Физиология быстрого сна

Во время фазы быстрого сна, мы испытываем внетелесный опыт:
В некоторых отношениях, в том числе по характеру электроэнцефалограммы, фаза Бдг-сна, больше напоминает состояние бодрствования, чем состояние сна . Ряд других показателей физиологической активности во время сна с БДГ тоже сходен с аналогичными показателями, характерными для бодрствования: учащение и нерегулярность ритма сердца и дыхания, подъем кровяного давления, эрекция пениса.Во время стадии БДГ кровоснабжение мозга усиливается.По сравнению, с другими фазами сна.Очень активны зрительные зоны мозга, мозжечковая миндалина, генерирующая эмоции, гиппокамп, отвечающий за кратковременную память. Есть исследования, согласны которым,во время быстрого сна информация переписывается из кратковременной памяти гиппокампа в медиальную кору,отвечающую за долговременную память.Глаза совершают быстрые движения туда и обратно, как будто спящий за чем-то следит. В то же время БДГ-сон — это очень глубокий сон, при котором большая часть крупных мышц тела практически парализована. И все-таки именно во время этой фазы человек видит во сне яркие картины. Когда исследователи будили людей в середине этой фазы, почти все испытуемые говорили, что видели сны, и могли подробно передать их содержание. При пробуждении во время других фаз сна люди сообщали о сновидениях лишь в 20% случаев.Ученые связывают формирование сновидений с выработкой серотонина в головном мозге, поддерживающего развитие медленного сна: если количество его избыточно, и он не успевает вывестись из мозга до наступления фазы БГД, то сновидения не формируются, если же его мало, то сновидения нам гарантированы Первый период сна с БДГ длится около 10 минут, но в течение ночи продолжительность БДГ-фаз увеличивается, и они прерываются только наступлением 2-й фазы. Иными словами, спустя несколько часов сон становится менее глубоким. Взрослый человек, спящий ночью по 7,5 часа, обычно тратит на БДГ-сон от 1,5 до 2 часов. Исследования на кошках показали, что чередование «быстрого» сна с другими фазами определяется взаимодействиями между голубым пятном и специфической частью ретикулярной формации. Во время сна с БДГ нервная активность в ретикулярной формации усиливается, а в голубом пятне падает. Во время других фаз сна наблюдается обратное соотношение. Возможно, что между этими двумя областями мозга действует механизм обратной связи. Если нервные связи, действующие внутри ретикулярной формации, и связи, направленные от нее к голубому пятну, — возбуждающие, то повышение импульсной активности в конце концов должно активировать нейроны голубого пятна. Так могла бы начинаться фаза БДГ. И если при этом связи, действующие внутри голубого пятна, и связи, идущие от него к ретикулярной формации, — тормозные, то в конечном итоге будет заторможена и активность ретикулярной формации, и тогда фаза БДГ закончится Сон с БДГ, по-видимому, существует у всех млекопитающих. Вы, наверное, видели, как во время сна у кошки или собаки движутся глаза и одновременно подергиваются усы и лапы. У рептилий мы не находим «быстрой» фазы, но у птиц изредка наблюдаются очень непродолжительные эпизоды, напоминающие сон с БДГ. Эти отличия, возможно, означают, что «быстрый» сон характерен для более высокоразвитого мозга — чем сложнее мозг, тем большее место занимает БДГ-фаза. Однако среди млекопитающих как будто не существует никаких закономерностей, определяющих продолжительность сна с БДГ. У опоссума, например, он длиннее, чем у человека. У новорожденных детей на «быстрый» сон обычно приходится 50% всего времени сна, а у детей, родившихся раньше срока, — около 75%. Выяснить назначение этой парадоксальной фазы сна, когда мозг находится в возбужденном, активном состоянии, а тело парализовано, очень трудно. По мнению Фрэнсиса Крика и Грэма Митчисона , сон с БДГ — это, может быть, время, когда мозг «разучивается», забывает то, что он знал. Многие ученые полагают, что научение и память появляются тогда, когда определенные группы мозговых нейронов укрепляют свои взаимные связи и начинают функционировать как «клеточные ансамбли».
Научение всегда связано с реорганизацией прошлого опыта, и деятельность мозга во время «быстрой»фазы могла бы заключаться в том, что в этот период в чересчур перегруженных клеточных ансамблях ослабевают или вообще уничтожаются некоторые связи. Восприятие полностью выключено, никакие внешние раздражители не тревожат кору мозга.Стимуляция отдельных областей коры со стороны ствола мозга носит, видимо, случайный характер, резко отличный от воздействия зрительных или слуховых сигналов, и, возможно, способствует ослаблению ненужных связей. Этой же активностью мозга обусловлены и наши сновидения. Такого рода теория позволила бы объяснить и большую продолжительность БДГ-сна у младенцев. С точки зрения физиологии осознанные сны происходят во время так называемой фазы "быстрого" сна, или БДГ-фазы (БДГ - быстрое движение глаз). Как установлено, сон не является однородным состоянием. Его можно разделить на серии, каждая из которых состоит из нескольких фаз, или стадий (1, 2, 3, 4 и БДГ-фаза). Эти стадии отличаются друг от друга определенными физиологическими признаками. Первые четыре из них обычно объединяются вместе под названием "глубокого сна", при этом 3-я и 4-и стадия также называются Хотя это и является весьма упрощенной моделью происходящих в мозге во время сна процессов, исследованиями установлено, что наиболее яркие сновидения имеют место именно во время БДГ-фазы сна. Эта стадия характеризуется высокой активностью мозга, генерацией низкоамплитудных волн различных частот, подавлением тонуса скелетных мышц, сериями быстрых перемещений глазных яблок и мелкими случайными подергиваниями мышц. Стадии сна в течение ночи циклически следуют одна за другой.Первая БДГ-фаза сна обычно начинается после периода дельта-сна,примерно через 90 минут после того, как человек засыпает.Длительность БДГ-фазы составляет от 5 до 20 минут. В дальнейшем эта фаза повторяется приблизительно каждые 90 минут в течение всей ночи, при этом постепенно промежуток между окончанием одного периода "быстрого" сна и началом другого сокращается, а длительность самих периодов возрастает, доходя иногда до часа. Таким образом, большая часть БДГ-сна проходит во второй половине ночи.
Деактивация нейронов гиппокампа во время фазы быстрых движений глаз (БДГ) приводит к стиранию долговременной пространственной памяти. К такому выводу пришли специалисты Университета Макгилла в Монреале.
В основу исследования легли многолетние дискуссии научного сообщества о влиянии БДГ-сна, или парадоксального сна, на процессы запоминания. Несмотря на сотни проведенных работ, вопрос оставался открытым: традиционные техники эксперимента не позволяли успешно изолировать нейроны во время сна для проверки гипотезы. Представители Университета Макгилла использовали для этих целей оптогенетику — методику, разработанную в 2005 году.
Ученые помещали лабораторных мышей в среду с двумя объектами одинаковых объема и формы. Впоследствии к ним добавлялся новый предмет, закономерно вызывавший у грызунов исследовательское поведение. В период БДГ-сна отдельные нейроны, регулирующие активность гиппокампа — структуры мозга, ответственной за консолидацию воспоминаний, — подавлялись с помощью световых импульсов. На следующий день животные из экспериментальной группы оказались не способны узнать последний добавленный предмет.
При этом «выключение» клеток на фоне других стадий сна к таким результатам не приводило. «Ингибирование нейронов с аналогичной функцией вне БДГ-фазы никак не отражалось на памяти. Это подтверждает идею о том, что нейронная активность, в частности в период парадоксального сна, необходима для запоминания», — сообщил ведущий автор исследования Ричард Бойс.
О «решающем значении» БДГ-фазы заявил и соавтор работы Сильвен Уильямс. Открытие, по его словам, проливает свет и на проблему интегрирования различных типов воспоминаний — эмоциональных и пространственных. Ключевым условием этого механизма также может являться парадоксальный сон.
Каким образом было установлено, что осознанные сны происходят во время БДГ-фазы? Лаберж доказал это с помощью экспериментов, в ходе которых находящийся в состоянии осознанного сна человек преднамеренно двигал глазами. Во время сна большая часть мускулов человека парализована, чтобы мы не смогли реально совершать те движения, которые делаем в сновидениях. Однако глаза в этом состоянии свободно двигаются, и если вы произвольным образом перемещаете "глаза" своего тела из сновидения, физические глаза тоже перемещаются. Люди, которые работали с Лабержем, засыпали в лаборатории с подключенными к ним стандартными приборами для фиксирования показателей сна (мозговых волн, тонуса мышц и движений глаз). Как только они осознавали, что спят, начинали двигать глазами влево-вправо с весьма большой амплитудой. .Таким образом в записи, регистрирующей движения глаз, появлялась отметка, которую нельзя было спутать ни с чем другим. Анализы записей показали, что в каждом случае эти движения глаз, отмечающие время осознания человеком факта своего сна, появлялись во время БДГ-фазы сна. Кроме того, Лаберж проделал с помощью метода сигнализирования движениями глаз ряд экспериментов, в ходе которых была установлена интересная взаимосвязь между совершаемыми во сне действиями и физиологическими реакциями организма. Научиться видеть осознанные сны может практически каждый. Исследование индивидуальных различий людей не выявило таких аспектов личности человека или его познавательной способности, с помощью которых можно предсказать, как часто он сможет видеть такие сны.Единственный фактор, имеющий значение,-это способность запоминать сны.