Различия между медленным и быстрым сном - с точки зрения нейрофизиологии

Несмотря на то что спящий человек кажется неактивным, во время сна можно наблюдать самые разные виды активности. Фазы медленного и быстрого сна сильно различаются не только по физиологическим показателям, но также по таким формам поведения, как мышление, сохранение воспоминаний, и возникающим нарушениям сна.

В фазе медленного сна снижается температура тела, уменьшаются частота сердечных сокращений и кровоток, из-за потери жидкости вследствие потоотделения снижается масса тела, увеличивается выработка гормона роста. В фазе медленного сна мы ворочаемся в постели, натягиваем одеяло и совершаем другие движения. (Яркий пример такого поведения описан в разд. ниже «Клинические аспекты: Синдром беспокойных ног»).

Если человек говорит во сне или скрипит зубами, это свидетельствует о том, что он пребывает в фазе медленного сна. Как правило, во время медленного сна люди ворочаются и совершают удары руками и ногами. Некоторые даже встают и ходят — такое хождение во сне (сомнамбулизм) происходит в фазе медленного сна. Удивительно, насколько человек может быть активным в так называемом состоянии покоя! В фазе медленного сна у нас сохраняется мышечный тонус; мы можем спать в самых разных позах — стоя, сидя (именно так мы обычно спим на лекциях) или в любом из множества вариантов положения лежа.

Фаза быстрого сна не так богата событиями, как фаза медленного сна. В фазе быстрого сна прекращают работать механизмы регуляции температуры тела, поэтому температура тела снижается, становясь ближе к температуре воздуха. В этой фазе мы можем проснуться от холода или жары (или от того, что наше тело слишком холодное или слишком горячее) в зависимости от температуры в помещении. Это происходит из-за того, что в фазе быстрого сна температура человеческого тела приближается к температуре воздуха.

Для фазы быстрого сна характерны движения глаз, подергивания пальцев рук и ног, движения рта; у мужчин возникает эрекция. При этом наше тело парализовано — мы находимся в состоянии атонии. Отсутствие мышечного тонуса связано с тормозными сигналами, передаваемыми стволом мозга на управляющие движением мотонейроны спинного мозга. При исследовании сна в лабораторных условиях атония регистрируется на электромиограмме как отсутствие мышечной активности (см. рис. ниже).

Оборудование в лаборатории по изучению сна. Электронное оборудование (полисомнографическая установка) записывает сигналы, считываемые установленными на теле спящего человека электродами. А. ЭЭГ — разность потенциалов между электрически активной и электрически нейтральной (мочка уха) точками. Б. ЭМГ — разность потенциалов между двумя мышцами, например мышцей подбородка и мышцей горла. В. ЭОГ — разность потенциалов между глазом и электрически нейтральной (мочка уха) точкой

В фазе медленного сна поза отчасти сохраняется. В начале фазы быстрого сна тело животного обычно вытягивается из-за паралича мышц. На рисунке ниже представлены позы спящей лошади. Лошадь может спать стоя благодаря блокировке коленных суставов; также она может спать лежа с приподнятой головой. В это время лошадь пребывает в фазе медленного сна; когда тело лошади полностью вытягивается, это значит, что она перешла в фазу быстрого сна.

Дневной сон. Лошади обычно выбирают открытое солнечное место, чтобы немного поспать. Лошадь И.У. по кличке Леди Джонс демонстрирует три позы для сна. Вверху: фаза медленного сна — лошадь стоит, ее суставы заблокированы, а голова опущена вниз. В центре: фаза медленного сна — лошадь лежит с приподнятой головой. Внизу: фаза быстрого сна — отсутствие мышечного тонуса

Одним из объяснений подергивания глаз, лица и дистальных отделов конечностей в фазе быстрого сна является то, что движения в этих частях тела помогают поддерживать кровоток. Второе объяснение состоит в том, что мозг формирует координированные движения и настраивает нейронные сети, обеспечивающие производство таких движений. Такая деятельность особенно важна для младенцев, у которых еще не сформировался полноценный моторный контроль (Blumberg, 2015).

а) Клинические аспекты: Синдром беспокойных ног. «У меня всегда были сложные отношения со сном. Даже в детстве мне требовалось время, чтобы заснуть, — прежде чем отключиться, я много ворочался, пытаясь выбрать более комфортное положение. Но настоящие проблемы со сном возникли в юношеском возрасте... Сначала мои симптомы ограничивались небольшим покалыванием в ногах. Из-за этого я вертелся в постели, и мне было трудно засыпать. В конце концов я провел несколько дней без сна и дошел до состояния, в котором попросту не мог функционировать.

Я обратился к врачу, который назначил мне короткий курс снотворного (препарат бензодиазепинового ряда). Я смог выспаться — казалось, мой сон нормализовался. В течение следующего десятилетия у меня периодически возникали приступы покалывания в ногах, которые заставляли меня вертеться в постели и мешали спать. Со временем приступы возникали все чаще, а симптомы становились все более неприятными и выраженными. Я просто терпел покалывание, плохо спал и пытался справиться с последствиями...

Будучи студентом, я лечился у разных врачей. К сожалению, большинство из тех, к которым я обращался, не знали о существовании синдрома беспокойных ног (СБН) — они считали, что я «пытаюсь получить наркотики» или просто нахожусь в состоянии стресса. Я получил множество уничижительных комментариев и посчитал этот опыт оскорбительным и унизительным...

Заняв свою нынешнюю должность, я начал регулярно посещать врача и экспериментировать с лучшими препаратами. К этому моменту СБН существенно повлиял на мой сон. Ощущения в ногах были чем-то вроде сочетания боли в мышцах (примерно как после тренировки) и покалывания как после удара током. Симптомы на время отступали при потягивании, растирании или напряжении мышц, при изменении позы, но затем, в течение нескольких секунд, возвращались. Моя жена утверждает, что интервал между движениями на самом деле составляет 13-15 с.

Я делаю эти движения как во время бодрствования, так и во время сна. Попытка не двигаться многократно усиливает дискомфорт — примерно так же, как попытка не чесать сильно зудящее место. Симптомы усиливаются в вечернее и ночное время. Чаще всего мне трудно засыпать по ночам. Иногда я просыпаюсь примерно через час, и мне не удается снова заснуть...

Я готов рассказывать о СБН. Всегда, когда я разбираю сон и расстройства сна на лекциях о мозге и поведении, я нахожу время, чтобы рассказать о своем опыте борьбы с СБН. Время от времени студенты рассказывают мне о своих трудностях — я стараюсь представить им информацию и справочные материалы». (Стюарт Холл, доктор философии (Ph. D.), Университет Монтаны.) Синдром беспокойных ног (СБН) — это состояние, при котором человек испытывает неприятные ощущения в ногах, описываемые как ползание мурашек, покалывание, сдавливание или боль, часто сопровождающиеся периодическими движениями ног.

Неприятные ощущения могут возникать как в одной, так и в обеих ногах; иногда они также возникают в руках. СБН встречается примерно у 5% процентов населения, чаще у женщин, чем у мужчин. В легких случаях могут помочь массаж, физические упражнения, растяжка и горячие ванны. В более тяжелых случаях пациентам рекомендуют ограничить потребление кофеина и назначают помогающие заснуть препараты бензодиазепинового ряда.

СБН является трудноизлечимым (Wijemanne & Jankovic, 2015). Для его лечения часто используют L-ДОФА — препарат, применяемый при лечении болезни Паркинсона. Обнаружена взаимосвязь между СБН и плохим усвоением железа, в особенности клетками черной субстанции мозга. Некоторым пациентам помогли содержащие железо пищевые добавки. Одним из современных направлений исследования СБН является поиск способов улучшения усвоения железа клетками мозга.

- Вернуться в оглавление раздела "Нейрофизиология"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 25.10.2023