Примерное время на чтение статьи: 12 минуты
Память и сон — два важных фактора, которые влияют на нашу жизнь, работу, учебу и здоровье. Память — это способность нашего мозга хранить, воспроизводить и использовать информацию, полученную из разных источников. Сон — это состояние покоя, в котором мы отключаемся от внешнего мира и входим в фазы сновидения и глубокого сна.
В этой статье мы узнаем о значении биологических часов для памяти, механизмах бодрствования и засыпания, различиях между фазами сна и феномене сновидений, изучим, как мозг улучшается во сне, как память и сон связаны между собой.
Значение биологических часов
Бодрствование и засыпание — это процессы, которые регулируются нашими «биологическими часами», или циркадными ритмами.
Циркадный ритм — это внутренние биологические суточные циклы, которые определяют, когда мы чувствуем себя бодрыми или сонными в течение суток, когда бодрствуем и когда спим. Он зависит от внешних факторов, таких как свет, температура, питание, физическая активность, социальные взаимоотношения и режим работы. Биологическими часами управляют специальные структуры мозга – гипоталамус и гипофиз, а работают они на основе специфических химических соединений: серотонина и мелатонина. На эти структуры также оказывает влияние уровень кортизола, от которого зависят настроение, стресс.
О работе цикла бодрствование/сон можно прочитать здесь
Биологические часы задают циклы более 100 различным физиологическим параметрам в теле человека. К примеру, температура человека вечером на 1-1,5 °C больше, чем в утренние часы. Ночью температура тела, частота сокращения сердца, частота дыхания снижаются. Такие функциональные изменения являются суточными, т.е. цикличными, что дало основание полагать, что они управляемы мозгом. На суточные ритмы оказывают влияние режим труда, социальные контакты, смена часовых поясов. Экспериментально установлено, что при перелетах на большие расстояния восстановление баланса между циркадными ритмами (период синтеза гормона мелатонина) и работой вегетативной системы требуется при изменении часового пояса на 1 час около суток. При этом первичность биологических часов является определяющей, заставляющей организм под них подстраиваться.
Отношение периода «бодрствование» и «сон» в пределах циркадных ритмов непостоянно. При увеличении периода бодрствования последующая фаза покоя укорачивается, т.е. средняя продолжительность циркадного ритма остается практически неизменной.
При интенсивной физической или умственной нагрузке в результате накопления усталости кратковременно фазы могут различаться от естественных значений, но в последующем благодаря ритмичности циркадных циклов достигается баланс во временных соотношениях активности и сна, многочисленных биологических факторов, к примеру, температурных и пищевых циклов.
Если супрахиазматическое ядро (СХЯ) гипоталамуса определяет работу циркадных ритмов, то связанные с ним вентромедиальные ядра гипоталамуса (ВМГ) регулирует температурные и пищевые ритмы, включая колебания уровней глюкозы и кортикостероидов в крови. Синхронизирует работу СХЯ и ВМГ зрительная система, ориентированная на режим светового дня.
Таким образом, биологические часы — это своеобразные времязадаватели физиологической работы нашего организма, сформировавшиеся в процессе эволюции.
Механизм бодрствования и засыпания
Когда мы бодрствуем, наш мозг активно работает, получая, обрабатывая и запоминая информацию. Когда мы засыпаем, наш мозг переходит в режим сна, при этом поддерживая посредством органов чувств, но в меньших объемах связь с внешним миром. Под действием важных внешних сигналов человек может проснуться, хотя процессы засыпания и сна могут проходить в присутствии шумов. Таким важным сигналом для органов слуха, к примеру, матери, может стать голос ребенка, мужа — голос жены, которые по шкале слышимости могут быть меньше уровня шума, доносящегося с улицы.
Направленное вовне внимание у человека, находящегося в стадиях бодрствования и сна, значительно меняется в каждый из этих периодов, что дает основания утверждать, что сон подразделяется на несколько стадий в зависимости от глубины пороговых сигналов, необходимых для пробуждения.
Фазы сна хорошо изучены с помощью электроэнцефалограмм (ЭЭГ), электроокулограмм (ЭОГ), электромиограмм (ЭМГ). Дело в том, что нейроны являются не только потребителем энергии, но и её генератором, т.е. имеют потенциал покоя и потенциал действия. Потенциал покоя, к примеру, пирамидных нейронов (в мозге много видов нейронов) составляет 50-80 мВ, а амплитуда их потенциала действия 60-100 мВ при длительности сигнала 0,5 — 2 мс. Потенциал действия возникает в области аксонного холмика и распространяется по всей структуре нейрона с его отростками. У каждого нейрона содержится от 100 00 до 1 000 000 000 синапсов. в которых эти потенциалы действуют в зависимости от содержания информационного сигнала. В каждом синапсе 25 медиаторов, комбинация которых определяет содержание и направленность следования информационных сигналов, в том числе возбуждающих или тормозящих сигналов).
Стадии сна характеризуются изменчивостью амплитуд колебаний нейронной активности. На схеме (ЭЭГ) видно, что в состоянии бодрствования преобладают α- волны с изменчивой амплитудой.
Любое повышение активности нейронов, обусловлено оно двигательными, сенсорными или мыслительными процессами, сопровождается их потенциалом действия. С помощью электроэнцефалограмм удается зарегистрировать активность ЦНС в период бодрствования, засыпания и сна, составить четкое представление фаз сна:
- W— бодрствование в расслабленном состоянии: преобладают α — волны с изменчивой амплитудой;
- A — переход от бодрствования ко сну: α-волны постепенно исчезают, эпизодически появляются все более длинные интервалы с очень мелкими v-волнами, т.е переход ко сну;
- В — засыпание и поверхностный сон: в конце этой фазы v-волны переходят в острые «вертекс-зубцы» длительностью 3-5 с, т.е. это начало стадии сна. Знание этого этапа очень важно для водителей автомобилей, когда мозг отключается и наступает момент потери управляемости транспортного средства в движении, сопровождающийся его вылетом на встречную полосу и аварией;
- C — поверхностный сон, характеризующийся тем, что человек не реагирует на слабые внешние сигналы, при этом в амплитуде колебаний появляются веретенообразные всплески β – волн, и К — комплексы;
- D — умеренно глубокий сон, в котором регистрируются δ – волны частотой 3-3,5 Гц;
- E — глубокий сон, характеризующийся медленными и синхронизированными колебаниями δ – волн с частотой 0, 7 – 1, 2 Гц и периодически возникающими α – волнами.
- БДГ — быстрый сон с яркими сновидениями.
Четыре стадии сна В, С, D, E называют медленноволновыми или синхронизированными фазами.
Первая фаза (В) — это легкий сон, в котором мы можем легко проснуться от любого раздражителя. Вторая фаза (С) — это сон с поверхностными сновидениями, в котором мы можем видеть фрагментарные образы или сцены. Третья (D) и четвертая фазы (E) — это глубокий сон, в котором мы полностью отключаемся от внешнего мира и восстанавливаем наш организм. Пятая фаза (БДГ) — это быстрый сон (десинхронизированный) с яркими сновидениями, в котором мы можем видеть реалистичные или фантастические сюжеты, а также двигать глазами, дышать неровно и изменять частоту сердечных и мышечных сокращений.
Таким образом, механизм засыпания является следствием действия мелатонина, замедляющего работу внутренних органов и переключающего их на работу по замкнутому и энергосберегающему циклу.
Сон и сновидения
Особый интерес при исследовании сновидений играет быстрый сон — фаза при выходе из глубокого сна, сопровождающаяся десинхронизацией работы органов, с характерными эпизодами быстрых движений глаз (БДГ) через сомкнутые веки, сокращения мышц лица или пальцев рук. Эту стадию сна называют сном с БДГ, а увеличивающуюся активность работы нервных клеток связывают со сновидениями.
Ночью последовательность циклов сна со стадиями В, С, D, E, БДГ – повторяется 3-5 раз в зависимости от его длительности. По мере приближения утра фаза глубокого сна (Е) уменьшается, либо вообще не достигается, а БДГ стадия (в средняя периодичность каждые 1,5 час. и продолжительность примерно 20 мин.) к утру становится максимальной. Для БДГ стадии характерны максимальная частота дыхания, сердцебиения, а также наблюдающаяся только в этой стадии эрекция полового члена, что объясняется разными сюжетами сновидений, в том числе романтическими.
Некоторые психические процессы также могут наблюдаться в фазе медленноволнового сна: разговор во сне, снохождение, ночные страхи ( у детей).
Таким образом, сновидения это следствие работы ассоциативных полей мозга в состоянии потенциала покоя, когда человек отключается от внешнего мира.
Спи, пока спится
Высказывание о том, что человек спит третью часть дня, т.е. 8 часов, не вполне точно. С возрастом соотношение фаз бодрствования и сна меняются: период бодрствования увеличивается, а время сна сокращается. Бабушки, жалея по утрам любимых внучат, как правило, приговаривают в ответ на их потягивания в постели: «спите, пока спится», понимая, что и сами хотели бы поспасть, но уже не могут.
Длительность сна ребенка в течение 15 дней после рождения может составлять 16 часов (БДГ – 8 часов), а после 70 лет – 5,75 часа (БДГ — 50 мин.), т.е. с возрастом общая продолжительность сна уменьшается в 2,8 раза, а стадии сновидений (БДГ) – в 9,8 раза. Тенденция сокращения длительности сна связана с уменьшением гормональной активности мозга, в частности объясняется старением гипофиза, т.е. гибелью в нём нейронов.
Тем не менее, сны снятся в любом возрасте, а помнят их далеко не каждый. Неконкретность снов, либо наоборот — отчетливость сновидений, воспроизводимых после пробуждения, зависит от того, в какой стадии сна проснулся человек. Люди, разбуженные в стадии БДГ, пересказывают их эмоциональнее и отчетливее, а разбуженные в медленноволновых стадиях сна, вспоминают сны более абстрактно, либо не помнят вовсе. Содержание снов людей, разбуженных в стадии БГД, как правило, насыщены сенсорными впечатлениями: образами, звуками, запахами.
Существенно различается разница в содержании сновидений первой и второй половины ночи. В первой половине ночи сны теснее связаны с событиями прожитого дня, что объясняется активностью обрабатываемых мозгом информационно насыщенных событий, содержащихся в нейронных связях. Такие сны, как правило, рациональны и увязаны с переживаниями человека. Часто они являются продолжением впечатлений от просмотренного на ночь фильма. К утру сны становятся все более причудливыми и фантастическими, что объясняется неконтролируемой и продолжающейся, но уже не под контролем сознания и целеполагания лобных долей, синаптической активностью. Образующиеся новые связи между нейронами в ассоциативных областях сопровождаются фантастическими сюжетами, а в памяти остаются и припоминаются последние (в пределах 5 минут) сновидения перед пробуждением.
Таким образом, сокращение продолжительности сна вызвано старением структур мозга, прогрессирующим после 50-ти лет у людей, не занятых умственной деятельностью.
Влияние сна на память
Многие хорошо помнят, как герой Евгения Леонова в фильме «Большая перемена» ухитрился заставить дочь вечером читать ему урок по истории, который тот намеревался выучить прямо во сне, объясняя: «Во сне учат, а у нас какие-то методы застарелые. Я сплю, ты читаешь, я запоминаю».
К сожалению, различные методики обучения во сне не работают. Припоминание после пробуждения только последних фрагментов снов подчеркивает несовершенство методик обучения во сне. Мозг в спящем состоянии работает хуже, чем в бодрствующий период.
Но Евгений Леонов в фильме у доски всё же смог на утро рассказать учителю Нестору Петровичу последние новости, которые услышал по радио пока засыпал. Действительно, если информация запоминается перед засыпанием, то спустя 8 часов она воспроизводится лучше, чем утром изученный материал, который пытаются припомнить вечером того же дня. Объясняется это тем, что ночью нет раздражителей, мешающих закреплению новых знаний в памяти. Заученный вечерний урок записывается на существующие нейронные связи и находится в кратковременной памяти, а новые синаптические связи, обеспечивающие её сохранность в долговременной памяти, еще не образовались. К утру вечерняя информация просто не успевает вытеснится из существующих нейронных связей, так как новые внешние раздражители ночью отсутствуют. При утреннем заучивании ситуация другая: в течение дня мозг воспринимает информацию от многих внешних источников, которая записывается поверх информации на существующих нейронных связях, вытесняя таким способом из кратковременной памяти старую информацию.
Вместе с тем, сон играет большую роль в таких процессах памяти, как консолидация, интеграция и очистка. Консолидация — это процесс, в котором кратковременная память переводится в долговременную память, то есть воспоминания укрепляются и становятся более устойчивыми. Интеграция — это процесс, в котором новая информация связывается с уже имеющейся в памяти, то есть воспоминания структурируются и организуются. Очистка — это процесс, в котором ненужная информация удаляется из памяти, то есть воспоминания фильтруются и оптимизируются.
Разные фазы сна влияют на разные типы памяти. Глубокий сон способствует консолидации декларативной памяти, то есть памяти о фактах и событиях. Быстрый сон способствует консолидации процедурной памяти, то есть памяти о навыках и действиях. Легкий сон и сон с поверхностными сновидениями способствуют интеграции памяти, то есть связыванию новой и старой информации. Очистка памяти происходит во всех фазах сна, но особенно в быстром сне, когда мозг избавляется от избыточной или нежелательной информации.
Таким образом, крепкий сон благоприятно влияет на консолидацию и интеграцию памяти, а также очищению её от неактуальной информации.
Как мозг улучшается во сне
Сон — это не только состояние покоя, но и активный процесс, в котором наш мозг продолжает думать, творить, решать проблемы. Во сне мы можем видеть сны, которые отражают наши переживания, эмоции, желания, страхи и фантазии. Одна из гипотез большого длительного БДГ-сна грудных и маленьких детей заключается в повышенной активности нейронных связей в этот период в ЦНС, так как маленькие дети получают меньше информации из окружающего мира, чем взрослые. Сновидения обеспечивают им внутреннюю стимуляцию и развитие нейронов, компенсируя недостаток внешних раздражителей.
Сны могут быть реалистичными или абсурдными, логичными или бессвязными, приятными или кошмарными. Сны могут иметь разное значение и функцию для нас, в зависимости от того, как мы их интерпретируем и используем.
Некоторые функции сновидений, которые были предложены учеными и психологами, это:
- психологическая функция: сны помогают нам обрабатывать наши эмоции, особенно негативные, и справляться со стрессом, травмами и конфликтами;
- когнитивная функция: сны помогают нам усваивать новую информацию, укреплять память, развивать творчество и решать проблемы;
- эволюционная функция: сны помогают нам подготовиться к возможным угрозам, тренировать наши реакции и повышать нашу выживаемость;
- социальная функция: сны помогают нам улучшать отношения, понимать других людей, развивать нашу эмпатию и коммуникацию. Рассказы об увиденных снах коллегам по работе, друзьям, помогают выстраивать взаимоотношения.
Мозг восстанавливается во сне. При больших умственных нагрузках метаболизм мозга увеличивается в сравнении с расслабленным состоянием, в котором он обычно пребывает, в 2,5 раза. Это значит, что при 16-ти часов бодрствовании и активной умственной нагрузке мозг потребляет 25% всей энергии, накапливаемой организмом . При возрастании в мозге потока энергии продукты метаболизма не успевают выводиться, так как обмен веществ между глиальными клетками и нейронами ограничен по скорости. Это приводит к увеличению содержания в мозге нейротоксинов.
Оптимальный период максимальной умственной и физической нагрузки ограничен 6-тью часами в день. При превышении этого порога остатки продуктов метаболизма — нейротоксины начинают тормозить биохимический обмен веществ и процесс удаления токсинов из нейронов, что приводит к отравлению мозга, нервному истощению, если сверх интенсивный период умственной деятельности сохраняется более двух недель подряд. Сон, как раз и выступает той запрограммированной биологической фазой, когда мозг и другие органы очищаются от токсинов и восстанавливают работоспособность клеток.
Память и сон: как улучшить
Чтобы улучшить память, нужно улучшать сон. Вот несколько советов, которые помогут вам достичь этой цели:
- Соблюдайте режим и условия для сна: ложитесь и вставайте в одно и то же время каждый день, избегайте сна днем, не пользуйтесь гаджетами перед сном, создайте комфортные условия для сна в своей спальне (темнота, тишина, прохлада, удобная подушка и матрас). Желательно, чтобы в спальне не было телевизора, компьютера. Любые внешние источники раздражений нарушают глубину, последовательность циклов сна, тем самым нарушают самочувствие человека.
- Следите за своим питанием: не переедайте перед сном, избегайте кофеина, алкоголя, никотина и других стимуляторов, употребляйте достаточно воды, включайте в свой рацион продукты, богатые магнием, кальцием, витамином B6, которые способствуют выработке мелатонина.
- Занимайтесь физической активностью, но не непосредственно перед сном, так как это может возбудить ваш организм. Физическая активность поможет вам снять стресс, улучшить кровообращение, укрепить иммунитет и настроиться на сон.
- Используйте релаксационные техники: перед сном практикуйте дыхательные упражнения, ароматерапию, массаж, прослушивание спокойной музыки или другие методы, которые помогут вам расслабиться и успокоиться.
- Тренируйте свою память: регулярно занимайтесь умственными упражнениями, такими как кроссворды, головоломки, ребусы, шахматы, настольные игры, изучение иностранных языков, чтение книг, запоминание стихов или песен. Это поможет вам поддерживать свои когнитивные способности, улучшать концентрацию, внимание, логику, воображение и творчество.
Вывод
Память и сон — это два важных аспекта нашей жизни, которые влияют на наше здоровье, благополучие и успех. Наступление сна регулируется биологическими часами. Сокращение продолжительности сна в возрасте вызвано старением структур мозга, прогрессирующим у людей, не занятых умственной деятельностью. Улучшая сон, мы улучшаем память и свою жизнь. Не забывайте о том, что память и сон — это не только процессы, но и результаты нашего образа жизни, поэтому старайтесь вести здоровый и активный образ жизни, радоваться каждому дню и каждому сну!
Надеюсь, эта статья была полезной для Вас!😊
Познайте свой мозг и улучшите память!💪
Записывайтесь на базовый курс обучения «Мнемотехника»❤️
