Что происходит с мозгом во время сна. Сон и деятельность мозга

Каждое живое существо на планете должно спать. Сновидение – это запутанная, но очень интересная тема, которую ученые никак не могут до конца разгадать. Продолжительность сна здорового человека должна быть от 6 до 8 часов.

Во время сна организм человека полностью отдыхает, память освобождается от бесполезной информации, тело насыщается новой энергией, а также возможна очистка организма от токсинов. Только, отдыхает ли мозг во сне – вот вопрос, который волновал ученых. После того как изобрели электроэнцефалограмму (ЭЭГ), стало возможно наблюдение деятельности не только всех органов, но и мозга во время ночного отдыха.

Вопрос о том, как функционирует орган во время сна, и какая область отвечает за сновидения, раскрыт только частично. Можно объяснить лишь некоторые моменты, которые происходят с организмом человека, когда он отдыхает. Активность мозга различается с учетом фаз, которые повторяются каждые полтора часа.

Циклы работы мозга во время сна

О том, как работает мозг во время сна, существует несколько мнений и теорий. До возникновения ЭЭГ считали, что во время ночного отдыха мозговая деятельность осуществляется медленнее, а через время и совсем перестает функционировать. После изобретения электроэнцефалограммы эту теорию оспорили и доказали, что мозг человека не отдыхает совсем, а даже, наоборот, в ночное время он работает активнее для того, чтобы подготовить организм к продуктивному дню.

Существует два цикла мозговой деятельности во время ночного отдыха:

Стадия медленного сна.
Быстрая фаза сна.

В медленной стадии общая температура тела человека понижается, в сером веществе постепенно замедляются и затухают колебания нейронов, замедляется сердцебиение, а также все мышцы максимально расслабляются.

За сновидения отвечает специальный отдел головного мозга – это гипоталамус. За рокировку толчков между нейронами в органе отвечают нейротрансмиттеры, которые выступают как химические проводники. Этот специальный отдел имеет нервные клетки, которые приводят к торможению производства нейтротрансмиттеров.

В быстрой фазе таламус возбуждается за счет холинергических рецепторов. Эти рецепторы возбуждаются благодаря ацетилхолину. Указанные клетки размещаются в верхней части варолиева моста и среднего ядра мозга. За счет стремительной деятельности этих клеток происходит всплеск колебаний нейронов. Для этого времени характерно действие и функционирование серого вещества так же, как и во время бодрствования.

Сновидения в медленную фазу

Так как многих ученых интересовало, отдыхает ли мозг во время сна, то были направлены все силы на выяснение этого, а также вопроса о сновидениях, которые возникают. Быстрая и медленная фаза за ночь чередуются между собой до 6 раз. То есть их смена происходит с периодичностью в 120 минут. Как правило, сновидения возникают с такой же периодичностью. Сновидением называют образные представления, которые возникают в процессе быстрого сна. Они могут проявляться бурно, яро и эмоционально.

В медленной фазе никаких сновидений не наблюдается, точнее, они есть, но насколько короткие и тусклые, что человек их просто не запоминает. Ее длительность составляет 80% ото всей продолжительности сна.

За этот период полностью расслабляются мышцы тела, замедляется сердечная деятельность, различные виды чувствительности практически сводятся к нулю, а мышление полностью прекращается.

Существует четыре стадии медленной фазы:

Дремота. В этой фазе происходит обдумывание всего, что произошло в течение дня. Мозг запускается, точнее, он все еще продолжает активно работать, и на подсознании все еще пытается найти выход из различных ситуаций и ответы на вопросы, которые человека волновали в течение дня.
Медленная глубина. Для этого времени характерны вспышки слуховой чувствительности, поэтому человека можно легко разбудить.
Переходная фаза.
Глубокий ночной отдых. Как раз в этой фазе осуществляется наибольшее расслабление мозга и происходит его восстановление. Человека сложно разбудить, так как спит он очень крепко. Для этой фазы характерны лунатизм и разговоры во сне.

Работа мозга в быструю фазу сновидений

Существует существенное отличие между двумя видами сна. Во время быстрого сна глазные яблоки человека начинают ускоренно двигаться под закрытыми веками. Исходя из этого, быструю фазу назвали еще БДГ-сном, то есть «быстрое движение глаз».

Второе отличие заключается в том, что активность мозга во сне в быстрой фазе возрастает, сердцебиение учащается, но мышцы продолжают быть расслабленными. Эта фаза у взрослых составляет 20% ото всего сна, в это время сон очень глубокий. Для младенцев он составляет 50%, а у пожилых людей – 15%.

Под воздействием дневных событий, вопросов и проблем, мозг в этой фазе анализирует полученную информацию и распределяет ее в необходимом порядке. Анализируя окружающую среду, мозг адаптируется к возникшим условиям.

Но неоспоримым является тот факт, что именно в быстрой фазе возникают самые яркие и красочные сновидения. Они генерируются в результате неравномерного торможения различных участков коры головного мозга. Во время сновидений человек может вспомнить о том, где положил какую-то забытую вещь, или решить сложную задачу. Это объясняется тем, что во сне активируется долговечная память, которая способна напомнить даже случайные впечатления и происшествия, что были в далеком прошлом.

Какой участок мозга отвечает за сны

Часть мозга, отвечающая за сновидения – серое вещество. Оно очень интересовало многих ученых. Познать сновидения пытались еще такие ученые, как Аристотель и Гиппократ, немного позже это изучали российские ученые Павлов и Бехтерев.

В ЦНС есть специальный отдел, что несет ответственность за отдых человека и его бодрствование. Этот особый участок имеет вид паутины из большого количества нервных клеток, что оплетены нервными волокнами, которые проходят через чувствительные зоны органа.

В сером веществе находится три вида нервных клеток. Именно они отвечают за различные биологические активные элементы. Одним из таких элементов считается серотонин. Ученные доказывают, что именно благодаря этому действующему элементу возникают сновидения из-за изменений в головном мозге.

Происходящие в мозге действия такие, как остановка производства серотонина, могут привести к бессоннице, которая приобретает хроническую форму. Именно это и доказало, что область центра может отвечать не только за отдых в ночное время, но и за пробуждение.

Мнение врачей

Специалисты утверждают, что для человека ночной отдых очень важен, а сновидения позволяют насытить организм положительными эмоциями и впечатлениями. Ни для кого не секрет, что головной мозг способен исполнять разнообразные функции. Важнейшей из них считается детоксикация, за которую ответственна глимфатическая система. Во время сна ее активность повышается в десять раз. За это время выделяются белковые соединения, которые могут предупредить такие заболевания, как синдром Паркинсона или Альцгеймера. Врачи утверждают, что на этот процесс орган затрачивает очень много энергии.

Перед сном врачи рекомендуют научиться отключать мозговую активность. Для этого требуется соблюдать определенный и постоянный график, а также обязательно создание необходимой атмосферы (например, выключенный свет и полная тишина). Также рекомендуется использовать кровать только для сна, а перед сном можно читать книгу.

Все млекопитающие и теплокровные существа на планете, и даже и птицы, должны спать. Это особенность организма, которую ученые не могут разгадать до конца и понять, как же она работает. Однако в 50-хгодах прошлого века была изобретена электроэнцефалограмма (ЭЭГ) - это методика, позволяющая следить за тем, что происходит с мозгом во время сна и другими органами и системами. При этом человек спит, его отдых не нарушается, что позволяет получить достоверные данные о функционировании тела.

Однако наиболее актуальным является вопрос о том, как происходит работа мозга во время сна. Ответы на него найдены только частично, но они могут объяснить некоторые важные процессы, происходящие при ночном отдыхе.

Активность по фазам сна

Раньше считалось, что в спящем состоянии активность мозга постепенно снижается, а потом и вовсе прекращается его деятельность. Однако появление ЭЭГ полностью опровергло эту теорию. Оказывается, что мозг во сне никогда не «дремлет», он проделывает титаническую работу, чтобы подготовить нас к последующему дню.

Когда мы спим, происходит прохождение через две основные фазы: медленного и быстрого сна. Медленный сон еще называют ортодоксальным или глубоким, именно из него начинается ночной отдых. После этого идет быстрая фаза, ее также именуют парадоксальной или фазой быстрого движения глаз.

Мозг во время сна ведет себя по-разному, в зависимости от того, через какую фазу он проходит. Рассмотрим более подробно, какой механизм действия нейронов в нем запускается в определенные моменты.

Мозг и медленный сон. Во время засыпания нейронные колебания в мозге постепенно затухают, все мышцы тела максимально расслабляются, сердцебиение замедляется, снижается давление и температура тела. За погружение в сон отвечает отдел мозга, называющийся гипоталамус. В нем есть группа нервных клеток, которые тормозят выработку нейротрансмиттеров (химических передатчиков, отвечающих за обмен импульсами между нервными клетками). Активизация этой группы нейронов мозга отвечает за начало ночного отдыха.
Деятельность мозга во сне быстрой фазы. Во время парадоксального сна возбуждение таламуса осуществляется холинергическими рецепторами, в которых передача возбуждения происходит посредством ацетилхолина. Эти клетки расположены в среднем мозге и верхней части варолиева моста. Их высокая активность ведет к тому, что появляется всплеск нейронных колебаний. Мозг во сне этой фазы выполняет почти такие же функции, как и при бодрствовании. Однако трансмиттеры моноамины, которые направляются в кору головного мозга из верхней части его ствола, такой активности не испытывают. Следовательно, передача информации от таламуса в кору происходит, но мы ее воспринимаем как сон.

Детоксикация во сне

Мозг во сне выполняет различные функции, но последние исследования подтвердили, что главной из них является детоксикация. По мнению экспертов, за этот процесс отвечает глимфатическая система, открытая всего несколько лет назад учеными. Как выяснилось во время экспериментов, проводимых на мышах, активность этой системы во время сна возрастает более чем в 10 раз. Процесс выведения вредных белковых соединений помогает предотвратить такие патологии, как болезнь Альцгеймера и Паркинсона. Происходит «очистка» следующим образом:

клетки, поддерживающие нейроны в головном мозге, во время сна уменьшаются в размере, они будто съеживаются;
межклеточное пространство увеличивается в мозговом веществе;
мозговая жидкость практически вымывает токсины, скопившиеся между клетками.

Как предполагают ученые, на детоксикацию мозг тратит много энергии. Возможно, он не может одновременно бодрствовать и «очищаться», и потому мы вынуждены проводить некоторое время во сне.

Достоверные данные по этому поводу будут известны только тогда, когда эксперименты начнут проводить на людях, а не на животных.

Другие функции

Несмотря на то, что детоксикацию ученые считают одним из наиболее важных открытий последних лет, кроме этой задачи мозг во сне выполняет и другие важные для организма функции.

Рассмотрим, какую именно работу он проделывает, и как она отражается на нашем самочувствии днем:

Подведем итоги

Мозг человека - это уникальная структура, возможности которой еще до конца не открыты. Если раньше считалось, что он полностью отключается во время сна, то сейчас известно, что это не так. В то время как мы отдыхаем, активируются нейронные связи, которые отвечают за различные функции нашего организма.

Полноценный сон важен для поддержания нормального физического и психологического состояния человека, потому ему нужно отводить положенное время.

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.

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.

Наш мозг во время сна полностью не прекращает работу ни на секунду. В то время как остальной организм отдыхает, мозговая деятельность продолжает функционировать. Пока мы спим, происходит восстановление энергии, очистка нашей памяти от лишней информации, даже очищение организма от токсинов. В каждой фазе активность мозга различается, все фазы проходят за полтора часа, так что мы повторяем их по несколько раз за ночь.

Отдых в разные периоды ночи очень отличается по активности мозга и по работе всего организма. Эти периоды различаются по времени, но весь цикл проходит за полтора часа.

Причем распределение фаз сна меняется ближе к утру:

За полтора часа ночью организм полностью проходит этот цикл, начиная от засыпания и заканчивая быстрой фазой. В течение ночи у мозга на сон таких циклов может быть несколько. Медики советуют, чтобы нормально высыпаться количество часов должно быть кратно этому циклу. Пробуждение в быстрой фазе считается самым полноценным для организма. Таким сном можно восстановить силы безо всяких антидепрессантов.

Что происходит с нашим телом и мозгом ночью мало кто представляет. Нам снятся сны, это еще одно подтверждение тому, что мозг не отключается во время сна, а продолжает трудиться. За время ночного отдыха наше тело полностью перезагружается и очищается от неважной информации.

За день мы получаем огромное количество информации. Работа мозга во время сна предполагает переработку всей этой информации, ее переосмысление и распределение.

Есть несколько важных функций, которые выполняет наша нервная система, пока мы спим:

Очень часто люди пытаются работать или учить что-то по ночам. На самом деле это далеко не лучшая идея. Во сне вы запомните лучше и переработаете те знания, которые получили за ночь.

Это позволит максимально ее использовать. Постоянное недосыпание приводит к отмиранию нейронов головного мозга.

Наш мозг по сути - огромный компьютер с большим количеством информации и сложной операционной системой. А ночью в нем происходит перезагрузка информации и распределение ее по папкам. Отключаться наш мозг не может, но очищение мозга во сне - вполне реально.

Какой человек не знает о значении здорового сна. Это не просто расслабление мышц и отстранение от реальности.

С нормальным отдыхом ночью мы получаем преимущества перед теми, кто не высыпается:

Это всего лишь немногие положительные стороны здорового сна. Полноценный отдых ночью - прямая дорога к долголетию.

Лучше всего польза ночного отдыха отражается в старой пословице: «Утро вечера мудренее». Наш мозг, снабженный миллионами нейронов, продолжает работать и во время отдыха. Но именно благодаря этой работе мы с утра чувствуем себя по-другому.

Пока мы отдыхаем и просматриваем яркие красочные сны, наш главный компьютер в голове работает. Он сортирует все, что мы узнали за день, помогает ответить на дневные вопросы и способствует запоминанию нужной нам информации.

Главная » Татьяна О » Что происходит с мозгом во время сна. Сон и деятельность мозга