Значення сну в навчальних посібниках для студентів-біологів

Сон - це привілей, яким користується мало живих істот. У строго науковому розумінні сплять лише ссавці та деякі види птахів. Багато людей, здається, мають проблеми зі сном, незалежно від віку. Лабораторії сну намагаються з'ясувати причини цього, і відомі науково-дослідні інститути досліджують питання: "Чому ми спимо?", "Що таке сон?", "Скільки сну потрібно тваринам і людям?" Тощо.
Сон - це стан мозку, який обмежує свідоме усвідомлення навколишнього середовища, змінюючи організацію мозкової діяльності та відновлюючи нервові клітини. У той же час фізичні навантаження зводяться до мінімуму. Отже, схоже, сон є особливо інтенсивним станом відновлення організму. Дійсно цікавою фазою сну є швидкий сон, під час якого можуть виникати сни.

Історичний

У грецькій міфології бог сну ГІПНОС відповідав за приспання людей і тварин. Нібито він жив у похмурій долині, яку перетинала річка забуття. Трави, які, як вважалося, викликають сон, росли в саду його будинку. Сон також був тісно пов'язаний зі смертю, наприклад, брат Гіпноса був богом смерті ТАНАТОС. Погляд на сприйняття сну як на пасивний, неактивний стан був визначальним у наукових дослідженнях на цю тему до середини 19 століття. Перші експериментальні підходи до досліджень походять від ARNOLD KOHLSCHÜTTER (1883-1969) - так званих експериментів порогової тривоги. Відкриття електроенцефалограми людини (ЕЕГ) ХАНС БЕРГЕР (1873-1941) дозволило виміряти активність мозку в стані неспання та сну і, отже, початок емпіричних досліджень сну.

Класифікація сну

У 1968 році американські дослідники сну запропонували класифікацію різних стадій сну, яка досі є чинною. Процеси центрального нервового збудження мозку відображаються на ритмічну активність в ЕЕГ. На основі оцінки цих процесів збудження сон був розділений на дві фази Сон, що не є швидким (Глибокий сон) і Швидкий сон (Сутінковий сон).

Сон, що не є швидким (NREM-сон), поділяється на 4 етапи:
Етап 1:	Перехід між неспанням і сном (Очі повільно котяться, повільні статичні образи сновидінь)
Етап 2:	Час заснути (відсутність рухів очей, когнітивний вміст доступний при пробудженні)
Етап 3 і 4:	Сон повільної хвилі (відсутність рухів очей, відсутність вмісту)
REM-сон (REM = швидкі рухи очей) (швидкі рухи очей, послідовності сновидінь з галюцинаторним характером, посмикування м’язів, збільшення частоти серцевих скорочень та частоти дихання, ерекція пеніса, посилення вагінального кровотоку)

Розподіл і тривалість фаз сну різняться як у різних вікових групах виду (тривалість сну і, отже, тривалість і час сну зменшуються із збільшенням віку), а також серед різних видів. Наприклад, швидкий сон виникає у птахів лише тоді, коли вони кури. Тварини з мішечка та плаценти демонструють типовий режим сну для людини, що чергує фази сну як REM, так і не REM.

Неврологія сну

Завдяки сучасній технології імплантації найтонших мікроелектродів (проводів діаметром близько 32 мікрометрів) в окремі нервові клітини в будь-якій ділянці мозку, діяльність мозку під час сну та неспання тепер можна досліджувати точніше, ніж за допомогою ЕЕГ. Структура активності мозку в режимі швидкого та швидкого сну абсолютно різний, але постава та реєстрація стимулів навколишнього середовища однаково обмежені в обидві фази.

Під час Глибокий сон (не-швидкий сон) нейрони стовбура мозку перестають бути активними або лише дуже мало активні. У корі головного мозку активність нейронів знижується лише незначно. В основі великого мозку були виявлені «нейрони сну», які є дуже активними під час глибокого сну.

Під час Швидкий сон активність нейронів кори головного мозку та стовбура мозку нагадує стан неспання. Очевидно, що певні клітини стовбура мозку, "нейрони швидкого сну", відповідають за цей стан своєю діяльністю.

Загальне споживання енергії організмом дуже велике під час швидкого сну. Цей факт, серед іншого, пов’язаний із швидкими рухами очей, що відбуваються там. Чому рухаються очі, а не інші м’язи?
Трансмітерні речовини, що викликають рух м’язів (наприклад, ацетилхолін), інгібуються під час сну. Є лише короткі посмикування м’язів. Очні м’язи не страждають.
Під час швидкого сну частота пульсу та частота дихання коливаються так само, як коли ви не спите, регулювання температури тіла обмежується.

Функція сну

Чому недосипання шкодить здоров’ю?
У щурів експериментально спричинене недосипання призвело до збільшення частоти пульсу, збільшення споживання енергії, втрати тепла і, незважаючи на нормальне споживання їжі, в кінцевому рахунку до смерті.
У людей з депривацією сну можуть спостерігатися постійно зростаюча втома, зниження концентрації уваги, симптоми стресових реакцій, фази мікро-сну і, нарешті, нестримний сон.
Відомо, що посилений метаболізм створює вільні радикали (високореактивні фрагменти молекул), які можуть пошкодити або зруйнувати клітини. На відміну від інших тканин, мозок майже не виробляє нових клітин після народження. В даний час передбачається, що так звані репараційні ферменти відновлюють пошкодження, завдані нейронам вільними радикалами під час глибокого сну. Крім того, “старі” ферменти можуть бути замінені синтезом нових. Отже, сон має регенеративну функцію.

У швидкому сні інший механізм, здається, призводить до регенерації організму. Інгібування вивільнення або передачі передавачів у цій фазі сну забезпечує збільшення молекул рецепторів у клітинних мембранах та їх добру реакційну здатність у фазі неспання (дозрівання мозку) через ненапруження.
Дослідження на плодових мухах підтвердили, що регулярний відпочинок для відновлення функції передавача важливий не лише для ссавців. Також передбачається, що швидкий сон у дорослих використовується для обробки інформації, записаної протягом дня. Депривація сну в першу чергу впливає на роботу пам’яті. Особливо це позначається на навичках, засвоєних безпосередньо перед сном. Можна показати, що моделі збудження нейронів повторюються під час сну, що нещодавно з’явилося як нові враження. Імовірно, ці повторення гарантують, що інформація зберігається більш постійно.
Точного наукового пояснення важливості сну поки не дано.

Ритм сну і неспання

Тварини та люди мають певні ритми сну і неспання, на які впливає багато факторів, таких як B. Чергування світла і темряви, фактори зовнішнього середовища, внутрішні фактори, такі як вироблення гормонів та суб’єктивні умови, залежать. Наприклад, люди в Німеччині рано піднімаються, що також пов’язано з їхніми соціальними традиціями.
У процесі життя потреба у сні зменшується. Більш низьку потребу у сні в літньому віці часто називають розладом сну.
Захоплюючі враження незадовго до звичайного часу засинання можуть погіршити сон. Лабораторії сну вивчають можливі причини розладів сну та рекомендують різні методи лікування. Зараз визнано, що снодійні не є правильним способом вирішення проблем зі сном. Вони борються лише з явищем "неможливості заснути", але не з його причинами.
Поліпшення пам’яті та здатності до навчання під час сну залишається суперечливим. Хоча німецькі вчені виступають за це, на думку американських дослідницьких інститутів, це припущення є суперечливим.

Чи існують взаємозв'язки між розмірами тіла та тривалістю сну?
Дослідження на тваринах різного розміру показали більший час сну у дрібних тварин (наприклад, гризунів). Для порівняння, у слонів коротший час сну і менш глибокий сон. Оскільки у дрібних тварин набагато вища інтенсивність обміну речовин, перевагами сну, швидше за все, буде його енергозберігаюча функція. Сон і отриманий в результаті відпочинок організму дають змогу економити та накопичувати енергію. Після енергоємного періоду часу необхідна фаза відпочинку та релаксації, щоб зберегти та заощадити запаси енергії. Регулярне виникнення REM-фаз може запобігти надто низькій метаболічній активності, неодноразово переводячи організм в більш активний стан.
Ще одне припущення базується на передбачуваній реконструкції нервових клітин під час сну: передбачається, що більша інтенсивність метаболізму дрібних тварин і пов'язане з цим збільшення пошкодження клітин вільними радикалами призводить до необхідності більш тривалих ремонтних служб і, отже, тривалішого сну.