Характер активности мозговых структур в процессе сна. Как работает мозг во время сна

Каждый человек примерно треть своей жизни проводит во сне. Всё, чем занимался весь день, какие события происходили, с какими людьми общался, какие задачи – лёгкие или неразрешимые ставил перед собой, что предстоит в ближайшем будущем ещё сделать - всё это и ещё многое другое переваривает и расставляет по своим местам наш мозг во время сна. Даже ту информацию, которую вы в течение дня забыли. Оказывается, что в это время наш мозг не отдыхает, а очень даже активен. Как работает мозг во время сна?

Я помню ещё со школьных времён, как на уроки литературы задавали выучить наизусть большие отрывки прозы из литературных произведений. Это тебе не стихотворение, ну никак не запоминается. Пока мама не посоветовала мне на ночь начитывать прямо из книги текст и ложить книгу под подушку. И так несколько ночей подряд до самого урока литературы. На уроке вызывает меня самую первую учительница рассказывать отрывок, а у меня страх, что я ничего не помню. И вдруг не понятно откуда из какой-то ячейки памяти сами собой появляются строчки заданного произведения и я рассказываю без запиночки весь отрывок. То же самое было и в институте во время экзаменов, когда долго и упорно готовишься, уставший ложишься спать с чувством, что ничего не помнишь, а на экзамене откуда-то всплывает в голове правильный ответ.
Ученые выяснили, что во время сна в мозгу появляется система, защищающая полученную информацию. Причём, особенно ту информацию, которая была подана с эмоциональными переживаниями.

Кроме того, что мозг не упускает ничего из полученного и увиденного нами за день, он самостоятельно выстраивает в логические цепочки всё то, что днём казалось не решаемым, поэтому мы наутро кажемся себе мудрее, чем были вчера. Вот откуда одна из первых русских пословиц «Утро вечера мудренее», использованная во многих народных произведениях. Эта простая народная мудрость, оказывается, имеет довольно серьезное научное подтверждение. Во время сна новая информация в мозг не поступает, а уже полученная проходит обработку мозгом с использованием хронологического упорядочения ваших событий и анализа с помощью вашего уже накопленного жизненного опыта. Вам наверняка известно из школьного курса по химии, что Дмитрию Ивановичу Менделееву его Периодическая таблица химических элементов приснилась во сне.

Получается, спит человек, отдыхает, а мозг его в это время непрерывно работает, человек не просто восстанавливает силы, но и видит сны. Ученые доказывают, что все теплокровные животные, даже некоторые птицы, тоже во сне видят сны. По их мнению, это процесс перезагрузки человеческого мозга, во время которого вся ненужная информация «выбрасывается», а важная на утро будет вам подана вашим мозгом как единственно правильная, отфильтрованная и упорядоченная им во время сна.

Если вам приснился не цветной и радужный сон, а какая - нибудь страшилка, это тоже один из результатов работы мозга во сне – реакция на ваши стрессы и страхи. Такой сон призывает обратить внимание на какой-то важный момент жизни.

Но пусть работа вашего мозга во время сна будет направлена на переработку только позитивной, радостной информации, и пусть вам снятся только радужные сны.

Сон человеку необходим прежде всего для отдыха мозга. Но, как показали многочисленные исследования, мозг во время сна работает еще активнее и продуктивнее, чем во время бодрствования, когда он занят взаимодействием с внешней средой.

Приверженцы химической теории сна Пьерон и Лежандр в начале века искали химические факторы сна – яды и шлаки.

Профессор физиолог Ониани убежден, что такие факторы есть, но они являются не ядами и шлаками, а веществами, определенная концентрация которых может нарушить мозговой гомеостаз, комплекс состояний и процессов, обеспечивающих оптимальную работу .

Когда концентрация этих веществ достигает контрольного уровня, запускается для нейтрализации действия опасных веществ.

При длительном сне случаются нейрогуморальные сдвиги, подвергающие угрозе гомеостаз со стороны накопившихся факторов бодрствования. Механизмы бодрствования оживают, и система приближается к своему оптимальному состоянию, нейтрализуя эти факторы.

Таким образом, во время бодрствования накапливаются . Для их нейтрализации необходима длительная работа медленного сна, а факторы пробуждения вырабатываются достаточно быстро. Если химия сна еще не нейтрализована, необходимо притормозить пробуждение. Можно это сделать с помощью псевдободрствования – быстрого сна.

Когда же работа по завершению нейтрализации вредных факторов завершится, мы проснемся по-настоящему. Именно по этой причине в предутренние часы почти отсутствует дельта-сон и господствует быстрый, сдерживающий наше преждевременное пробуждение.

Ониани приводит самую убедительную и простую версию быстрого сна: его цель помочь медленному сну наиболее полно нейтрализовать факторы сна, накопившиеся во время бодрствования. Ониани, как и Фрейд, называет быстрый сон – стражем сна, умным и точным его регулятором.

Но для чего быстрый сон устраивает качели с альфа-ритмом и тета-ритмом, имитируя нарастание и удовлетворение каких-то абстрактных потребностей?

Объяснение этому простое: чтобы вызвать химию бодрствования к жизни, когда организм всецело занят сном, необходимо разбудить активные эмоции, запускающие без промедления эту химию. Слабые эмоции спокойного бодрствования не дадут нужного результата. Поэтому включается напряженное псевдободрствование с его тета-ритмом.

А эмоциональное напряжение можно вызвать различными неудовлетворенными потребностями – потребность в защите, в еде, в питье, в решении сложной творческой задачи, в выходе из запутанной ситуации и т.д.

Но если неудовлетворенная потребность будет только нарастать, мы можем , чего не должно произойти раньше положенного. Поэтому у быстрого сна есть свой гомеостаз, регулируемый качелями: затихающий тета-ритм, возрастающий альфа-ритм. Псевдопотребность удовлетворена, можно выпустить пар. И так далее, поочередно.

Быстрый сон контролирует длительность ночного сна, не позволяя нам проснуться раньше времени, загружая нас «работой» в предутренние часы – .

Вырисовывается иерархия циклов и ритмов, которые выстраивают систему гомеостаза с его феноменально организованной саморегуляцией. Цикл «медленный сон-быстрый сон» повторяется несколько раз за ночь. Медленная фаза имеет свою смену ритмов, ведущую к . Быстрая фаза имеет свои ритмы, поддерживающие оптимальный режим.

Комплекс ритмов обеих стадий, повторяясь каждую ночь, устраняют накопленные во время бодрствования отклонения, восстанавливают гомеостатическую гармонию, нарушаемую этими отклонениями.

Говоря о восстановлении и о гармонии, Ониани вкладывает в них самый широкий смысл – восстановление равновесия всей системы жизни.

Однако сон не может быть сам по себе оптимальным состоянием жизни . Случись так, жизнь превратилась бы в сплошной сон. Во время сна система гомеостаза нейтрализует одни отклонения, но приобретает другие.

Наступает бодрствование с присущей ему иерархией ритмов и циклов, система вновь устраняет от равновесия, полученные уже во время сна. У бодрствования, по-видимому, тоже есть внутренние стражи и свои регуляторы оптимального режима.

Так раскрываются роли сна и бодрствования.

Человек отдыхает не только от информационной и , не только от рассогласования биоритмов. Каждая перегрузка – всего лишь доля общей системы, каждое рассогласование – часть общего рассогласования системы.

Таким образом, можно утверждать, что

во время бодрствования мозг отдыхает ото сна, а во время сна – от бодрствования.

По материалам А.Вейна «Три трети жизни»

Елена Вальве для проекта Сонная кантата

Когда вы ложитесь спать, то наверняка думаете, что ваш мозг тоже полностью отключается. Но это далеко не так! А чем же на самом деле он занимается?

Такой сложный сон

Если вы считаете, что засыпаете и сладко спите всю ночь, то сильно ошибаетесь. На самом деле сон может быть разным, и он состоит из нескольких фаз. Учёные давно пытались выяснить их последовательность и продолжительность, и один из исследователей выявил следующие этапы:

Засыпание. На данном этапе могут возникать некоторые галлюцинации или образы, которые обычно связаны с пережитыми за день событиями. Человеку кажется, будто бы он «проваливается» в сон, погружается в него.
Далее идёт лёгкий сон, который может длиться от десяти до тридцати минут. В этой стадии человека довольно легко разбудить, ведь его мозг, по сути, ещё не переключился с режима бодрствования полностью и окончательно.
Первая стадия медленного сна.
Вторая стадия медленного сна. Такая фаза считается наиболее глубокой, человек совершенно не осознаёт свои действия и не отдаёт себе отчёт в том, что происходит. И поэтому именно в этот период некоторые люди начинают разговаривать или проявлять двигательную активность: вставать с кровати или даже перемещаться.
Далее идёт стадия быстрого сна, которую некоторые учёные называют «REM». На данном этапе мышцы полностью расслабляются, тело обездвиживается, вероятны лишь периодические непроизвольные сокращения и вздрагивания. В это время спящий видит очень яркие и порой невероятно реалистичные сны. Причём если его разбудить в такие моменты, он будет чётко всё помнить и расскажет сновидение в мельчайших подробностях. А вот проснувшийся на этапе медленного сна о своих ночных приключениях почти ничего не вспомнит.

С момента засыпания до начала быстрого сна обычно проходит около 50-70 минут, и потом эта фаза повторяется примерно каждые полтора часа.

Её продолжительность в первой половине ночи обычно составляет не более десяти минут, но потом она постепенно увеличивается (длительность медленного сна при этом, соответственно, сокращается) и достигает 20-30 минут, а к утру может доходить до часа. Так что самые продолжительные и яркие сны чаще всего снятся именно перед пробуждением.

Быстрый сон занимает примерно пятую часть всего периода сна, то есть можно сделать вывод, что человек расслабляется и полноценно спит всего около шести часов за ночь (при восьмичасовом сне).

Ночные занятия нашего мозга

Итак, что делает мозг во время сна человека?

Принятие решений. Да, мозг во сне обрабатывает всю полученную за день информацию и систематизирует её, что помогает после пробуждения быстрее находить правильные решения.
Запоминание и структурирование информации. Обычно все данные, полученные за день, откладываются в так называемой кратковременной памяти. И поэтому такая информация в скором времени забывается. Но во сне мозг как бы перемещает её в долговременную память, и поэтому мы запоминаем много важного, причём именно во сне. Кроме того, мозг как бы разбирает все данные, размещает их по полочкам, словно создавая архив. А ещё он связывает новую информацию со старой, полученной ранее. Так что если вы не выспитесь, то ваша способность к запоминанию может снизиться на целых 40%!
Избавление от токсинов. Да-да, во сне мозг как бы прибирается в нашем организме, избавляясь от всего вредного и ненужного. И такая удивительная функция была обнаружена в процессе наблюдения за мышами. Во время сна они избавлялись от веществ, которые могли бы повреждать нервные клетки. Достигается это за счёт увеличения пространства между клетками, благодаря чему токсины легко выводятся.
Закрепление мышечной памяти. Так как во время сна данные откладываются в долговременной памяти, то это позволяет нам не только запоминать данные, но и закреплять и доводить до автоматизма некоторые моторные навыки, такие как танцевальные движения, удары в спорте, вождение автомобиля.
Творческая обработка информации. Доказано, что сон может стимулировать творческую активность. Пока человек спит, в его мозге могут образовываться совершенно неожиданные и интересные ассоциации и связи, что позволяет принимать креативные решения, искать новые альтернативы, а также видеть необычные варианты развития событий. И до всего этого во время бодрствования никто бы не додумался.

Несколько интересных фактов о работе мозга во время сна:

Поговорка «Утро вечера мудренее» на самом деле имеет научные обоснования, так как за ночь мозг перерабатывает, усваивает и систематизирует информацию. Поэтому утром мы встаём со свежей и трезвой головой, многое вспоминаем, понимаем и переосмысливаем.
Свою таблицу химических элементов Менделеев увидел именно во сне, и это – лишнее доказательство того, что мозг действительно работает ночью.
С возрастом сны обычно становятся более сложными, их сюжеты порой напоминают запутанные истории из фильмов. И связано это с тем, что человек набирается опыта, и часто некоторые образы и эмоции во время бодрствования его мозгом блокируются, но ночью начинают всплывать в подсознании.
Сон – это отражение реальности. Причём оно может быть довольно странным, так как мозг по-своему интерпретирует и модифицирует происходящее. А иногда в сновидения всплывает то, что случилось несколько дней или даже месяцев назад. Кроме того, могут проводиться аналогии, связанные не с реальным отношением, а с эмоциями. Например, если вам снится, что вы сдаёте экзамен по предмету, который не выучили, то, вероятно, вы пережили неприятную ситуацию, связанную с невозможностью добиться чего-то или принять верное решение.
Перед важным событием непременно нужно поспать! Так что ночная подготовка к экзаменам или конференциям – не лучший вариант.
Учёный Келвин Холл проводил исследования и выяснил, что в снах многие гораздо чаще сталкиваются с неудачами и неприятностями, нежели с победами и успехом. А с возрастом сны наполняются негативом и даже агрессией. Именно поэтому часто добрые сны снятся лишь детям, причём до переходного возраста.

Теперь вы знаете, что сон – это не только приятное, но ещё и полезное и продуктивное занятие.

Мозг человека может работать в режиме «скринсейвера». Даже когда глаза закрыты, зрительные центры мозга продолжают работать, считают израильские ученые. Правда, они пока не могут объяснить, почему так происходит.

Уникальные данные ЭЭГ

Исследователи из Института Вейцмана (Weizmann Institute) и их коллеги из других исследовательских центров в последние годы нередко наблюдали, что величина сенсорной активности в мозге при отсутствии стимула примерно равна той, которая наблюдается при его наличии.

Чтобы понять, почему так происходит, израильские ученые под руководством профессора Рафаэля Малача (Rafael Malach) решили измерить активность в работающих и «отдыхающих» отделах мозга. Обычно для этого исследователи используют метод функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). Но фМРТ может измерить только уровень активности клеток мозга, а вот отобразить все нюансы электрической активности нейронов она не в состоянии.

Тогда нейрофизиологи обратились за помощью к коллегам из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (University of California at Los Angeles) и Медицинского центра Сураски в Тель-Авиве (Tel Aviv Sourasky Medical Center). Благодаря им удалось найти уникальный источник информации об электрической активности мозга – давно используемый в исследованиях метод электроэнцефалографии (ЭЭГ).

ЭЭГ Электроэнцефалография -- метод прямого отображения функциональной активности центральной нервной системы. Основан на регистрации электрических потенциалов головного мозга. Его диагностический результат -- отфильтрованная сумма показателей, которые получают от отдельных нейронов.

Команде Малача даже не пришлось собирать заново данные. Ученые взяли результаты ЭЭГ больных эпилепсией. Такие пациенты проходят обширное обследование, включающее в себя и измерение электрической активности нейронов в различных отделах головного мозга, причем, несколько раз (и во время диагностики, и при лечении). Более того, их диагностируют во всех состояниях – от активного бодрствования до глубокого сна.

Мозг не спит

Анализ полученных данных показал, что, действительно, даже при отсутствии внешних стимулов электрическая деятельность в мозге продолжается. Но ее природа различается в зависимости от того, испытывает человек сенсорные ощущения или нет. Ученые выяснили, что во время отдыха деятельность мозга состоит из чрезвычайно медленных колебаний. А вот когда появляется сенсорная активность, связанная с каким-либо ответом, мозг «работает» короткими быстрыми импульсами. Возможно, считают авторы исследования, это объясняет, почему человек не испытывает галлюцинаций и не слышит голоса в то время, когда отдыхает.

Самыми сильными оказались колебания во время сна без сновидений, то есть когда человек вообще ничего не ощущает. По словам авторов, такие медленные колебания очень похожи на заставку на экране монитора.

Мыслит -- значит существует

К сожалению, до конца понять функцию «скринсейвера» израильские ученые не смогли. Хотя выдвинули несколько гипотез. По одной из версий, нейроны выступают приверженцами картезианства и живут по принципу «мыслю – значит существую». То есть постоянная деятельность для них обязательна для выживания.

Согласно еще одному предположению, минимальный уровень деятельности позволяет нейронам быстро начать действовать при появлении стимула. Как говорят ученые, это что-то вроде постоянного прогрева двигателя перед стартом.

Но, тем не менее, исследователи считают, что они обосновали новый подход к изучению деятельности мозга. Если раньше предполагалось, что сенсоры «включаются» внешним стимулом, то сейчас, по словам авторов исследования, можно говорить о том, что мозг активен постоянно, а внешние стимулы лишь формируют его деятельность.

Малач заявляет, что ему и его коллегам удалось разгадать очередную загадку, которая стояла перед фундаментальной наукой. И результаты их исследования в будущем могут стать основанием для разработки продвинутых диагностических методов. Которые, кстати, не потребуют сотрудничества от пациента и пригодятся для исследования детей и больных, находящихся в коме.

Мозг человека в период сна не прекращает свою функцию ни на секунду. В то время как весь организм отдыхает, его деятельность продолжается. Пока человек спит, восстанавливается энергия, очищается память от ненужной информации и организм от токсинов. Чтобы понять, отдыхает ли мозг во время сна, какие процессы случаются с ним, была создана электроэнцефалограмма, которая выявляет точную информацию о работе тела. Актуальной темой сегодня является, какая часть мозга отвечает за сон. Сведения представлены неполные, хотя и способны объяснить отдельные важные моменты, которые происходят ночью во сне.

Работа мозга по циклам

Ранее считали, что когда человек спит, мозговая активность понемногу понижается, а затем и совсем приостанавливает свою работу. При возникновении ЭЭГ эта теория была оспорена. Как оказалось, мозг во время сна вообще не спит, а осуществляет огромный труд, чтобы подготовить организм к предстоящему дню.

В период отдыха, работа органа проявляется по-разному, все зависит от того, в каком цикле проходит сон.

Медленная фаза сновидений

Когда человек засыпает, колебания нейронов в сером веществе медленно затухают, происходит максимальное расслабление всех мышц, биение сердца становится медленным, понижается давление и температура.

Отдел мозга, отвечающий за углубление в сновидения – гипоталамус. В нем присутствуют нервные клетки, тормозящие производство нейротрансмиттеров, являющиеся химическими проводниками, которые отвечают за рокировку толчков между нейронами.

Работа органа в быстрой фазе

В период быстроволнового сновидения возбужденность таламуса происходит благодаря холинергическим рецепторам, посыл в которых происходит при помощи ацетилхолина. Данные клетки располагаются в среднем ядре органа и верхнем участке варолиева моста. Их стремительная деятельность приводит к появлению всплеска колыханий нейронов. Серым веществом во сне на этом цикле выполняется практически та же деятельность, как и при бодрствовании.

Трансмиттеры моноамины, направляемые из верхней доли ствола в кору головного мозга, не ощущают подобной энергичности. В результате поставка материала от таламуса в кору осуществляется, хотя человек ее принимает как сновидения.

Какой участок мозга отвечает за сновидения

Такой феномен, как ночной отдых, достаточно давно вызывает интерес у многих ученых. Ранее такими известными философами, как Гиппократ и Аристоталь, также предпринимались попытки в познании сновидений. В 20 столетии российскими учеными Бехтеревым и Павловым были проведены исследования по этой теме. Также ученых интересовал участок серого вещества, который отвечал за сновидения.

Сегодня в центральном отделе нервной системы человека определена зона ответственная за бодрствование и отдых. Этот участок называют ретикулярной формацией ведущего ядра мозгового ствола, который представляет паутину множества нервных клеток, охваченную волокнам, проходящими от чувствительных основ органа.

В данном месте присутствует 3 вида нервных клеток, вызывающих разные биологические действующие элементы. Одним из них является серотонин. По мнению ученых, он осуществляет перемены в органе, вызывающих сновидения.

Многочисленные разработки показали, что при остановке производства серотонина возникает бессонница хронической формы. Так, был выявлен факт, что ретикулярная формация, являющаяся зоной центра, способна отвечать, как за ночной отдых, так просыпание. Притом что механизм, который вызывает поднятие, может преобладать над структурой, отвечающей за вызов сна.

Исследования Балкина и Брауна

Сновидения, похоже, относятся к интересному явлению, что случается с человеком при ночном отдыхе. Цель исследований, которые проводили Балкин и Браун – установить зону в мозге, где в период сновидений возникает наибольшая функциональность.

Чтобы определить, что происходит с мозгом и интенсивность его кровотока, учеными была использована позитронно-эмиссионная томография. В период бодрствования работает префрантальная кора органа, а когда человек спит – активна лимбическая система, которая контролирует чувства, эмоции, память.

Разработки Брауна и Балкина также показывают, что главная зрительная зона коры мозга не работает во время сна. При этом действует экстрастриальная кора центрального отдела, являющаяся визуальной областью органа, способная обрабатывать информацию о сложных объектах (лица).

Исследования из Вискинского университета

Учеными при исследовании была идентифицирована область серого вещества, отвечающая за сновидения. В опыте участвовало 46 добровольцев. В период отдыха испытуемым отмечали электрические волны мозга лабораторным путем. Использовалась электроэнцефалография, чтобы изолировать области нервных клеток, взаимосвязанные с видениями, независимо от цикла.

Людей поднимали время от времени и спрашивали, что они видели, когда спали. Предоставленную информацию сопоставляли с электрической работой органа.

В последствие, по данным ЭЭГ было выявлено, что в период сна происходит понижение низкочастотной работы в отдельной задней части коры органа, которое связано с появлением видений. А когда возникало возрастание активности, то ничего не снилось.

Когда испытуемые рассказывали, что им сниться, нейронные зоны все время активировались и наоборот инактировались при докладе об отсутствии сна. И свободно от обычных преобладаний отдыха, присутствовали в задней горячей зоне, которая состоит:

из затылочной коры;
прекунеуса;
задней поясной извилины.

Ведя наблюдения, как работает этот участок, учеными было предсказано, что участник эксперимента расскажет о видениях, когда проснется. На основании этого ученые сделали вывод, что эти области органа отвечают за регуляцию сна человека.

Как отключить мозг перед сном

Многим знакома такая проблема, что как только следует ложиться отдыхать, в голову начинают рваться мысли. Если не успокоить мозг, и каждый вечер претерпевать подобное состояние, то ежедневно будет нарушаться самочувствие.

Существуют методы, чтобы отключить мозг перед сном.

Понимать о необходимости отдыха ночью. Недостаточный сон способен вызвать много заболеваний, тревожность.
Следовать регулярного графика. Засыпать и подниматься по одному и тому же времени.
Отключить голову перед сном поможет ежедневный ритуал, например, по прочтению книги, но не в постели.
Делать записи нерешенных проблем и забот в течение дня.
Использовать кровать только для сновидений.
Создать приемлемую среду. Тишина, отсутствие света помогут расслабить орган.
Делать умственные упражнения, которые помогут выключить разум.

Если бессонница не перестала беспокоить, нужно обратиться к доктору.

Как зарядить мозг после сна на работу

Большинство никогда не думали о том, почему отдельная группа людей гиперактивна утром, а другие тратят много времени, чтобы войти в естественное рабочее русло. Разница в том, что первые начинают стимуляцию серого вещества рано.

Как разбудить мозг с утра и ощущать бодрость, существует много приемов.

принять прохладный душ;
начать утро с энергичной мелодии;
заставить работать разум поможет чтение за утренним кофе;
медитировать;
пить витамины;
делать физупражнения;
плотно завтракать;
заводить будильник, чтобы разбудить мозг.

Человеческий мозг – структура уникальная. Ранее предполагалось, что в период сновидений он отключается полностью. В ходе исследований выявлено, что эта гипотеза не имеет оснований, а, следовательно, исключается из фактов. Когда человек спит, происходит активация нейронных связей, отвечающих за функциональность организма в целом.