Чому мозок «паралізується»: у чому наука про фазу швидкого сну (REM) і що з ним не так?
Сон – це не просто пасивний відпочинок. Це складний і активний процес, під час якого мозок проходить через різні стадії, кожна з яких має унікальний фізіологічний «відбиток». Одна з цих стадій — сон зі швидкими рухами очей (REM-сон), який характеризується яскравими сновидіннями, швидкими рухами очей і тимчасовою паралізацією тіла.
Ця фаза є частиною циклу тривалістю 90-110 хвилин. Середня доросла людина проходить цей цикл від чотирьох до шести разів за ніч. Він не є унікальним для людей. Дослідники спостерігали активність, схожу на REM-сон, в інших ссавців, птахів, деяких рептилій і навіть у деяких безхребетних. Однак конкретна роль цієї стадії у розвитку та пам’яті сильно відрізняється у різних видів.
У людей REM-сон становить близько 20-25% нічного сну дорослої людини. Для немовлят він ще важливіший: на нього припадає понад 50% часу сну. У міру того, як ніч прогресує, структура цієї фази змінюється. Початковий період REM-сну короткий і триває лише близько 10 хвилин. До останнього епізоду ночі тривалість може сягати 60 хвилин. У цей час мозок стає вибірковим. Він пригнічує реакцію більшість сенсорних сигналів. Батьки, що втомилися, можуть не прокинутися від гучних звуків. Однак специфічний звук плачу дитини швидко пробивається через цей фільтр.
Парадокс усвідомлених сновидінь
Якщо спостерігати за активністю мозку людини під час REM-сну, можна побачити дивовижні речі. Записи електроенцефалограми (ЕЕГ) показують низькоамплітудні високочастотні бета-хвилі. Ці хвилі такі ж, як ті, що спостерігаються, коли людина не спить і перебуває у стані уваги. Саме тому вчені іноді називають REM-сон “парадоксальним сном”.
Коли кора мозку активна, інші частини мозку поводяться інакше. Гіпокамп, важлива область для обробки пам’яті та просторової навігації, генерує високоамплітудні тета-хвилі. Ці ритмічні сплески відрізняються від фонового шуму інших стадій сну.
Очі також рухаються. Навіть коли вони закриті, вони рухаються нестабільними і непередбачуваними траєкторіями. Дослідники вважають, що ці рухи відбивають переміщення, що відбуваються уві сні. Ця кореляція також була помічена у мишей. Коли дослідники спостерігали за клітинами мозку тварин, які відповідають за рухи очей та орієнтацію голови, вони виявили прямий зв’язок. Активація цих клітин мозку передбачає напрямок руху очей. Цікаво, що така специфічна активація зорової кори під час REM-сну не відбувається, якщо людина, яка не спить, просто заплющує очі і рухає ними.
Тіло відключається
Можливо, найпомітнішою особливістю цієї стадії є атонія. Це тимчасовий параліч кістякових м’язів. Він не торкається всіх м’язів тіла. М’язи, що контролюють дихання та рухи очей, залишаються активними. Однак м’язи, що підтримують вагу та рух, перестають працювати.
Основна теорія свідчить, що це параліч є механізмом безпеки. Він фізично запобігає діям уві сні, дозволяючи людині втілювати свої сновидіння в реальності. Без цього механізму сновидіння про біг може насправді призвести до того, що ви вдаритеся об стіну.
Підтвердженням цього є яскраві сновидіння, про які повідомляють люди, що прокидаються під час REM-сну. Якщо ви прокинетеся в цей момент, ваші сни зазвичай бувають усвідомленими та сюжетними. Крім паралічу, у тілі відбуваються й інші зміни. Порушується регуляція температури тіла. Збільшується споживання кисню. Дихання стає нерегулярним. Спостерігаються коливання артеріального тиску. Також підвищуються рівні ацетилхоліну – нейромедіатора, що бере участь у консолідації пам’яті.
Навіщо потрібен REM-сон?
Точна мета REM-сну досі викликає суперечки. Існує сильна гіпотеза, що це пов’язано із розвитком мозку. Новонароджені входять у REM-сон безпосередньо, пропускаючи глибоку стадію сну без швидких рухів очей (NREM-сон), яку спочатку відчувають дорослі. Ця патерн зберігається приблизно до 3-місячного віку, коли циркадні ритми починають стабілізуватися. У віці 2 років частка часу, проведеного в REM-сні, знижується рівня дорослих.
Пам’ять та навчання також можуть бути залучені до цієї фази. Активність тета-хвиль у гіпокампі підтримує цю ідею. У дослідженнях на мишах блокування цих специфічних хвиль знижувало здатність до запам’ятовування. Це передбачає, що мозок використовує час REM-сну для обробки та зберігання денного досвіду.
Хто керує перемикачем?
Регуляція REM-сну включає координацію кількох областей мозку. Надхіазматичне ядро (СХЯ) розташоване в гіпоталамусі і діє як головний годинник. Воно контролює циркадні ритми та визначає, коли протягом циклу дня та ночі починається REM-сон.
Міст – це частина стовбура мозку, яка ініціює стан REM-сну. Певні області у мосту регулюють атонію та швидкі рухи очей. У той же час таламус блокує сенсорну інформацію з навколишнього середовища та ізолює сплячого. Нейромедіатор ГАМК, що виділяється з переднього гіпоталамуса, пригнічує ділянку мозку, пов’язані з збудженням. У той же час гіпокамп і мигдалики стають високоактивними, допомагаючи контролювати емоційний зміст снів та аспекти пам’яті.
Коли щось іде не так
Порушення в REM-сні можуть показати, наскільки вразлива ця система. Проблеми часто виникають у людей із депресією, зловживанням наркотиками, алкоголізмом чи порушеннями циркадних ритмів. Діагностика зазвичай включає полісомнографію. Цей тест відстежує мозкові хвилі, рівень кисню, рухи очей та тіла, частоту серцевих скорочень та дихання під час сну.
Нарколепсія – це захворювання, яке порушує цей баланс. Люди з нарколепсією часто входять у REM-сон надто швидко, пропускаючи глибокі відновлювальні стадії NREM-сну. Це може призвести до хронічної втоми та, в деяких випадках, до коротких періодів REM-сну вдень. У цих людей також часто розвивається атонія, яка називається катаплексією.
Іншим станом є розлад поведінки під час REM-сну (RBD). При RBD механізм паралічу не працює. Люди більше не стоять нерухомо, вони втілюють свої сни у дії. Вони можуть штовхатися, кричати або навіть бити уві сні. Це відрізняється від лунатизму, що відбувається під час фази NREM. RBD викликає особливе занепокоєння, оскільки часто є раннім індикатором нейродегенеративних захворювань. Дослідження показали сильний зв’язок між RBD та розвитком таких захворювань, як хвороба Паркінсона та різні форми деменції.
Кордон між сном і неспанням проникний. Під час REM-сну мозок активний, очі рухаються, а тіло нерухоме. Це стан контрольованого хаосу. Розуміння того, як працює ця фаза і що відбувається, коли вона переривається, дає ключі до того, як мозок підтримує себе, обробляє емоції та готується до наступного дня.
