Наш сон состоит из двух фаз: быстрой и медленной. Быстрая фаза или REM-фаза получила свое название благодаря тому, что на этой стадии сна у человека наблюдаются характерные быстрые движения глазных яблок под закрытыми веками. REM – аббревиатура от Rapid Eye Movement, что в переводе с английского означает «быстрое движение глаз». REM-сон играет важную роль в поддержке нормальной работы организма. В том числе, фаза быстрого сна отвечает за работу нашего иммунитета, уровень стресса, продолжительность жизни. При этом REM-сон подвержен влиянию внешних факторов и достаточно уязвим.
Сон человека состоит из быстрой и медленной фаз, сменяющих друг друга
Структура сна
Сон человека – сложный циклический процесс, имеющий свою структуру и протекающий по определенному алгоритму. Ночной сон в норме включает 4-6 циклов, каждый из которых длится примерно от 70 до 110 минут. Эти циклы следуют друг за другом в определенной последовательности, при этом продолжительность различных стадий и фаз постепенно меняется.
Принято делить сон на две основные фазы — медленную или NREM — (non-rapid eye movement – нет быстрых движений глаз) и быструю. Медленная фаза занимает около 75% от всего времени сна, быстрая – до 25%.
Стадии сна
В фазу медленного сна входят три стадии: NREM1 (дремота), NREM2 ( поверхностный, легкий сон), NREM3 (глубокий сон), в фазу быстрого сна – одна. Внутри цикла может быть любая последовательность стадий, но заканчивается он всегда REM-фазой или быстрым сном.
Типичный «график» ночного сна здорового человека
В разных источниках можно встретить различные названия REM-фазы, в том числе:
- активный сон,
- десинхронизированный сон,
- парадоксальный сон,
- ромбэнцефальный сон,
- и, так называемый, «сон во сне».
Что такое быстрый сон?
Раньше было принято считать, что быстрый сон – это всего лишь та стадия ночного отдыха, во время которой мы видим сны. Однако на самом деле REM-сон принимает участие в регулировании множества важных процессов и функций в нашем организме – от развития мозга до обработки впечатлений, эмоций и даже способности обучаться.
Быстрый сон был впервые выделен в отдельную фазу в середине прошлого столетия, когда исследователи заметили, что в определенные периоды у спящих младенцев глазные яблоки под закрытыми веками быстро перемещаются из стороны в сторону.
Быстрый и медленный сон – сравнение фаз
Что происходит во время REM-фазы?
- глазные яблоки быстро двигаются под закрытыми веками – человек «просматривает» свои сны,
- дыхание учащается и становится нерегулярным,
- частота сердечных сокращений увеличивается (почти до уровня бодрствования),
- изменяется температура тела,
- повышается кровяное давление,
- усиливается мозговая активность (аналогична уровням бодрствования),
- повышается потребление мозгом кислорода,
- возникает сексуальное возбуждение,
- мышцы лица и конечностей подрагивают.
На данной стадии сна мозг наиболее активен, что подтверждается изменением его волновой активности на электроэнцефалограмме, поэтому именно в это время мы видим наиболее яркие и запоминающиеся сновидения.
В быстрой фазе сна большинство людей испытывают состояние временного паралича, когда головной мозг дает сигнал спинному мозгу прекратить движение рук и ног. Это отсутствие мышечной активности известно как атония. Исследователи из Дании выдвинули гипотезу, что атония – защитный механизм, мешающий человеку воплотить в жизнь воображаемые в сновидении действия и причинить себе вред. Однако теперь, когда ученые знают, что мы можем видеть сны и во время медленной фазы, когда наши мышцы не парализованы, эта гипотеза теряет силу.
Исследование сна – гипнограмма
REM-сон vs NREM-сон
Быстрый сон отличается от других стадий. На этапе медленного сна наши глаза не двигаются, электрическая активность мозга замедляется, и мы сохраняем некоторый мышечный тонус. Во время быстрого сна:
- волновая активность мозга больше похожа на бодрствование, чем на любую другую стадию сна;
- отмечается полная потеря мышечного тонуса по сравнению с частично сохраненным на стадиях медленного сна,
- люди легче просыпаются.
REM-фаза сна влияет на наши сновидения, эмоции, консолидацию памяти, развитие мозга
Когда наступает быстрый сон?
Медленный сон переходит в быстрый примерно через 60–90 минут после засыпания. В процессе ночного сна мы несколько раз проходим через все его этапы, включающие три стадии медленного сна, за которыми следует быстрый сон. С каждым новым циклом мы проводим все больше времени в REM-сне, причем его основная часть приходится на вторую половину ночи.
Почему быстрый сон важен для человека?
Каждая из стадий сна по-своему необходима нашему организму. Быстрый сон играет важную роль в формировании сновидений, памяти, обработке эмоций, правильном развитии мозга, подготовке к пробуждению:
- Сновидения. Большинство из них приходится на REM-фазу, и, хотя мы можем видеть сны на NREM-стадиях, обычно во время быстрого сна они более яркие, интересные и запоминающиеся.
- Эмоции. Наш мозг обрабатывает пережитые за день эмоции только во время быстрого сна. Иногда это происходит за счет ярких, приятных или, наоборот, пугающих сновидений. При этом активируется часть мозга, называемая миндалиной (миндалевидным телом) – она отвечает за эмоции, которые мы испытываем на протяжении дня.
- Консолидация памяти. Во время быстрого сна мозг обрабатывает полученные за день новые знания и двигательные навыки, фиксируя некоторые из них в памяти, сохраняя другие и решая, какие из них удалить. Исследование 2016 года, проходившее в Германии с участием здоровых подростков, показало, что лишение сна может увеличить риск формирования так называемых «ложных воспоминаний».
- Развитие мозга. Исследователи предполагают, что быстрый сон способствует интенсивному развитию мозга, поскольку новорожденные проводят большую часть своего сна в фазе быстрого сна. Доказательством этого также может служить следующее обстоятельство: живые существа, имеющие при рождении менее развитый мозг, например люди, собаки и коты, в младенчестве проводят в быстром сне больше времени, чем те, кто рождается с более развитым мозгом (лошади, птицы).
- Подготовка к бодрствованию. Быстрый сон, благодаря активации центральной нервной системы, может помочь нам подготовиться к пробуждению. Это объясняет, почему мы проводим все больше времени в фазе быстрого сна во второй части ночи и почему нам легче проснуться на этой стадии.
Протяженность быстрой фазы сна способна меняться в зависимости от возраста, циркадных ритмов и потребностей нашего организма
Какое количество REM-сна нам необходимо?
Все зависит от возраста. Быстрый сон больше всего необходим в младенчестве и детстве. Новорожденные проводят восемь часов в фазе быстрого сна каждый день. А во взрослом возрасте нам требуется в среднем всего два часа быстрого сна.
Продолжительность сна может меняться как в течение жизни, так и изо дня в день в соответствии с нашими биологическими и энергетическими потребностями. Время той или иной стадии сна способно варьироваться от ночи к ночи в зависимости от потребностей организма.
Исследования на животных и людях зафиксировали связь фазы быстрого сна с обучением:
- В опытах на крысах животные, изучавшие новый лабиринт, почти неделю после этого проводили больше времени в фазе быстрого сна по сравнению с контрольной группой.
- В исследовании, целью которого было изучение влияния сна на рабочую память студентов колледжей, испытуемые каждый день проходили два однотипных теста. Одна группа спала в промежутках между тестированием, а другая нет. Студенты из группы, которые спали в промежутках между тестами, выполняли последующий с более высокой точностью, и чем больше времени они проводили в фазе быстрого сна, тем правильнее были их ответы.
Исследователи из Университет Дьюка выяснили, что лишение человека быстрого сна препятствует формированию памяти и снижает способность обучаться
Что происходит, если человеку недостаточно REM-сна?
Интересное исследование провели в Университета Дьюка, США. Оно продемонстрировало, что лишение человека быстрого сна мешает формированию памяти: люди, проводившие в стадии REM-сна достаточное количество времени (в среднем – 1,5-2 часа в течение ночи), запоминали новую информацию быстрее тех, у которых общее количество быстрого сна было меньшим.
В общем и целом, сон влияет на самые различные аспекты нашего состояния здоровья, начиная от настроения и заканчивая состоянием иммунной системы. Когда человек не высыпается, он входит в состояние «недосыпа», которое проявляется:
- трудностью концентрации внимания в течение дня,
- повышенной дневной сонливостью,
- забывчивостью или плохой памятью.
Со временем хроническое недосыпание приводит к развитию серьезных заболеваний, таких как диабет, депрессия, ожирение, сердечно-сосудистые патологии.
Без достаточного сна наши когнитивные способности будут снижаться. Поскольку большая часть быстрого сна приходится на вторую половину ночи, рано встающие люди проводят в этой фазе меньше времени. Те, кто регулярно спит менее шести часов в сутки, испытывают те же нарушения рабочей памяти, что и люди, которые не спали две ночи подряд.
График нормального сна в зависимости от времени суток
Последние научные исследования, касающиеся быстрого сна
В Университете Спокан, штат Вашингтон, недавно было проведено исследование «Развитие зрения и становление мозга: влияние REM-сна». Его результаты были опубликованы в сборнике Science Advances. Они показали, что именно во время фазы быстрого сна в молодом мозге полученный во время бодрствования опыт активно преобразуется в прочные воспоминания и навыки. Это расширяет понимание потребностей ребенка в большем количестве сна и ставит под вопрос широкое использование лекарств, разрушающих фазу быстрого сна, таких как стимуляторы и антидепрессанты.
По словам профессора медицины Маркоса Фрэнка, в зрительном анализаторе по мере исследования окружающего мира происходят определенные изменения. Сохранить эти изменения позволяет активизация фермента ERK, которая происходит только во время REM-сна. Таким образом, нормальное развитие детского мозга и памяти, а также зрительного анализатора, возможно исключительно при достаточном количестве сна, и, особенно его быстрой фазы.
В Университете Тромсо, Норвегия, ученые провели исследование «Фаза быстрого сна у людей, состоящих в браке». Результаты опубликованы в Frontires in Psychiatry. Исследование показало, что фаза быстрого сна у состоящих в браке людей оказалась длиннее, чем у холостых и незамужних (76,5 минут против 62,8 минут). Возможно такое различие – следствие ощущения защищенности и более низкого уровня стресса у тех, кто состоит в браке.
В Университете Калифорнии было проведено исследование «Влияние алкоголя на быстрый сон человека». Ученые выяснили, что употребление алкоголя перед сном может нарушить цикл сна человека и его качество.
В США также провели ряд других аналогичных исследований, их результаты были противоречивыми. Некоторые исследователи сообщали, что алкогольная интоксикация не снижает общее количество быстрого сна, но снижает общее качество сна. В других исследованиях выявлено несколько случаев снижения продолжительности и качества быстрого сна после алкогольной интоксикации.
Алкоголь влияет на сон и другими способами. Например, он способствует появлению храпа и развитию апноэ сна. А также приводит к учащению ночных посещений туалета, в результате чего прерывается нормальный процесс сна и нарушается работа циркадных ритмов организма – наших внутренних часов, регулирующих время сна и бодрствования.