Как спалось?
Шрифт:
Итак, поговорим о центрах сна и бодрствования, о «дневных» и «ночных» клетках и связи с «внутренним миром».
Ретикулярная формация
Центральное место, которое связывают со сном и бодрствованием – ядра ретикулярной формации в продолговатом мозге и мосте. Они находятся в стволе головного мозга (место перехода спинного мозга в полушария).
Центр бодрствования – ретикулярные ядра моста. Их отростки, то есть аксоны, широко разветвляются по нервной системе. Они принимают участие в восприятии, мышлении, эмоциях, движении. В общем, деловые.
Любая стимуляция извне (шум, свет, прикосновение) приводит
Центр сна находится здесь же, в срединной части ствола мозга, в эпифизе, который вырабатывает серотонин.
– Но постойте! – скажете вы. – Серотонин это не про сон, это, наоборот, про активность.
И будете правы, но только отчасти. Сейчас разберемся.
Гипоталамус
Выше мы проговорили, что в мозге человека имеются центры сна и бодрствования. Однако, мы знаем, что наш мозг работает едино, ведь в мозге все связано. То есть за одну функцию отвечает несколько отделов и один отдел отвечает за множество функций. Итак, ретикулярная формация не единственной место, которое участвует в процессах сна и бодрствования.
Еще одна важная в этом деле структура мозга – гипоталамус. Гипоталамус тоже находится в стволе мозга, но уже в промежуточном отделе. Гипоталамус имеет нервные клетки, активные днем, и клетки, активные ночью. «Дневные» клетки посылают сигналы в центры бодрствования, «ночные» работают с центрами сна.
Но как гипоталамус узнает, когда день, а когда ночь?
Регуляция происходит при помощи супрахиазматического ядра. Это древняя зрительная структура, грубо говоря. Нервные клетки этого ядра отслеживают суточные ритмы освещенности. То есть, собственно, супрахиазматическое ядро и контролирует наш 24-часовой ритм, он же циркадный ритм, он же биологические часы.
Сигнал об отсутствии света идет от нейронов сетчатки глаза через гипоталамус в эпифиз, где в течение дня вырабатывался серотонин. Серотонин толкает ГАМК-нейроны (нейроны торможения нервной системы), сообщает им, что пора бы сворачивать активность. И начинается затухание восприятия внешних факторов. А вот уже в темноте из серотонина синтезируется так называемый «гормон сна». Оказывается, серотонин – нейромедиатор-хамелеон, днем он выступает за любую активность, а ночью перевоплощается в мелатонин.
Но мелатонин вырабатывается не постоянно в течение дня. Сначала должна накопиться усталость. За неё отвечает нейромедиатор аденозин. Аденозин ингибирует (захватывает) молекулы, высвобождающиеся во время активного бодрствования. То есть собирает в одну кучу отходы жизнедеятельности мозга. Таким образом, побочные продукты потребления организмом энергии накапливаются, и мы испытываем усталость.
Мелатонин сам по себе не создает сон, он сообщает организму, что пора бы поспать. Его концентрация плавно возрастает в сумерки, достигает максимума около четырех-пяти утра по местному солнечному времени, после чего медленно снижается. С рассветом, который дает эпифизу сигнал перекрыть кран с мелатонином, начинает продуцироваться кортизол (да-да, тот самый, что известен как «гормон стресса»), и мы просыпаемся. Мозг сообщает организму: «баланс усталость-отдых восстановлен, накопленный ресурс бодрости снова можно растрачивать».
Центральное серое вещество
Только что мы говорили о пробуждении-засыпании в зависимости от работы биологических часов и влиянии на них внешних факторов, в частности, количества солнечного света. Но есть же и внутренние факторы.
В ретикулярной формации есть нейроны, настроенные на работу и со внутренней средой, которые реагируют на усталость, насыщение, болезнь и т.д. Сонливость появляется в результате того, что эти факторы активируют ретикулярные ядра продолговатого мозга, от них сигнал уходит на центральное серое вещество. А серое вещество дает всеобщую команду «спать!»
Вывод
Итак, система сон-бодрствование работает в соответствии с врожденными циркадными ритмами, на которые влияют внешние и внутренние раздражители. И вся эта деятельность контролируется четкой и слаженной работой гормонов и нейромедиаторов.
Электрические волны сна
Как вообще выяснили, что сон – это именно сон, а не просто особая форма бодрствования?
Наш мозг – это сложная система взаимодействия нейронов. Такое взаимодействие называется биоэлектрической активностью мозга. Ее можно измерить с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ). Многие знакомы с этой процедурой, когда на голову надевают шапочку-сеточку и вставляют в нее датчики-электроды. С помощью этих датчиков с отделов мозга считываются электрические волны, отражающие активность нейронов. Среди волн есть альфа, бета, тета, сигма и другие.
Так вот, оказалось, что электрические волны сна отличаются от волн бодрствования. И это не единственное отличие. О других отличиях поговорим ниже. Спойлер: в деле снова гормоны.
Структура сна: циклы, фазы, стадии сна
Сон – это не просто состояние без сознания, а четко структурированный процесс. Кроме того, что сон зациклен с бодрствованием, он и сам по себе цикличен.
Один цикл сна включает две фазы: медленный сон (Non-REM) и быстрый сон (REM, БДГ, фаза быстрых движений глаз, парадоксальный сон). Фазы поочередно сменяют друг друга.
Своё название фазы сна получили по быстрым и медленным электрическим ритмам.
Как только мы засыпаем начинается фаза медленного сна. Это фаза восстановления сил и отдыха. Состоит из следующих стадий:
– засыпание, состояние дремоты, медитативное состояние;
– поверхностный сон, когда человека легко разбудить. Момент перехода к глубокому сну. Если человека разбудить, он будет думать, что не спал совсем;
– глубокий медленный сон с двумя подтипами в зависимости от колебаний дельта-волн. Дельта-сон – это период, когда наиболее вероятно снохождение и разговоры во сне.
Затем наступает фаза быстрого сна, когда мы видим сновидения. Последние исследования показывают, что мы видим сновидения и во время медленного сна, но они короче и не такие интенсивные.
Волновая активность мозга в фазе быстрого сна почти не отличается от активности периода бодрствования. Рисунок ЭЭГ при бодрствовании и быстром сне практически идентичен, разница заключается в гормонах. Во время бодрствования в мозге преобладают моноамины (норадреналин, серотонин и гистамин), а во время быстрого сна – ацетилхолин и глутамат, что и обеспечивает парадоксальность такого состояния – высокую активность мозга при внешнем покое.