органов чувств к коре головного мозга. Он активен в фазе быстрого сна и посылает коре головного мозга изображения, звуки и другие ощущения, которые есть в сновидениях.
Шишковидная железа получает сигналы от супрахиазматического ядра (SCN) в гипоталамусе и увеличивает выработку гормона мелатонина. Именно он способствует сну.
Базальный передний мозг способствует сну и бодрствованию, в то время как часть среднего мозга, наоборот, возбуждает. Когда из базального переднего мозга высвобождается аденозин, появляется желание засыпать.
Миндалевидное тело становится все более активным во время быстрого сна. Оно отвечает за регулирование эмоций.
Как здоровый сон помогает учиться эффективнее
Множественные гипотезы объясняют связи между сном и обучением у людей. Исследования показывают, что сон позволяет не только отдыхать, но и обрабатывать информацию.
Быстрый сон (REM) и медленный сон (NREM) играют разные роли в консолидации памяти. REM связан с консолидацией недекларативных воспоминаний. Например, это такие автоматические действия, как езда на велосипеде, чистка зубов. Медленный сон (NREM) связан с консолидацией декларативных воспоминаний. Это факты, которые не запоминаются просто так: например, исторические даты, новые термины. Так, сон помогает мозгу редактировать память согласно гипотезе синаптического масштабирования.
Сон обеспечивает более эффективное и действенное хранение информации, необходимой для обучения
Согласно исследованию профессора нейробиологии и психологии Калифорнийского университета в Беркли Мэттью Уолкера, было выяснено, что сон фиксирует декларативные воспоминания. В ходе исследования две группы выучили пары слов, а затем либо заснули, либо не спали — и снова были протестированы. Две другие группы сделали то же самое, за исключением того, что они также выучили другие пары слов прямо перед повторным тестированием, чтобы попытаться затруднить вспоминание выученных ранее слов. Но благодаря сну они остались в памяти.
Сон помогает людям заново проанализировать свои воспоминания. Было обнаружено, что те же паттерны мозговой активности, которые возникают во время обучения, повторяются во время сна, только быстрее. Сон компенсирует усиление одних синапсов (связей) между нейронами за счет ослабления. Это позволяет укрепить другие связи, пока мы бодрствуем.
Обучение — это процесс укрепления нейронных связей
В обучении важен такой процесс, как консолидация, — переход от медленной сознательной обработки информации к быстрой и бессознательной автоматизации. Так, если вы умеете выполнять какие-то действия без особых усилий, появляется возможность для улучшения навыка или получения нового. Консолидации помогает сон. Так, мозг запускает специальный алгоритм, который воспроизводит события прошедшего дня и переносит в отсек нашей памяти, пишет Станислас Деан, автор книги «Как мы учимся».
«В 1994 году израильские ученые провели эксперимент, который это подтвердил. «В течение дня добровольцы учились обнаруживать полосу в определенной точке сетчатки. Эффективность выполнения задачи медленно увеличивалась, пока не достигала плато. Однако после сна производительность участников резко повышалась и оставалась на этом уровне на протяжении следующих нескольких дней. Когда исследователи будили испытуемых во время стадии быстрого сна, никаких улучшений не наблюдалось. Поэтому именно медленный сон способствует консолидации, в то время как быстрый сон содействует закреплению перцептивных и моторных навыков».
Другое исследование, основанное на электрофизиологических записях префронтальной коры головного мозга крыс, показало, что скопления клеток, которые сформировались при обучении, были более активными во время последующих эпизодов сна. Эти воспроизведения были более заметными во время медленного сна и сопровождались реактивацией гиппокампа. Так, нейронные паттерны в больших мозговых сетях маркируются во время обучения, поэтому они воспроизводятся и, предположительно, консолидируются во время последующего сна.
https://theoryandpractice.ru/posts/19375-chem-zanyat-nash-mozg-poka-my-spim
Учёные против мифов: можно ли выспаться впрок и как переделать сову в жаворонка
Е1.RU продолжает развенчивать разные научные и околонаучные мифы вместе с екатеринбургскими учёными. На этот раз поговорим о заблуждениях, связанных со сном.
Узнаем, правда ли, что во сне мозг отдыхает, и почему говорят, что здоровый человек видит только чёрно-белые сны. Выясним, способен ли спящий человек запомнить какую-то информацию, если положить под ухо диктофон с аудиозаписью. Расскажем, чем короткие фазы сна отличаются от длинных, как выспаться впрок и существуют ли люди, которые не спят вообще.
Ответить на все эти вопросы мы попросили доктора медицинских наук, профессора кафедры нервных болезней и анестезиологии-реаниматологии Уральского государственного медицинского университета, директора клинического института мозга Андрея Белкина.
Встреча с нашим учёным проходит в клинике, куда в том числе попадают люди, страдающие проблемами сна.
Миф первый: во сне мозг отдыхает
— Во сне мозг не отдыхает, просто происходит переключение активностей мозга — те структуры, которые работают в момент бодрствования, в момент сна менее активны. Отдых состоит в переключении активности, мозг никогда не отдыхает. Мозг не работает только в коме. Если сопоставить содержание комы и сна, то внешне эти состояния ничем не отличаются, но это не так, — объясняет Андрей Белкин.
— В определённые стадии сна человек видит образы, которые являются отображением его дневной жизни, человеку что-то снится во время интенсивного движения глаз. Переживания, связанные с этим, вызывают такие же реакции, какие бывают у людей, которые наяву переживают подобные события. Поэтому после беспокойных снов, в которых человек испытывает стресс, он может чувствовать себя разбитым.
Миф второй: есть люди, которые никогда не спят
— Науке известны случаи, когда люди не спят. Эти случаи чаще связаны либо со стрессом, когда возникает депривация — подавление сна, либо это связано с заболеванием, либо является иллюзией. В медицинской литературе был описан случай, когда человек якобы не спал. Он служил в армии и просил ставить его в ночные дежурства, потому что ему казалось, что он никогда не спит. Но при ближайшем рассмотрении оказалось, что он всё-таки спал, просто эти фазы сна были такими мимолётными, что он оставался внешне бодрствующим. Но в течение дня регистрировались моменты, которые соответствуют фазам сна.
Ещё есть такая проблема, когда человек не испытывает удовлетворения от сна. Бывает, что это субъективная оценка. Люди приходят на обследование и говорят, что вообще не спят. Но стоит поместить пациента в лабораторию, и обследование показывает, что человек вообще-то спит.
Другая ситуация — плохой сон. Он связан с разными причинами. Самая распространённая — это храп. Человек просыпается от собственного храпа, не достигает глубоких стадий сна, из-за чего нервная система не переключается должным образом, и он просыпается совершенно разбитым.
И ещё одна проблема — человек спал в плохих условиях: место непривычное, диван неудобный.
Миф третий: во сне человек хорошо запоминает информацию
— Все эти суждения о том, что во сне можно что-то изучать, это всё российский национальный менталитет. Он связан с тем, что во сне делать ничего не надо. Каждый раз, когда говорят, что ты поспи, утро вечера мудренее, предполагается, что проблема сама собой решится.
Я слышал про то, что якобы есть эффект от прослушивания лекций во сне. Пытался поговорить с участниками этого процесса, чтобы узнать, был ли эффект. Но никто про такой эффект не рассказал, он описан только в художественной литературе, в кино. Другой вопрос, если человек что-то выучил наяву, а потом лёг спать и включил запись на повторение, орган слуха работает, и пассивно, возможно, поступает информация, которая была знакома. Установление новых связей в бессознательном состоянии вряд ли возможно, а вот усиление связей, которые были созданы наяву — прочитал, запомнил, а ночью повторил — допускается. Возможно, происходит закрепление материала.
Миф четвёртый: можно выспаться за 20 минут
— В то, что можно отдохнуть за 20 минут, можно верить только в студенчестве. Попытка искусственного подавления сна не ведёт ни к чему хорошему. Можно продержаться какое-то время, если этого требуют обстоятельства, но дефицит сна как естественной потребности не приведёт ни к чему хорошему.
Мы уже выяснили, что во сне мозг не отдыхает, он просто переключается. Если у человека мозг не переключается в ночной режим, как двухтарифный счётчик, это приводит к тому, что перенапрягаются те структуры, которые работают в течение дня. Это заканчивается срывом — эмоциональным, вегетативным, у человека подскакивает давление, появляется раздражительность. Если это продолжается долго, состояние фиксируется, и не закончится без какой-то расплаты организма. Все, кто работает ночью, вынуждены подавлять сон. Если работал ночью, отдых должен быть в два раза больше, чем при обычном режиме, чтобы нормально восстановиться.
Когда люди перелетают, меняя часовые пояса, чтобы не сбился биоритм, они принимают мелатонин — таблетки с гормоном сна мелатонином, который вырабатывается в ночное время. Если гормона сна мало, то у человека портится настроение, потому что мелатонин — предшественник другого гормона, который определяет наше настроение.
— А для дневного сна небольшой передышки в 20 минут тоже не хватит?
— Под 20 минутами подразумевается краткосрочный сон. Днём, для того чтобы отключиться от потока информации, 20 минут достаточно. Просто, если спать долго, час, например, то ритм собьётся: за час человек доходит до фазы глубокой стадии сна. Всё циклично, в том числе и сон. Он состоит из нескольких циклов общей продолжительностью 40 минут, в течение которых эти фазы проходят.
Миф пятый: самый лучший сон с 22 до 24 часов
— Качество сна зависит от гигиены сна и стереотипов сна, а не от времени, когда человек ложится спать. Кому-то надо, прежде чем лечь, ноги в тёплых тапках подержать, кому-то — съесть шоколадку, кому-то — игрушку мягкую положить, кому-то — почитать полчаса, кому-то — в ванне полежать. Это всё так называемые сонные ритуалы, которые человек приобретает в течение жизни интуитивно и вырабатывает для себя наиболее подходящий.
— Пожалуй, самый популярный способ заснуть — это считать, например, овечек, он правда работает, или это тоже ритуал?
— Это тоже определённый ритуал, но ещё он связан с монотонностью, а любая монотонность усыпляет. Например, когда кто-то монотонно говорит, тоже хочется спать.
— Жаворонки и совы неисправимы?
— Режим сна жаворонков и сов зависит от цикличности гипофиза. Но жаворонка можно переделать в сову, равно как и сову в жаворонка, для этого есть специальные приёмы, связанные с изменением освещённости. Свет провоцирует активизацию, отсутствие света — торможение. Мы находим так называемую «нулевую» точку и в эту точку даём максимально много света, и так постепенно можно переделать сову в жаворонка.