Быстрый сон: физиология и функции¶

Быстрый сон — это фаза сна, характеризующаяся высокой активностью головного мозга, быстрыми движениями глазных яблок, снижением мышечного тонуса (атонией) и яркими сновидениями. Открыт в 1953 году американским физиологом Натаниэлом Клейтманом и его аспирантом Юджином Азерински. Вместе с медленным сном (NREM) составляет цикл сна, который у человека повторяется 4–6 раз за ночь.

¶Физиология быстрого сна

На электроэнцефалограмме (ЭЭГ) во время быстрого сна регистрируются низкоамплитудные, десинхронизированные волны, схожие с паттернами бодрствования. Из-за этого фазу также называют «парадоксальным сном»: мозг активно работает, но тело полностью обездвижено.

Ключевые физиологические признаки:

• Быстрые движения глаз (саккады) — основной маркер фазы, наблюдаются под закрытыми веками.
• Мышечная атония — резкое падение тонуса скелетных мышц, вызванное торможением мотонейронов спинного мозга. Исключение составляют глазодвигательные мышцы и диафрагма.
• Вегетативная нестабильность — учащение пульса и дыхания, колебания артериального давления, нерегулярный сердечный ритм.
• Эрекция у мужчин и набухание клитора у женщин, не связанные с содержанием сновидений.

¶Нейрохимия и структура

За генерацию быстрого сна отвечают холинергические нейроны ретикулярной формации моста (варолиев мост) и среднего мозга. Активация этих клеток ацетилхолином запускает фазу, тогда как норадренергические и серотонинергические нейроны голубого пятна и ядер шва, напротив, тормозят её. Во время быстрого сна активность моноаминергических систем практически прекращается, что считается необходимым условием для консолидации памяти.

Фаза делится на два компонента:

• Тонический — устойчивые признаки: десинхронизация ЭЭГ, атония мышц.
• Фазический — короткие эпизоды: быстрые движения глаз, мышечные подёргивания, вегетативные всплески.

¶Функции быстрого сна

Точное назначение фазы остаётся предметом дискуссий, однако выделяют несколько подтверждённых функций:

1. Консолидация памяти. Быстрый сон закрепляет процедурную (двигательные навыки) и эмоциональную память. Исследования показывают, что лишение фазы ухудшает способность к обучению новым последовательностям движений.
2. Нейропластичность. В ходе фазы происходит реорганизация синаптических связей, «прореживание» лишних и укрепление значимых нейронных путей.
3. Эмоциональная разрядка. Сновидения позволяют «перерабатывать» стрессовые переживания без физиологической реакции организма, что снижает уровень тревожности.
4. Развитие мозга. У новорождённых быстрый сон занимает до 50–80 % всего сна (у взрослых — 20–25 %). Это связывают с интенсивным созреванием нервной системы.

¶Сновидения

Около 80–90 % пробуждений из быстрого сна сопровождается отчётами о сновидениях. Сюжеты чаще эмоционально окрашены, иррациональны, но воспринимаются спящим как реальность. Считается, что сновидения возникают из-за хаотичной активации коры головного мозга импульсами из ствола, которые мозг пытается интерпретировать в связный нарратив. Длительность отдельных сновидений варьируется от нескольких секунд до 20–30 минут.

¶Нарушения

С дисфункцией быстрого сна связаны несколько расстройств:

• Нарколепсия — внезапное «впадение» в быстрый сон в дневное время, часто с катаплексией (внезапной потерей мышечного тонуса).
• Расстройство поведения в быстром сне (RBD) — отсутствие атонии, при котором человек «проигрывает» сновидения движениями, иногда травмируя себя или партнёра.
• Гипнагогические галлюцинации — яркие образы при засыпании, связанные с вторжением элементов быстрого сна в состояние бодрствования.

¶Эволюционное значение

Быстрый сон обнаружен у всех исследованных млекопитающих и птиц. У дельфинов и китов фаза протекает асимметрично: одно полушарие мозга спит «быстрым сном», другое остаётся активным для контроля дыхания. У рептилий и рыб гомологи быстрого сна не выявлены, что указывает на его позднее эволюционное происхождение, связанное с развитием неокортекса.

¶Источники

• Клейтман Н. «Сон и бодрствование» (Sleep and Wakefulness), 1963.
• Азерински Е., Клейтман Н. «Регулярно возникающие периоды глазной моторики и сопутствующие феномены во время сна», 1953.
• Jouvet M. «Парадоксальный сон как функция активации мозга», 1967.
• Siegel J.M. «Функции быстрого сна», Annual Review of Neuroscience, 2011.