4.3: Етапи сну

Last updated

Oct 27, 2022
Save as PDF
- 4.2: Сон і чому ми спимо
- 4.4: Проблеми зі сном та розлади

Rose M. Spielman, William J. Jenkins, Marilyn D. Lovett, et al.
OpenStax

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Цілі навчання

Диференціювати REM і не-REM сон
Опишіть відмінності між трьома етапами не-REM сну
Зрозумійте роль, яку REM та не-REM сон відіграють у навчанні та пам'яті

Сон - це не рівномірний стан буття. Натомість сон складається з декількох різних етапів, які можна диференціювати один від одного за схемами активності мозкових хвиль, які відбуваються під час кожного етапу. Під час неспання наша активність мозкової хвилі переважає бета-хвилі. Порівняно з моделями мозкових хвиль під час сну, бета-хвилі мають найвищу частоту (13—30 Гц) та найнижчу амплітуду, і вони, як правило, демонструють більшу мінливість. Коли ми починаємо засипати, наша активність мозкової хвилі змінюється. Ці зміни можна візуалізувати за допомогою ЕЕГ і відрізняються один від одного як частотою, так і амплітудою мозкової хвилі. Частота мозкової хвилі - це скільки мозкових хвиль відбувається за секунду, а частота вимірюється в герцах (Гц). Амплітуда - висота мозкової хвилі (рис. 4.7). Сон можна розділити на дві різні загальні фази: швидкий сон і не-REM (NREM) сон. Швидкий рух очей (REM) сон характеризується стрімкими рухами очей під закритими століттями. Мозкові хвилі під час швидкого сну виявляються дуже схожими на мозкові хвилі під час неспання. На відміну від цього, не-REM (NREM) сон підрозділяється на чотири стадії, що відрізняються один від одного і від неспання характерними закономірностями мозкових хвиль. Перші три етапи сну - це сон NREM, тоді як четверта і заключна стадія сну - швидкий сон. У цьому розділі ми обговоримо кожен з цих етапів сну та пов'язані з ними закономірності активності мозкових хвиль.

На фотографії зображена людина спить. У верхній частині зображення накладена лінія, що представляє активність мозкової хвилі на п'яти етапах сну. Над лінією, зліва направо, він читає етап 1, етап 2, етап 3, етап 4 та етап 5. Амплітуда хвилі найвища на пізній стадії 2, а ближче до кінця стадії 3 через стадію 4. Довжина хвилі I довша від пізньої стадії 2 до стадії 4. — Малюнок **4.7** Активність мозкової хвилі різко змінюється на різних стадіях сну. (кредит «сплячий»: модифікація роботи Райана Ваарсі)

Етапи NREM сну

Коли ми починаємо засипати, ми входимо в сон NREM, а мозкові хвилі зменшуються в частоті і збільшуються в амплітуді. Перша стадія сну NREM відома як сон 1 стадії. 1 етап сну - це перехідна фаза, яка відбувається між неспанням і сном, період, протягом якого ми відриваємося до сну. За цей час спостерігається уповільнення як темпів дихання, так і серцебиття. Крім того, сон 1 стадії передбачає помітне зниження як загальної м'язової напруги, так і температури основного тіла.

З точки зору активності мозкових хвиль сон 1 стадії пов'язаний як з альфа, так і з тета-хвилями. Рання частина сну 1 стадії виробляє альфа-хвилі. Ці закономірності електричної активності (хвилі) нагадують моделі того, хто дуже розслаблений, але не спить, але вони мають меншу мінливість (більш синхронізовані) і відносно нижчі за частотою (8-12 Гц) і вище за амплітудою, ніж бета-хвилі (рис. 4.8). Оскільки індивід продовжує сон 1 стадії, спостерігається збільшення активності тета-хвилі. Тета-хвилі мають навіть нижчу частоту (4—7 Гц) і вище за амплітудою, ніж альфа-хвильові моделі. Відносно легко розбудити когось зі сну 1 стадії; Насправді люди часто повідомляють, що вони не спали, якщо вони прокинулися під час сну 1 стадії.

Графік має вісь y з міткою «ЕЕГ» та вісь x з позначкою «час (секунди). Покладені по осі y і рухаючись вгору - це етапи сну. Перший - REM, а потім етап 3 NREM Delta, етап 2 NREM Theta (сплячі шпинделі; K-комплекси), стадія 1 NREM альфа і пробудження. Діаграма по осі x - це Час у секундах від 2—20 з інтервалом 2 секунди. Кожна стадія сну має пов'язані довжини хвиль різної амплітуди та частоти. Щодо інших, «неспання» має дуже близьку довжину хвилі і середню амплітуду. Стадія 1 характеризується загальною рівномірною довжиною хвилі та відносно низькою амплітудою, яка подвоюється і швидко повертається до норми кожні 2 секунди. Етап 2 складається з подібної довжини хвилі, як етап 1. Він вводить K-комплекс від секунд 10 до 12, який є коротким сплеском подвоєної або потроєної амплітуди та зменшеною довжиною хвилі. 3 стадія має більш рівномірну хвилю з поступово зростаючою амплітудою. Нарешті, REM сон виглядає так само, як етап 2 без K-комплексу. — Малюнок **4.8** Активність мозкової хвилі різко змінюється на різних стадіях сну.

У міру переходу у 2 етап сну організм переходить в стан глибокої релаксації. Тета-хвилі все ще домінують над діяльністю мозку, але вони перериваються короткими сплесками активності, відомими як шпинделі сну (рис. 4.9). Шпиндель сну - це швидкий сплеск мозкових хвиль більш високої частоти, які можуть бути важливими для навчання та пам'яті (Fogel & Smith, 2011; Poe, Walsh, & Bjorness, 2010). Крім того, поява К-комплексів часто пов'язано зі сном 2 стадії. K-комплекс - це дуже висока амплітудна картина мозкової діяльності, яка в деяких випадках може виникати у відповідь на подразники навколишнього середовища. Таким чином, K-комплекси можуть служити мостом до більш високих рівнів збудження у відповідь на те, що відбувається в наших середовищах (Halász, 1993; Steriade & Amzica, 1998).

Графік має вісь x з позначкою «час» та вісь y з позначкою «напруга». Лінія ілюструє мозкові хвилі, з двома областями, позначеними «сплячий веретено» та «k-комплекс». Область, позначена «сплячий шпиндель», має зменшену довжину хвилі та помірно збільшену амплітуду, тоді як область з міткою «k-complex» має значно високу амплітуду — Малюнок **4.9** Стадія 2 сну характеризується появою як сплячих веретена, так і К-комплексів.

Сон 3 стадії NREM часто називають глибоким сном або повільним сном, оскільки цей етап характеризується низькою частотою (менше 3 Гц), високою амплітудою дельта-хвиль (рис. 4.10). Ці дельта-хвилі мають найнижчу частоту та найвищу амплітуду наших сплячих мозкових хвиль. За цей час частота серцевих скорочень і дихання людини різко сповільнюються, і пробудити когось від сну під час 3 стадії набагато важче, ніж на більш ранніх стадіях. Цікаво, що люди, які мають підвищений рівень активності альфа-мозкової хвилі (частіше пов'язаний з неспанням та переходом у сон 1 стадії) під час 3 стадії, часто повідомляють, що вони не відчувають себе освіженими після пробудження, незалежно від того, як довго вони спали (Стоун, Тейлор, МакКрей, Кальсекар та Ліхштейн, 2008).

Полісонограф а показує картину дельта-хвиль, які мають низьку частоту та високу амплітуду. Дельта хвилі зустрічаються в основному в стадії 3 сну. Діаграма b показує мозкові хвилі на різних стадіях сну, з виділеним етапом 3. — Малюнок **4.10** (а) Дельта-хвилі, які мають низьку частоту і високу амплітуду, характеризують (б) повільнохвильовий етап 3 і етап 4 сну.

Швидкий сон

Як вже говорилося раніше, швидкий сон відзначається швидкими рухами очей. Мозкові хвилі, пов'язані з цією стадією сну, дуже схожі на ті, що спостерігаються, коли людина не спить, як показано на малюнку 4.11, і це період сну, в якому відбувається сновидіння. Він також пов'язаний з паралічем м'язових систем в організмі за винятком тих, які роблять можливим кровообіг і дихання. Тому ніякого руху добровільних м'язів не відбувається під час швидкого сну у нормальної людини; REM сон часто називають парадоксальним сном через це поєднання високої мозкової активності та відсутності м'язового тонусу. Як і сон NREM, REM був залучений до різних аспектів навчання та пам'яті (Wagner, Gais, & Born, 2001; Siegel, 2001).

Діаграма А - це полісонограф з виділеним періодом швидкого руху очей (REM). Діаграма b показує мозкові хвилі на різних стадіях сну, при цьому етап «неспання» виділений, щоб показати його схожість з хвильовим малюнком «REM» в діаграмі А. — Малюнок **4.11** (а) Період швидкого руху очей позначається коротким червоним відрізком лінії. Мозкові хвилі, пов'язані з швидким сном, окреслені червоною коробкою в (а), виглядають дуже схожими на ті, що спостерігаються (б) під час неспання.

Якщо люди позбавлені швидкого сну, а потім дозволять спати без порушень, вони будуть проводити більше часу в швидкому сні, що здавалося б спробою окупити втрачений час у REM. Це відоме як відскок REM, і це говорить про те, що швидкий сон також гомеостатично регулюється. Окрім ролі, яку може відігравати швидкий сон у процесах, пов'язаних з навчанням та пам'яттю, REM сон також може брати участь у емоційній обробці та регуляції. У таких випадках відскок REM може фактично представляти адаптивну реакцію на стрес у недепресивних людей шляхом придушення емоційної виразності аверсивних подій, що відбулися під час неспання (Suchecki, Tiba, & Machado, 2012). Недосипання взагалі пов'язане з рядом негативних наслідків (Brown, 2012).

Гіпнограма нижче (рис. 4.12) показує проходження людиною етапів сну.

Це гіпнограма, що показує переходи циклу сну протягом типового восьмигодинного періоду сну. Протягом першої години людина проходить 1 і 2 стадії і закінчується на 3. У другу годину сон коливається на стадії 3, перш ніж досягти 30-хвилинного періоду швидкого сну. Третя година йде за тією ж схемою, що і друга, але закінчується коротким періодом неспання. Четверта година слідує за аналогічною схемою, як і третя, з трохи довшою стадією REM. На п'яту годину 3 етап вже не досягається. Стадії сну коливаються від 2, до 1, до REM, до пробудження, а потім повторюються з скороченням інтервалів до кінця восьмої години, коли людина пробуджується. — Малюнок **4.12** Гіпнограма - це діаграма стадій сну в міру їх виникнення в період сну. Ця гіпнограма ілюструє, як людина рухається через різні стадії сну.

Посилання на навчання

Перегляньте це відео про різні етапи сну, щоб дізнатися більше.

Мрії

Мрії та пов'язані з ними значення різняться в різних культурах та періодах часу. До кінця 19 століття австрійський психіатр Зигмунд Фрейд переконався, що сни представляють собою можливість отримати доступ до несвідомого. Аналізуючи сни, Фрейд вважав, що люди можуть підвищити самосвідомість і отримати цінне розуміння, щоб допомогти їм вирішити проблеми, з якими вони стикалися у своєму житті. Фрейд зробив відмінності між маніфестним змістом і латентним змістом сновидінь. Маніфестний зміст - це фактичний зміст, або сюжетна лінія, мрії. Латентний зміст, з іншого боку, відноситься до прихованого значення сновидіння. Наприклад, якщо жінка мріє про те, щоб її переслідувала змія, Фрейд міг стверджувати, що це представляє страх жінки перед сексуальною близькістю, при цьому змія служить символом чоловічого пеніса.

Фрейд був не єдиним теоретиком, який зосередився на змісті сновидінь. Швейцарський психіатр XX століття Карл Юнг вважав, що сни дозволяють нам втягнутися в колективне несвідоме. Колективне несвідоме, як описано Юнгом, є теоретичним сховищем інформації, якою він вважав, ділиться всіма. На думку Юнга, певні символи в сновидіннях відображали універсальні архетипи зі значеннями, схожими для всіх людей незалежно від культури або місця розташування.

Дослідниця сну і сновидіння Розалінда Картрайт, однак, вважає, що сни просто відображають життєві події, важливі для сновидіння. На відміну від Фрейда і Юнга, ідеї Картрайта про сновидіння знайшли емпіричну підтримку. Наприклад, вона та її колеги опублікували дослідження, в якому жінок, які переживають розлучення, кілька разів протягом п'ятимісячного періоду просили повідомити, наскільки їхнє колишнє подружжя було на думці. Ці ж жінки були пробуджені під час швидкого сну, щоб надати детальний звіт про зміст своєї мрії. Існувала значна позитивна кореляція між тим, наскільки жінки думали про своїх колишніх подружжя під час неспання та кількістю разів, коли їхні колишні подружжя з'являлися як персонажі у своїх мріях (Cartwright, Agargun, Kirkby, & Friedman, 2006). Останні дослідження (Horikawa, Tamaki, Miyawaki, & Kamitani, 2013) виявили нові методи, за допомогою яких дослідники можуть ефективно виявляти та класифікувати візуальні образи, що виникають під час сновидінь, використовуючи фМРТ для нейронного вимірювання моделей мозкової активності, відкриваючи шлях для додаткових досліджень у цьому площа.

Алан Хобсон, нейробіолог, приписують розробку теорії активації-синтезу сновидінь. Ранні версії цієї теорії припускали, що сни не були наповненими значенням уявлень про гнів, запропонованих Фрейдом та іншими, а були скоріше результатом спроби нашого мозку зрозуміти («синтезувати») нейронну активність («активацію»), яка відбувалася під час швидкого сну. Останні адаптації (наприклад, Hobson, 2002) продовжують оновлювати теорію, засновану на накопиченні доказів. Наприклад, Хобсон (2009) передбачає, що сновидіння може представляти стан протосвідомості. Іншими словами, сновидіння передбачає побудову віртуальної реальності в наших головах, яку ми могли б використовувати, щоб допомогти нам під час неспання. Серед різноманітних нейробіологічних доказів Джон Хобсон наводить дослідження усвідомлених снів як можливість краще зрозуміти сновидіння в цілому. Усвідомлені сни - це сни, в яких під час стану сну підтримуються певні аспекти неспання. У усвідомленому сні людині стає відомо про те, що їм сниться, і як такий він може контролювати зміст сновидіння (LaBerge, 1990).