Сон. Біоритми

Ви дізнаєтесь про фази і стадії сну, а також про біоритми у житті людини

Чому виникають сновидіння? Який нейрогормон викликає сон? Як боротися з впливом зміни часового поясу після тривалого перельоту?

Як мозок людини може регулювати власну активність?

Ми часто підкреслювали визначальну' роль нервової системи, і особливо головного мозку, у регуляції різних функціональних систем організму. А яким чином контролюються функціональні стани самого мозку? Адже всі ми добре знаємо різницю між станами сну і неспання, відчуваємо, коли ми спокійні, збуджені або пригнічені. Всі ці різні стани пов’язані з різними рівнями активності головного мозку. Вони в свою чергу виникають внаслідок складної взаємодії між процесами збудження і гальмування, які постійно відбуваються у різних структурах самого мозку. Таким чином, головний мозок людини здатен до саморегуляції.

Особливо важливу роль відіграють сигнали, що надходять від стовбуру мозку до великого мозку, а також постійний обмін сигналами між таламусом і великим мозком (лшл. 9.12). Зокрема, у стовбурі мозку є зони активації і пригнічення (остання гальмує першу). Контроль активності мозку відбувається вже знайомим вам нейрогормональним шляхом. Пригадайте, зокрема, що саме у стовбурі головного мозку розташована ретихсулярпа формація, функція якої важлива для регуляції станів сну та неспання, а також рівня уваги (тема 7).

Що таке сон? Фази і стадії сну

Сон визначають як несвідомий стан, з якого людина може пробудитися під дією якихось подразників чи стимулів — найчастіше це дзвінок будильнику! Цим він принципово відрізняється від стану коми — патологічного стані' втрати свідомості.

Розрізняють два основних види сну, які мають не тільки кількісні, а і якісні відмінності. Так, під час сну постійно відбуваються переходи між фазами повільного (повільно-хвильовий, або синхронізований) та швидкого (парадоксальний, несинхровізований, або сон швидкого руху очних яблук) сну. Чому ці фази сну дістали такі назви і в чому полягає принципова різниця між ними?

Для дослідження функціонального стану головного мозку, а також діагностики певних захворювань широко використовується елсктроепцефалографія (ЕЕГ) — це метод реєстрації біопотенціалів головного мозку за допомогою багатьох електродів (мал. 9.13). В 1913 р. український нейрофізіолог В.В. Правдич-Немінський (1879-1952 рр.) в експериментах на собаках першим зареєстрував сумарну активність головного мозку за допомогою поверхневих електродів. Починаючи з 1950-х років цей метод був успішно застосований для дослідження змін електричної активності головного мозку під час сну. їх результати довели, що сон — це не однорідний стан, а навпаки він поділяється на різні фази і стадії, які характеризуються різною електричною активністю головного мозку. ЕЕГ при цьому реєструє електричні сигнали з різною частотою і амплітудою (мал. 9.13). Зверніть увагу, що на цьому малюнку чим менша висота стовпчика, тим глибший сон. Наприклад, стадія І фази повільного сну (ФПС) — це ще легкий сон, навіть дрімота, і людина в цей час може легко прокинутися. Під час стадії П ФПС пробудження теж настає досить легко, особливо при дії звукових подразників — це може бути дзвінок будильника або плач дитини. Стадії ІП і IV ФПС — це періоди найбільш глибокого сну, коли людині важко прокинутися. Якщо людину розбудити в цей час, то вона дезорієнтована, відчуває сонливість.

При засинанні швидкі коливання невеликої амплітуди — так звані альфа- і бета-хвилі, що характерні для стану неспання — поступово змінюються па більш повільні тета- і дельта-хвилі. Найвищою є частота бета-хвиль, що досягає 60—80 коливань за секунду. Вона характерна для стану неспання, зокрема виникає коли людина перебуває насторожі, в стані тривоги. Дельта-хвилі, що виникають під час стадії IV ФПС, мають найнижчу частоту — 3-4 і менше коливань за секунду. При цьому амплітуда дельта-хвиль зростає за рахунок їх синхронізації (ЕЕГ реєстрації

на мал. 9.14). Звідси походить назва цієї фази сиу — синхронізований, повільно-хвильовий, або просто повільний сон. Для фази швидкого сну (ФШС) характерна електрична активність, що мало відрізняється від стану неспання (мал. 9.14), тому такий сон ще називають парадоксальним або иесинхронізованим.

Як чергуються фази повільного і швидкого сну протягом ночі показано на малюнку 9.15. Бачимо, що це відбувається у формі циклів, при цьому тривалість ФШС зростає від приблизно 10 хвилин у першому, до 50 хвилин в останньому циклі. Вранці людина спонтанно прокидається як правило під час ФШС. Зверніть також увагу і на те, що стадія IV ФПС (найбільш глибокий сон) досягається лише у перші два цикли.

Крім показників ЕЕГ існують і інші важливі відмінності між фазами і стадіями сну. Під час ФШС спостерігаються швидкі рухи очних яблук, які можна зареєструвати із використанням елек-гроокулографії (ЕОГ реєстрація на мал. 9.15). Скорочення скелетних м’язів реєструють за допомогою електроміографії (ЕМГ для м’язів шиї па мал. 9.15). Під час ФШС зростає частота серцевих скорочень і частота дихальних рухів — майже до рівня неспання. Навпаки, під час ФПС тонус м'язів і інші функціональні показники (артеріальний тиск, частота дихальних рухів, швидкість метаболічних реакцій) досягають своїх мінімальних значень. Саме в ці періоди відбувається максимальне відновлення всіх функцій і можливостей організму, у чому і полягає важливе біологічне значення сну.

Повний «відпочинок» під час сну не стосується власне головного мозку (мал. 9.14), який продовжує обробляти отриману протягом дня інформацію, аналізувати і запам'ятовувати її. Активність мозку найвища під час ФШС. Саме в ці періоди зазвичай виникають сновидіння, хоча вони можуть бути і під час стадії І, коли у людини трапляються свого роду напівсонні дрімотні марення. Існує багато різних теорій щодо природи сновидінь, від класичних психоаналітичних (сновидіння як відображення позасвідомих мисленнєвих функцій) до сучасних, що наголошують на їх ролі у навчанні і консолідації пам'яті. Принаймні відомо, що сновидіння під час ФПС як правило не запам'ятовуються, тому що не відбувається їх консолідація у пам’ять.

Тривалість ФШС змінюється з віком, хоча причини цього залишаються не з'ясованими. Протягом доби у новонароджених дітей сумарна тривалість ФШС складає 8 годин, у молодих людей (20 років) — 2 години, і лише 45 хвилин у людей похилого

(70 років) віку. Загалом літні люди сплять менше, ніж молоді люди, їм важче засинати і вони легше прокидаються. В регуляції неспання і сну важливу роль відіграють гормони, і зокрема циклічні зміни протягом доби рівнів кортизолу і мелатоніну.

Надмірне нервове збудження, несприятливі навколишні умови (світло, шум, некомфортна температура середовища), вживання деяких препаратів заважають здоровому сну, і цього треба уникати, адже навіть тимчасове, а тим більше стійке безсоння має значні негативні наслідки для самопочуття і здоров'я людини. Для лікування безсоння є відповідні препарати, але вживати їх можна лише за призначенням і під контролем лікаря. Зловживання заспокійливими і снодійними препаратами, а також антидепресантами, на жаль, залишається поширеною проблемою в усьому світі.

Біологічні ритми

При вивченні різних функціональних систем людини ви напевно вже звернули увагу на те, що більшість, процесів життєдіяльності підлягають регулярним змінам. Біологічний ритм — це циклічна зміна тих чи інших показників (біохімічних, функціональних), що можуть відбуватися на різних рівнях організації живого — від молекул до екосистем. Пригадайте серцевий цикл, ритмічні дихальні рухи, перистальтику кишечнику або секрецію гормонів — в усіх цих процесах присутні ритмічні зміни.

Біологічні ритми контролюються як внутрішніми, так і зовнішніми факторами, відповідно розрізняють внутрішні і зовнішні біо-ритми. Епіфіз, або шишкоподібне тіло, що знаходиться у проміжному мозку, під контролем одного з ядер гіпоталамусу секретуе гормон мелатонін (тема 7). Продукція мелатоніну посилюється у темряві, що сприяє засинанню та регулює інші функції залежно від умов освітленості. Це приклад регуляції добового (або цир-кадного — від лат. circa — приблизно і dia — день, доба, тобто з періодом коливань приблизно 24 години) ритму, що є одним з найбільш поширених і важливих біоритмів. Як бачимо, цей ритм має внутрішнє походження (свого роду власний «біологічний годинник»), але він синхронізується зовнішнім фактором — рівнем освітленості. Без такої синхронізації внутрішній біоритм людини мав би період 28 годин. Існують більш повільні біоритми — наприклад менструальний цикл у жінок становить у середньому 28 днів (тема 11, мал. 11.5). На організм людини напевно впливають також сезонні і річні коливання зовнішніх факторів (тривалість світлої пори доби, температура повітря тощо).

Біологічні ритми можуть порушуватися. Найчастішими причинами цього у сучасному світі є робота у нічну зміну та швидка зміна часового поясу у результаті тривалого перельоту, що спричиняє розбіжність між біоритмом людини і часом доби. Відновлення їх синхронізації зазвичай займає декілька днів.

1.    Сон — це періодичний, несвідомий функціональний стан організму людини, під час якого відновлюються всі його функції І можливості, а також відбувається консолідація пам'яті.

2.    Розрізняють фази повільного та швидкого сну, які відрізняються за формою електричної активності головного мозку та глибиною сну.

3.    Біологічні ритми — це циклічні кількісні та якісні зміни у перебігу життєвих процесів, що можуть виникати на різних рівнях організації живого під дією внутрішніх та зовнішніх факторів.

Сон, фаза повільного сну, фаза швидкого сну, біоритми (внутрішні, зовнішні, циркадні).

1.    Що таке сон?

2.    Які фази сну ви знаєте? Чим вони відрізняються?

3.    Що таке сновидіння?

4.    Що таке біоритми І якими вони бувають?

Поясніть важливість дотримання певного режиму за відсутності природнього світлового дня (наприклад, на космічному кораблі чи підводному човні). ¹

1.    Ми зрозуміли, що головний мозок є центром регуляції поведінки людини І поведінкові реакції ґрунтуються на безумовних та умовних рефлексах, причому безумовні рефлекси є вродженими, а умовні - можуть формуватися та зникати протягом життя людини.

2.    Ми запам'ятали, що при формуванні умовних рефлексів у корі півкуль мозку утворюються тимчасові нервові зв'язки, І саме такі зв'язки є основою динамічних стереотипів, навичок, пам'яті.

3.    Ми довідались про механізми формування мовної функції людини, про те, що у мозку є декілька мовних центрів І що тільки людині притаманна друга сигнальна система, яка є основою абстрактного мислення.

4.    Ми дізналися про те, що сон - це такий несвідомий функціональний стан людини, під час якого відбуваються не тільки процеси відновлення організму, а й консолідація пам'яті.

5.    Ми усвідомили, що людина - біосоціальна Істота, І психологічна Індивідуальність кожного пов'язана як з вродженими особливостями перебігу нервових процесів (наприклад, тип ВНД), так і з середовищем, у якому відбувається формування особистості.

Це матеріал з підручника Біологія 8 клас Жолос