Сон занимает огромную роль в жизни человека. В норме в состоянии сна мы должны проводить треть всей жизни. Однако, люди, особенно в наше время, часто вынуждены недосыпать. По результатам опроса, проведенного аналитическим центром НАФИ в 2019 году от недосыпания, страдали 32 процента россиян. В общем же отмечается, что от различных форм нарушения сна страдает от 30 до 48 процентов взрослых жителей развитых стран, причем почти у каждого третьего из этого числа бессонница принимает хронический характер.
Очевидно, что состояние, в котором мы в норме должны проводить столь значительное количество времени, важно для нашего здоровья. В этой статье я постараюсь обозначить как именно влияет сон на наш организм и ответить на вопрос почему важно поддерживать нормальный режим сна.
Сон - это особое генетически детерминированное функциональное состояние мозга и всего организма человека и животных, имеющее специфические отличные от бодрствования качественные особенности деятельности центральной нервной системы и соматической сферы, характеризующиеся торможением активного взаимодействия организма с окружающей средой и неполным прекращением сознаваемой психической деятельности. [В.М. Ковальзон, 1993]. Момент наступления сна связан со всецелым затормаживанием физиологических процессов, в следствии чего после сна человек чувствует себя отдохнувшим. Сон изучает относительно молодая наука сомнология, которая появилась в 70-е годы прошлого века, выделившись из нейробиологии. Особое развитие приобрела в последние годы и сегодня является одной из самых бурно развивающихся областей нейронаук.
Однако, не все состояния при которых у человека отсутствует сознание, но поддерживаются биологические функции можно назвать сном. Следует различать сон и сноподобные состояния (кома, сопора, наркоз, спячка и гипноз). Главным отличием является то, что сон вызван внутренними факторами, а сноподобные состояния – внешними. Кроме того, из состояния сна человек может самостоятельно выйти, особенно при внешнем воздействии.
МЕХАНИЗМ И СТРУКТУРА СНА
Фазы сна
В течении сна происходит поэтапная смена быстрого (БДГ) и медленного сна (ФМС). Медленный сон характеризуется замедлением дыхания и сердцебиения, длительность около 1-1.5 часов, всего выделяют три стадии медленного сна. Во время быстрого сна мы видим сновидения, мозг крайне активен, учащается дыхание и пульс, начинается активное движение глазных яблок. Продолжается 15-20 минут. В течение ночи медленный и быстрый сон последовательно сменяют друг друга 4-6 раз.
Фазы медленного сна:
ФМС-1(N1) – засыпание. Самая коротка фаза, длится от 5 до 10 минут. Тело начинает расслабляться, сердцебиение и дыхание замедляется. Человек находится в состоянии полудремы, его легко разбудить.
ФМС-2 (N2) – самая продолжительная фаза медленного сна, длиться в среднем около 50 минут, в общей же сложности человек проводит в ней половину всего сна. Характеризуется большей глубиной, чем предыдущая, прекращается движение глаз, однако слух в этот период наиболее чуток, поэтому может происходить пробуждение от звуков.
ФМС-3 (-4) (N3, -N4) – начало глубоко сна, то есть самой медленной фазы. Разбудить человека во время этой фазы сложнее всего. Продолжается от 20 до 40 минут.
После этого наступает фаза быстрого сна
В первом цикле наступает примерно через час-полтора и длится 10-15 минут. В каждом следующем цикле продолжительность быстрой фазы будет увеличиваться. В общем она составляет 20-30 процентов от сна. Во время этой фазы человек готовится к пробуждению, происходит всецелое увеличение двигательной и психической активности.
Причины столь сложного устройства сна до конца не установлены. На данный момент считается что это связано с процессами, происходящими во время этих фаз. Во время 2 фазы медленного сна происходит обработка воспоминаний и перевод их в долгосрочную память, в то же время происходит образование нейронных связей, в которых закладывается новая информация. Из этого вытекает что ключевой задачей медленной фазы сна является отсев и удаление ненужных нейронов, во время быстрой фазы сна происходит укрепление новых нейронных связей. Поэтому наиболее вероятной причиной такой архитектуры сна является оптимизация памяти и решение проблемы хранения информации. Потому становится понятна такая очередность фаз сна.
Уже на этом этапе исследования можно отметить почему полноценный сон так важен. Поскольку в течении сна быстрая фаза постоянно увеличивается, следовательно, и увеличивается объем запоминаемой нами информации. Если же происходит сокращение длительности сна мозг удаляет старые нейронные связи, не создавая новых или удаляя избыточное.
Механизм сна
Механизм сна - процесс, зависящий от работы множества центров. Механизм сна строго подчинен циркадианным ритмам и регулируется структурами промежуточного мозга, а именно гипоталамусом и шишковидным телом. Благодаря нашим биологическим часам регулируются и фазы сна. До конца механизмы не раскрыты, считается что причины сна имеет нервно-гуморальную природу.
Сон рождают нейромедиаторы, которые отвечают за торможение и активацию нервной системы. Если количество «тормозных» медиаторов недостаточно, то человек испытывает проблемы с засыпанием, а если наоборот, то с пробуждением. За процессы активации и торможения ответственна вегетативная система. Симпатическая отвечает за активацию, парасимпатическая за торможение.
Норадреналин является главным медиатором симпатической системы. Его выработка происходит в мозговом веществе надпочечников, а также в окончаниях симпатических нервов во время стресса, когда происходит торможение центров сна. Именно поэтому переживая стресс человек часто сталкивается с проблемами со сном.
Таламус также очень важен в регуляции сна, а именно смены сна и бодрствования, благодаря нему мы игнорируем посторонние шумы во время сна, смены температуры. Ядра таламуса имеют множество сильных реципрокных (двусторонних) взаимных связей с корой больших полушарий головного мозга. Эти связи образуют кругообразно замкнутые цепи, которые, связаны с регулированием сна и бодрствования. Таламус блокирует сигналы сенсорной системы, не пропуская их в кору больших полушарий, давая возможность коре головного мозга не концентрироваться на том, что происходит вокруг. Повреждение таламуса может привести к летаргическому сну или перманентной коме, или, наоборот, к бессоннице. На таламус влияет нейромедиатор орексин. Он попадает из гиппокампа в мозговой ствол, влияя на таламус. Отвечает за бодрствование и восприятие, при его отсутствии нарушается режим сна и бодрствования, т.к. происходит постоянное торможение. При недостатке орексина развивается болезнь – нарколепсия.
Чувство сонливости у нас вызывает нуклеозид аденозин, который вырабатывается вспомогательными клетками нейронов – астроцитами. При пробуждении концентрация аденозина растет. При достижении определенного уровня концентрации, а это происходит примерно через 16 – 20 часов после пробуждения, человек становится сонливым, поскольку аденозин вызывает гиперполяризацию нейронов, то есть снижает их пропускную способность.
Большую роль также занимает медиатор – ацетилхолин. Он отвечает за снижение уровня возбуждения, при необходимости отдыха, и возбуждает ЦНС при необходимости, то есть ацетилхолин – нормализатор. Его действие определяется концентрацией, при высокой концентрации происходит торможение синоптической передачи, при низкой – её ускорение. У людей, страдающих от Альцгеймера наблюдается низкий уровень ацетилхолина, сегодня большинство исследователей считают, что одной из важнейших функций ацетилхолина является запоминание информации.
Упрощенно, действие нейромедиаторов можно представить таким образом:
В период бодрствования происходит накопление аденозина, именно он и вызывает у нас сонливость. Сразу же после начала сна его уровень начинает снижаться, и мы погружаемся в глубокий сон. Во время глубокого сна происходит выработка ацетилхолина, возбуждается ЦНС, все физиологические процессы ускоряются и из глубокого сна происходит переход в быстрый. Далее в гиппокампе начинается выработка орексина, он взаимодействует с ацетилхолином и происходит пробуждение.
Это были нейромедиаторы ответственные за активацию, основной же нейромедиатор участвующий в торможении - гамма-аминомасляная кислота (ГАМК). Является ингибирующим медиатором. ГАМК соединяется с нервной клеткой, после чего в нервную клетку поступают ионы хлора, благодаря этому происходит торможение. ГАМК подавляет возбуждающие медиаторы. Это происходит постоянно, в том числе и вне сна, нейроны выделяют ГАМК и человек проще на чем-то сконцентрироваться. Недостаток ГАМК является одной из наиболее частых причин бессонницы, при его недостатке организм не может снизить уровень возбуждения, и человеку сложнее уснуть. Большинство средств от бессонницы направлены как раз на повышение уровня ГАМК, потому его часто называют самым важным нейромедиатором.
Подытоживая можно сказать, что механизм сна - это крайне сложная система, подчиненная действию множества факторов как внешних, так и внутренних.
Сам механизм и структура сна достаточно сложные. Он подчинен действию циркадианных ритмов, также важную роль имеют структуры промежуточного мозга, а также нейромедиаторы и нуклеозиды, которые регулируют сон и определяют момент его наступления.
ЗНАЧЕНИЕ СНА
Мелатонин
Центральное значение занимает гормон мелатонин. Мелатонин – гормон сна, который вырабатывается эпифизом, также в некоторых незначительных количествах в органах ЖКТ, а также на сетчатке. Секреция мелатонина происходит в темное время суток. Мелатонин синтезируется из триптофана посредством ацетилирования и последующего О-метилирования серотонина. Лимитирующим фактором в синтезе гормона служит активность фермента N–ацетилтрансферазы (NАТ), контролирующего образование предшественника – N–ацетилсеротонина, в дальнейшем при участии гидроксииндол–О–метилтрансферазы (ГИОМТ) превращающегося в сам мелатонин. Существует зависимость между выработкой мелатонина и возрастом человека, его выработка начинается еще в эмбриональный период, примерно в 3 месяца и достигает своего пика в 5 лет, далее идет последовательное снижение его уровня. Ритм секреции генерируется в головном мозге, при отсутствии зрительных ориентиров, периодичность сохраняется на уровне 24 часов, то есть соответствует циркадианному ритму. Выработка мелатонина зависит от продолжительности воздействия яркого света на человека, а именно яркий свет подавляет количество вырабатываемого мелатонина, как следствие имеется зависимость между количеством мелатонина и сезоном года. Доказано, что мелатонин оказывает влияние на синхронизацию репродуктивных функций у млекопитающих. Программирует циркадианную систему и определяет начало и окончание стадий развития организма, в том числе и полового созревания. На данный момент воздействие мелатонина на репродукцию человека не до конца изучено, но в Северном полушарии, особенно в умеренной и полярной зонах, наблюдается зависимость количества зачатий от сезона года, так пик приходится на весну и осень.
Непосредственно в поддержании циркадианных ритмов мелатонин никакой роли не играет, однако циркадианные ритмы могут смещаться под его действием. Мелатонин вырабатываемый, как в избыточных, так и в недостаточных количествах приводит к сонливости. Однако, существует теория, согласно которой сдвиг циркадианных ритмов и наступления сонливости происходит из-за изменения внутренней температуры, которая также понижается при действии мелатонина.
Помимо регуляции циркадианных ритмов, мелатонин оказывает влияние на нервную систему, так он снижает уровень кортизола, то есть уменьшает уровень стресса, а также обеспечивает защиту клеткам мозга.
Также велика вероятность что мелатонин оказывает влияние на работу сердечно – сосудистой системы, однако исследования, изучающие данный вопрос проводились пока что только на животных, однако уже сейчас выявлены антигипертензивные свойства мелатонина, то есть он понижает артериальное кровяное давление.
Вот список результатов некоторых исследований, которые доказывают крайнюю перспективность исследования возможности применения мелатонина в лечении сердечно-сосудистых заболеваний.
1) мелатонин увеличивает церебральную реперфузию у крыс с экспериментальной артериальной окклюзией;
2) мелатонин уменьшает мозговой отек у крыс с экспериментальным инсультом;
3) мелатонин повышает нейропластичность в условиях стресса, вызванного экспериментальным инсультом;
4) при врожденной гипоплазии эпифиза повышается риск мозгового инсульта и инфаркта миокарда;
5) изменение иммунного статуса при инсульте, возможно связано с нарушенной ночной секрецией мелатонина;
Общее значение
Как упоминалось выше, сон улучшает психическое состояние человека, снижая уровень кортизола и аденозина. Происходит образование новых нейронных связей, что обеспечивает запоминание новой информации, а также удаляются старые ненужные нейронные связи. Сон играет важную роль в регулировании метаболизма нашего организма. Во время сна наш метаболизм замедляется. Недостаток сна может привести к ухудшению обмена веществ и уменьшению количества гормона лептина, который контролирует чувство насыщения и регулирует аппетит. Также, сон позволяет отдохнуть мышцам, в особенности сердечной мышце, во время сна пульс снижается до 40 в минуту, уменьшается нагрузка на сердце. В случае нарушения сна есть риск развития сердечно-сосудистых заболеваний. По результатам исследований Тюбингенского и Любекского университетов во время сна укрепляется сцепление между Т-лимфоцитами и молекулой межклеточной адгезии, которая обеспечивает прикрепление к другим клеткам, в частности к патогенным, то есть сон имеет большое влияние на иммунную систему.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Итак, в заключении можно отметить, что люди часто пренебрегают сном из-за чего наносят непоправимый вред своему здоровью. Без сна происходит ухудшение физического и психического состояния человека. Замедляется работа мозга, и ухудшается память. Увеличивается риск развития различных заболеваний, в том числе и сердечно-сосудистой системы. Потому сокращение продолжительности сна до 7 часов и меньше скажется на нашем организме самым негативным образом.
