REM-фаза сна и её функции¶

REM-фаза сна — это стадия сна, характеризующаяся быстрыми движениями глазных яблок, низкоамплитудной электрической активностью мозга и полной атонией скелетных мышц. Впервые описана американским физиологом Натаниэлем Клейтманом и его аспирантом Юджином Азеринским в 1953 году. Данная фаза также известна как парадоксальный сон, поскольку мозг в этом состоянии проявляет активность, сходную с бодрствованием, при сохранении глубокого мышечного расслабления.

¶Характеристика и физиология

REM-фаза является одним из двух основных состояний сна наряду с медленноволновым (NREM) сном. В структуре ночного сна человека REM-периоды циклически чередуются с фазами медленного сна, образуя циклы продолжительностью около 90–110 минут. В течение ночи наблюдается от четырёх до шести таких циклов.

Ключевые физиологические признаки REM-фазы:

• быстрые движения глазных яблок (саккады);
• десинхронизированная электроэнцефалограмма (ЭЭГ) с преобладанием тета- и бета-волн;
• полная атония скелетной мускулатуры (за исключением глазодвигательных мышц и диафрагмы);
• учащение сердечного ритма и дыхания, их нерегулярность;
• колебания артериального давления;
• снижение терморегуляционной реакции (пойкилотермия).

Продолжительность первого REM-эпизода обычно составляет 5–10 минут, тогда как последние эпизоды перед пробуждением могут достигать 30–60 минут. У взрослого человека REM-сон занимает примерно 20–25% от общей длительности сна. У новорождённых эта доля значительно выше и достигает 50%, что связывают с интенсивным созреванием нервной системы.

¶Нейрохимические механизмы

Регуляция REM-фазы обеспечивается сложным взаимодействием структур мозга. Основную роль играют:

• голубое пятно (locus coeruleus) — источник норадреналина;
• дорсальное ядро шва — источник серотонина;
• педункулопонтийное и латеродорсальное тегментальные ядра — источники ацетилхолина.

Во время REM-сна активность норадренергических и серотонинергических нейронов резко снижается, тогда как холинергическая активность возрастает. Считается, что именно дисбаланс между холинергической и моноаминергической системами запускает переход в парадоксальный сон. ГАМК-ергические нейроны вентролатеральной преоптической области и другие структуры гипоталамуса участвуют в переключении между фазами сна.

¶Функции REM-фазы

¶Консолидация памяти

Наиболее изученной функцией REM-сна считается участие в процессах консолидации памяти, особенно процедурной (двигательной) и эмоционально окрашенной. Исследования показывают, что лишение REM-фазы ухудшает запоминание сложных моторных навыков и эмоциональных событий. Предполагается, что во время парадоксального сна происходит реактивация нейронных ансамблей, участвовавших в обучении, и их интеграция в долговременную память.

¶Эмоциональная регуляция

REM-сон играет роль в переработке эмоциональных переживаний. В ходе REM-фазы происходит «десенсибилизация» эмоционально значимых воспоминаний: повторная активация нейронных сетей без участия стрессовых нейромедиаторов (норадреналина) позволяет снизить эмоциональную окраску травматических событий. Эта гипотеза подтверждается наблюдениями, что люди с посттравматическим стрессовым расстройством часто страдают нарушениями REM-сна.

¶Развитие мозга

У новорождённых и детей раннего возраста REM-сон занимает непропорционально большую долю, что указывает на его роль в созревании центральной нервной системы. Парадоксальный сон обеспечивает эндогенную стимуляцию нейронов в период, когда внешние сенсорные сигналы ограничены, способствуя формированию синаптических связей.

¶Связь со сновидениями

REM-фаза ассоциируется с наиболее яркими и эмоционально насыщенными сновидениями. При пробуждении из парадоксального сна вероятность воспроизведения сюжета сновидения составляет около 80%, тогда как при пробуждении из медленного сна — лишь 10–20%. Однако сновидения возможны и в других стадиях сна, хотя они, как правило, менее образны и более логичны.

¶Нарушения REM-фазы

К расстройствам, связанным с REM-фазой, относятся:

• Нарушение поведения в REM-сне — состояние, при котором мышечная атония отсутствует, и человек «проигрывает» содержание сновидений физическими движениями. Часто связано с нейродегенеративными заболеваниями (болезнь Паркинсона).
• Нарколепсия — характеризуется внезапными вторжениями REM-сна в период бодрствования, катаплексией (внезапной потерей мышечного тонуса) и гипнагогическими галлюцинациями.
• Сонный паралич — кратковременная невозможность двигаться при засыпании или пробуждении, обусловленная сохранением атонии REM-фазы в состоянии бодрствования.

Диагностика этих состояний проводится с помощью полисомнографии — одновременной регистрации ЭЭГ, электроокулограммы, электромиограммы и других физиологических показателей во время сна.

¶Эволюционное значение

REM-сон присутствует у всех млекопитающих и птиц, однако его доля и характеристики различаются. У водных млекопитающих (дельфинов, китов) наблюдается однополушарный медленный сон, а REM-фаза либо отсутствует, либо сильно редуцирована. Эволюционная функция парадоксального сна до конца не установлена; среди гипотез — «обратное обучение» (удаление избыточных нейронных связей), терморегуляция и поддержание сенсорной стимуляции мозга.

¶Источники

• Ковальзон В. М. «Основы сомнологии: физиология и нейрохимия цикла бодрствование — сон». — М.: Бином, 2011.
• Siegel J. M. «REM sleep: a biological and psychological paradox». — Sleep Medicine Reviews, 2011.
• Walker M. P., Stickgold R. «Sleep-dependent learning and memory consolidation». — Neuron, 2004.
• Азеринский Е., Клейтман Н. «Regularly occurring periods of eye motility, and concomitant phenomena, during sleep». — Science, 1953.
• Hobson J. A., Pace-Schott E. F. «The cognitive neuroscience of sleep: neuronal systems, consciousness and learning». — Nature Reviews Neuroscience, 2002.