Физиология и стадии сна человека¶

Сон — это естественное физиологическое состояние организма, характеризующееся сниженной реакцией на внешние раздражители, пониженной двигательной активностью и специфическими изменениями в работе головного мозга. У человека и млекопитающих сон представляет собой циклический процесс, в котором выделяют несколько фаз, закономерно сменяющих друг друга в течение ночи. Изучением сна занимается сомнология — раздел медицины и нейробиологии.

¶Цикличность сна

Сон человека не является однородным состоянием. Он состоит из повторяющихся циклов, каждый из которых длится в среднем 90–110 минут. За ночь у взрослого человека наблюдается от 4 до 6 полных циклов. В течение каждого цикла последовательно сменяются две основные стадии: медленный сон (non-REM, NREM) и быстрый сон (REM). Соотношение и продолжительность этих фаз меняются от цикла к циклу: в первой половине ночи преобладает глубокий медленный сон, а ближе к утру увеличивается доля быстрого сна.

¶Медленный сон (NREM)

Медленный сон занимает около 75–80 % всего времени сна. Он характеризуется постепенным замедлением активности мозга, снижением частоты сердечных сокращений, артериального давления и температуры тела. В зависимости от глубины и особенностей электроэнцефалограммы (ЭЭГ) медленный сон подразделяется на три стадии.

¶Стадия 1 (дремота)

Переходное состояние между бодрствованием и сном, занимающее около 5–10 % общего времени сна. На ЭЭГ регистрируются альфа-волны, сменяющиеся низкоамплитудными тета-волнами. Человек в этой стадии легко пробуждается, может испытывать гипнагогические галлюцинации (зрительные или слуховые образы). Мышечный тонус постепенно снижается, глазные яблоки совершают медленные плавающие движения.

¶Стадия 2 (лёгкий сон)

Самая продолжительная стадия медленного сна, занимающая около 45–55 % всего времени сна. Характеризуется появлением на ЭЭГ специфических паттернов — сонных веретён (сигма-ритм, 12–14 Гц) и К-комплексов. Мышечная активность снижается, температура тела продолжает падать. Пробуждение из этой стадии происходит относительно легко, однако человек может осознавать, что спал.

¶Стадия 3 (глубокий сон)

Ранее разделялась на стадии 3 и 4, но в современной классификации AASM (Американская академия медицины сна) объединена в одну. Занимает около 15–20 % времени сна, преимущественно в первой половине ночи. На ЭЭГ доминируют высокоамплитудные дельта-волны (0,5–2 Гц). В этой стадии человек наиболее устойчив к внешним раздражителям, пробуждение сопровождается дезориентацией и сонливостью. Именно в глубоком сне происходят основные восстановительные процессы: синтез гормона роста, репарация тканей, укрепление иммунной системы. Считается, что глубокий сон критически важен для физического восстановления организма.

¶Быстрый сон (REM)

Быстрый сон, также называемый парадоксальным, занимает около 20–25 % времени сна. Впервые был описан в 1953 году американским физиологом Натаниэлем Клейтманом и его аспирантом Юджином Азеренски. Название «парадоксальный» связано с тем, что при внешне глубоком сне (полное расслабление мышц) мозг демонстрирует высокую активность, сравнимую с бодрствованием.

¶Характеристики REM-фазы

Ключевые признаки быстрого сна включают:

• быстрые движения глазных яблок (отсюда название rapid eye movement);
• полная атония скелетных мышц (кроме глазодвигательных и диафрагмы) — защитный механизм, предотвращающий «проигрывание» сновидений;
• учащение пульса и дыхания, нерегулярный сердечный ритм;
• повышение артериального давления;
• активация лимбической системы и снижение активности префронтальной коры.

Именно в REM-фазе человек видит наиболее яркие, эмоционально насыщенные и запоминающиеся сновидения. Пробуждение в этот период почти всегда сопровождается отчётом о сновидении. По данным исследований, около 80 % пробуждений из быстрого сна сопровождаются воспоминанием сновидений, тогда как из медленного сна — лишь в 7–15 % случаев.

¶Функциональное значение фаз

Каждая фаза сна выполняет определённые функции. Медленный сон, особенно его глубокая стадия, обеспечивает физическое восстановление, выведение метаболитов из мозга (в том числе бета-амилоида, связанного с болезнью Альцгеймера), консолидацию декларативной памяти (факты, события). Быстрый сон, в свою очередь, участвует в консолидации процедурной памяти (навыки, умения), эмоциональной регуляции и обработке стрессовых переживаний. Некоторые исследователи полагают, что REM-сон играет роль в нейропластичности и развитии мозга, что объясняет его высокую долю у новорождённых (до 50 %).

¶Возрастные особенности

Структура сна существенно меняется с возрастом. У новорождённых сон фрагментирован, циклы короче (около 50–60 минут), а доля REM-сна достигает 50 %. К трём годам соотношение фаз приближается к взрослому, однако циклы остаются короче. У пожилых людей уменьшается доля глубокого сна (стадия 3), что приводит к более частым пробуждениям и снижению общей эффективности сна. Общая продолжительность сна также сокращается: если младенцы спят 16–20 часов, то взрослые — 7–9 часов, а пожилые — часто 6–7 часов с дневными дремотами.

¶Методы исследования

Основным методом изучения фаз сна является полисомнография — комплексная регистрация физиологических параметров во время сна. Она включает электроэнцефалографию (ЭЭГ), электроокулографию (ЭОГ), электромиографию (ЭМГ), электрокардиографию (ЭКГ), а также регистрацию дыхания и насыщения крови кислородом. На основе полученных данных специалист размечает гипнограмму — графическое отображение смены стадий сна в течение ночи. В 1968 году Аллан Рехтшаффен и Энтони Калес разработали стандартизированные критерии оценки стадий сна, которые в 2007 году были обновлены AASM.

¶Нарушения фаз сна

Расстройства, связанные с фазами сна, включают:

• Инсомнию — трудности засыпания или поддержания сна, часто связанные с нарушением нормального цикла;
• Нарколепсию — неврологическое расстройство, при котором происходит внезапное вторжение REM-сна в бодрствование (катаплексия, гипнагогические галлюцинации);
• Сомнамбулизм (снохождение) — возникает преимущественно в стадии 3 медленного сна, чаще у детей;
• Синдром обструктивного апноэ сна — остановки дыхания, приводящие к фрагментации сна и исчезновению глубоких стадий;
• Расстройство поведения в REM-сне — утрата мышечной атонии, при которой человек «проигрывает» сновидения движениями.

¶Гигиена сна

Для поддержания нормальной структуры фаз сна рекомендуется соблюдать регулярный график сна и бодрствования, обеспечивать достаточную продолжительность сна (7–9 часов для взрослых), избегать употребления кофеина и алкоголя перед сном, поддерживать в спальне темноту и прохладу. Нарушение циркадных ритмов (например, при сменной работе или джетлаге) приводит к дезорганизации фаз сна и снижению его восстановительного эффекта.

¶Источники

• Борбели А. «Тайна сна» / пер. с англ. — М.: Знание, 1989.
• Ковальзон В. М. «Основы сомнологии: физиология и нейрохимия цикла „бодрствование — сон“». — М.: БИНОМ, 2011.
• Rechtschaffen A., Kales A. A Manual of Standardized Terminology, Techniques and Scoring System for Sleep Stages of Human Subjects. — Los Angeles: Brain Information Service, 1968.
• Berry R. B. et al. The AASM Manual for the Scoring of Sleep and Associated Events: Rules, Terminology and Technical Specifications. — Darien: AASM, 2007.
• Walker M. Why We Sleep: Unlocking the Power of Sleep and Dreams. — New York: Scribner, 2017.