В течение цикла сна существует пять стадий сна. Ученые классифицировали стадии сна, основываясь на характеристиках мозга и тела во время сна. Стадии 1,2,3 и 4 классифицируются как "не-БДГ-сон", а пятая стадия - это БДГ-сон. Как правило, частоты и амплитуды мозговых волн с электроэнцефалограммы (ЭЭГ) используются для дифференциации различных стадий сна, наряду с другими биологическими ритмами, включая движения глаз (ЭОГ) и движения мышц (ЭМГ).
Не-БДГ-сон Цикла сна
Стадия 1 Сон
Стадия 1 цикла сна - это самая легкая стадия сна. Частота ЭЭГ мозга немного ниже, чем во время бодрствования. В скелетных мышцах присутствует мышечный тонус. Дыхание происходит с регулярной частотой.
Стадия 2 Сон
Стадия 2 обычно следует за стадией 1 и представляет собой более глубокий сон. Во время 2-й стадии сна спящий менее способен проснуться. Стадия 2 сна характеризуется "зубчатыми волнами" и веретенами сна.
Стадии 3 и 4 Сна – Глубокий сон
Стадия 3 и стадия 4 сна цикла сна являются постепенно более глубокими стадиями сна. Эти стадии сна также называются "Медленноволновым сном" (SWS), или дельта-сном. Во время SWS ЭЭГ показывает гораздо более медленную частоту с сигналами высокой амплитуды (дельта-волны). Спящего в СВС часто бывает трудно разбудить. Некоторые исследования показали, что очень громкие звуки, иногда превышающие 100 децибел, не разбудят некоторых во время СВС. По мере того как люди становятся старше, они проводят меньше времени в глубоком сне с медленными волнами и больше времени во сне 2-й стадии.
Медленный сон обычно называют глубоким сном, и он состоит из самой глубокой стадии NREM. На третьем этапе мы видим самые высокие пороги возбуждения, такие как трудности с пробуждением и так далее. После пробуждения человек, как правило, будет чувствовать себя довольно сонным, и когнитивные тесты, которые были проведены после пробуждения с третьей стадии, показывают, что в течение примерно получаса или около того, и по сравнению с пробуждениями с других стадий, умственная работоспособность умеренно нарушена. Это явление известно как инерция сна. Когда происходит недосыпание, обычно наблюдается резкий отскок медленного сна, что говорит о необходимости медленного сна. Теперь кажется, что медленный сон - это очень активное состояние, а не состояние покоя мозга, как считалось ранее. На самом деле, данные визуализации мозга показывают, что региональная активность мозга во время быстрого сна зависит от самого последнего опыта бодрствования
5-я стадия сна (БДГ-сон) Цикла сна
Стадия 5 цикла сна, или БДГ-сон, - это стадия сна, связанная со сновидениями. Это очень отличается физиологически от других стадий сна. ЭЭГ напоминает время бодрствования. Однако скелетные мышцы атоничны или не двигаются. Дыхание становится более прерывистым и нерегулярным. Частота сердечных сокращений часто увеличивается. Предполагается, что мышечная атония развилась для того, чтобы защитить человека от травм во время сна.
K-Комплексы и шпиндели сна
Активность шпинделя характерна исключительно для сна NREM, причем большинство из них происходит в начале и в конце сна NREM. Веретена сна активируют мозг в верхней височной извилине, передней поясной извилине, островковой коре и таламусе. Шпиндели сна имеют разную длину; с медленными шпинделями, связанными с увеличением активности в области, известной как верхняя лобная извилина, в диапазоне от 11 до 13 Гц, и быстрыми шпинделями, связанными с привлечением как гиппокампа, так и мезиальной лобной коры и сенсомоторных областей коры, обрабатывающих данные, в диапазоне от 13 до 15 Гц. На данный момент неясно, что подразумевается под этими веретенами сна, но есть надежда, что текущие исследования выявят их функцию.
Определение K-Комплексов
K-комплексы также являются исключительными для сна NREM и могут быть определены как одиночные длинные дельта-волны, длящиеся всего секунду. Подобно веретенам сна, они появляются автоматически на ранних стадиях сна, как правило, на второй стадии. Однако К-комплексы могут быть вызваны по желанию кратковременными звуками, такими как стук в дверь. Необходимо провести дальнейшие исследования K-комплексов, поскольку их функция в настоящее время неизвестна.
Сновидения во время сна
Во время быстрого сна участники исследования сообщили как об интенсивной яркости сновидений, так и об улучшении памяти о снах, которые произошли во время этой фазы, что говорит о том, что сновидения обычно происходят во время быстрого сна: мы знаем, что сновидения также происходят во время сна NREM; однако, по сравнению с этим, эти сны кажутся более обыденными. Мы также знаем, что сны, которые происходят во время NREM-стадии сна, обычно происходят после полуночи, что является периодом времени с наибольшей частотой быстрого сна. Это было обнаружено в ходе исследования, в ходе которого испытуемые дремали в течение определенных периодов времени, а затем их насильно будили: сон был разделен на дневной сон только в фазе быстрого сна
Здесь подразумевается, что возникновение быстрого сна не обязательно для сновидений, а скорее то, что фактические процессы, создающие быстрый сон, приводят к изменениям в опыте сна человека.
К утру, и из-за этих изменений, происходит подкорковая активация, сравнимая с той, которая происходит во время быстрого сна. Следовательно, в утренние часы на стадии NREM именно подкорковая активация вызывает сновидения.
Тонизирующее воздействие на большинство дыхательных мышц верхних дыхательных путей подавляется во время не-быстрого сна со следующими последствиями –
Из-за снижения внутриклеточного уровня кальция ослабленные мышечные сокращения вызваны ритмичной иннервацией. Мотонейроны гиперполяризуются при удалении тонической иннервации. В верхних дыхательных путях наблюдается "провисание".
Диафрагма, как правило, приводится в действие автономной системой и поэтому обычно не подвергается торможению без REM, и поэтому создаваемое давление всасывания остается неизменным. Таким образом, верхние дыхательные пути сужаются во время сна, что увеличивает сопротивление и делает поток воздуха в верхних дыхательных путях шумным и турбулентным. Как мы знаем, мы определяем, что человек спит, прислушиваясь к его дыханию: его дыхание становится отчетливо громче, как только он засыпает. Поэтому неудивительно, что повышенная склонность верхних дыхательных путей к коллапсу при дыхании во время сна приводит к храпу, который представляет собой просто вибрацию тканей в верхних дыхательных путях. Для людей с избыточным весом эта проблема усугубляется, когда они спят на спине, потому что избыточная жировая ткань может легко давить и закрывать дыхательные пути. Это может в конечном итоге привести к апноэ во сне.
Каждая стадия сна играет уникальную роль в восстановлении мозга и тела. Существует множество исследований, посвященных лишению сна, которые продемонстрировали, что лишение испытуемых определенных стадий сна цикла сна оказывает неблагоприятное воздействие на функции организма и мозга.