Cosa succede al cervello in un sogno quando fai dei sogni. La natura dell'attività delle strutture cerebrali durante il sonno Quale emisfero è responsabile del sonno

Il sonno rimane uno dei più grandi misteri per le neuroscienze. Sebbene trascorriamo circa un terzo della nostra vita dormendo, questo processo è ancora in gran parte inesplorato. Ma fortunatamente, negli ultimi anni, gli scienziati sono stati in grado di compiere progressi significativi nello studio del circuito neurale del cervello responsabile del processo del sonno.

È generalmente accettato che il sonno sia composto da diverse fasi e che il processo quotidiano del sonno sia un'interazione di queste fasi, che avviene tramite un meccanismo molto complesso. Inoltre, le fasi del sonno sono influenzate da fattori come i ritmi circadiani, la temperatura corporea, gli ormoni, ecc.

Il sonno è molto importante per funzioni del corpo umano come concentrazione, memoria e coordinazione. A causa di un sonno insufficiente, una persona può avere difficoltà di concentrazione e velocità di reazione - infatti, la mancanza di sonno può portare allo stesso effetto negativo del consumo di alcolici.

Inoltre, il sonno è molto importante per lo stato emotivo di una persona. Ci sono sempre più prove che la mancanza di sonno aumenta il rischio di varie malattie cardiache e cardiovascolari, inclusi infarti, ictus, pressione sanguigna alta o bassa, nonché obesità o infezioni varie.

Il disturbo del sonno è uno dei problemi più comuni che colpisce circa 70 milioni di persone, la maggior parte delle quali non pensa nemmeno a quanto possano essere gravi le conseguenze.

Le malattie sopra elencate sono solo una piccola parte; la mancanza di sonno può portare anche alla morte: spese mediche, infortuni sul lavoro, perdita di produttività: tutto questo costa non meno di 100 miliardi di dollari. Scienziati di tutto il mondo hanno promesso di sviluppare nuovi modi per combattere la privazione del sonno e finora sono riusciti a mantenere la loro promessa.

attività cerebrale durante il sonno

Sebbene sembrerebbe che il sonno sia un processo passivo e un processo di completo riposo, in realtà richiede un'interazione molto attiva di varie parti del cervello affinché una fase del sonno riesca a succedere a un'altra.

Le fasi del sonno sono state scoperte negli anni '50 con l'aiuto dell'elettroencefalografia (EEG), quando sono state studiate le oscillazioni del cervello durante il sonno.

Sono stati studiati anche i movimenti degli occhi e degli arti. Gli scienziati hanno scoperto che durante la prima ora di sonno, il cervello subisce alcuni processi che portano a un rallentamento delle oscillazioni neurali. Questa fase del sonno, il cosiddetto "sonno lento", è accompagnata anche dal rilassamento muscolare, compresi i muscoli oculari. Riduce anche la frequenza cardiaca, la pressione sanguigna e la temperatura corporea. Se una persona viene svegliata in questo momento, ricorderà solo vari frammenti di pensieri e immagini, ma non l'intero sogno.

Nella mezz'ora successiva circa, il cervello cambia radicalmente nella sua attività. Il livello delle oscillazioni neurali corticali in questa fase del sonno è molto simile al livello delle oscillazioni di una persona sveglia. Incredibilmente, il periodo di maggiore attività neurale è accompagnato da atonia: tutti i muscoli del corpo umano sono paralizzati da una sorta di paralisi (rimangono attivi solo i gruppi muscolari responsabili della respirazione e del movimento degli occhi). Questa fase del sonno è chiamata sonno REM. Durante questa fase, una persona, di regola, vede sempre i sogni. La frequenza cardiaca, la pressione sanguigna e la temperatura corporea diventano più stabili. Gli uomini spesso sperimentano erezioni in questo momento. La prima fase del sonno REM di solito dura 10-15 minuti.

Per tutta la notte, le fasi del sonno ad onde lente e del sonno REM si alternano e ogni volta, fino al risveglio stesso, la fase del sonno ad onde lente diventa meno profonda e le fasi del sonno REM si allungano. La durata dell'una o dell'altra fase del sonno dipende in gran parte dall'età della persona. I bambini di età inferiore ai 7 anni dormono solitamente fino a 18 ore al giorno e in loro prevale la fase del sonno non REM. Man mano che i bambini crescono, iniziano a dedicare sempre meno tempo al sonno, anche la fase del sonno non REM viene significativamente ridotta. Ebbene, gli adulti possono dormire 6-7 ore al giorno, lamentandosi spesso di dover svegliarsi presto, mentre il sonno lento richiede loro pochissimo tempo.

Un esempio del processo del sonno

Le oscillazioni neurali di una persona di età compresa tra 20 e 25 anni registrate da un elettroencefalogramma (EEG) rallentano gradualmente e allo stesso tempo diventano più intense man mano che la persona entra nelle fasi più profonde del sonno non REM. Circa un'ora dopo, il cervello umano attraversa questo ciclo nella stessa sequenza, passando ogni volta necessariamente per la fase del sonno REM (evidenziato in viola nel grafico), durante la quale le oscillazioni neurali diventano intense come durante la veglia. Il corpo in questo momento è completamente rilassato, la persona è incosciente e spesso inizia a sognare. Più si avvicina al mattino, più lunga diventa la durata delle fasi del sonno REM e viceversa la durata delle fasi del sonno non REM si riduce significativamente.

Disordini del sonno

• Il disturbo del sonno più comune, e probabilmente familiare a molte persone, è l'insonnia. Alcuni trovano difficile addormentarsi, altri si addormentano ma si svegliano di notte e non riescono a riaddormentarsi. Sebbene i sedativi o gli antidepressivi ad azione rapida possano aiutare, nessuno di questi rimedi ti permetterà di ottenere un sonno veramente naturale e rilassante, perché. spesso interrompono semplicemente i periodi più profondi del sonno non REM.

Oltre alla costante sonnolenza, l'insonnia può portare a molte altre conseguenze negative. I più comuni sono una varietà di disturbi del sonno (il più delle volte espressi in schemi di sonno disturbati) o le sue fasi specifiche.

• Sindrome da apnea notturna: durante il sonno profondo, i muscoli della faringe si rilassano finché non iniziano a bloccare le vie aeree. Ciò porta a una cessazione forzata della respirazione, provocando il risveglio immediato della persona. Di conseguenza, periodi più profondi di sonno non REM semplicemente non hanno il tempo di verificarsi.

Inoltre, la mancanza di sonno può causare ipertensione e aumentare il rischio di infarto. La costante sonnolenza porta a incidenti, soprattutto stradali.

Il trattamento per l'apnea notturna prevede una serie di tentativi per prevenire l'ostruzione delle vie aeree durante il sonno. È giusto dire che se perdi peso, evita alcol e droghe, è molto probabile che questo migliori il tuo sonno. Bene, le persone che soffrono di apnea notturna hanno semplicemente bisogno di un certo dispositivo che eserciti pressione sulle vie aeree, che le mantengano aperte. C'è una maschera speciale che viene indossata sopra il naso e produce un flusso d'aria abbastanza forte proprio per questo scopo. Nei casi più complessi, a volte è necessario un intervento chirurgico: correzione delle vie aeree.

• Movimenti involontari degli arti durante il sonno - in altre parole, si tratta di periodici scatti acuti delle braccia o delle gambe che non sono controllati da una persona. Di norma, si verificano quando si entra nella fase del sonno non REM e possono portare al risveglio. E alcune persone non riescono a controllare i movimenti nemmeno durante la fase REM, mostrando chiaramente cosa stanno sognando in un determinato momento. Questa anomalia, chiamata anomalie comportamentali del sonno REM, può anche interrompere gravemente il normale flusso del sonno. Entrambe le sindromi di cui sopra sono spesso caratteristiche delle persone affette dal morbo di Parkinson. Di conseguenza, è anche possibile eliminarli con l'aiuto di farmaci volti a curare il morbo di Parkinson o anche con l'aiuto del clonazepam, un tipo di benzodiazepina.

• La narcolessia è una malattia relativamente rara: colpisce solo una persona su duemila e mezzo. La narcolessia è un'interruzione del funzionamento dei meccanismi responsabili dell'addormentamento (o nella fase REM se una persona si è già addormentata).

Questa malattia è associata a un numero insufficiente di cellule nervose nella parte laterale dell'ipotalamo, che contiene anche il neurotrasmettitore orexina (chiamato anche "ipocretina").

Una persona che soffre di narcolessia, in qualsiasi momento della giornata, può subire convulsioni, a seguito delle quali si addormenta, inaspettatamente per tutti coloro che lo circondano, se non conoscono la sua malattia. Questo è molto inquietante nella vita di tutti i giorni e, inoltre, è pericoloso: immagina, ad esempio, cosa accadrà se un attacco di narcolessia cattura una persona al volante.

I narcolettici entrano nel sonno REM molto rapidamente e possono sognare non appena si addormentano, un fenomeno chiamato "allucinazioni ipnagogiche". Possono verificarsi anche attacchi, durante i quali una persona perde completamente il tono muscolare: questa condizione è simile alla completa inattività di tutti i muscoli durante il sonno REM. Questa patologia è chiamata "cataplessia" e l'attacco successivo, di regola, si verifica a seguito di esperienze emotive, spesso è sufficiente anche una battuta divertente ascoltata da una persona.

Una recente ricerca sulla narcolessia ha fatto luce sui processi che controllano il passaggio di una persona dalla veglia al sonno e il passaggio tra le fasi del sonno.

Cosa e come viene regolato il sonno?

Quando una persona è sveglia, il suo cervello è in uno stato attivo ed eccitato. Ciò è dovuto a due principali reti neurali che utilizzano l'acetilcolina o le monoamine come neurotrasmettitori (trasmettitori chimici di impulsi tra le cellule nervose) - ad esempio, noradrenalina, serotonina, dopamina e istamina. Le cellule nervose contenenti acetilcolina e situate nella parte superiore del ponte, così come nel mesencefalo, contribuiscono attivamente all'attivazione del talamo.

Quando il talamo è attivo, trasmette a sua volta le informazioni sul mondo circostante, ricevute dagli organi di senso, alla corteccia cerebrale.

Il secondo gruppo di cellule nervose, contenente noradrenalina, serotonina e dopamina e situato nella parte superiore del tronco cerebrale, invia i risultati della loro attività all'ipotalamo, al proencefalo e alla corteccia.

Quindi, nell'ipotalamo, le cellule nervose contenenti il ​​neurotrasmettitore orexina e un altro gruppo di cellule contenenti acetilcolina o acido gamma-aminobutirrico combinano le informazioni ricevute e le trasmettono alla corteccia cerebrale. Come risultato di questi processi, la corteccia cerebrale viene attivata, in modo che il cervello umano possa rispondere correttamente alle informazioni che il talamo ha ricevuto dai sensi.

Durante il sonno REM, le cellule colinergiche attivano il talamo, che provoca un'esplosione di oscillazioni neurali simile a quella osservata in una persona sveglia. Tuttavia, il flusso di monoamine dal tronco cerebrale superiore alla corteccia non subisce tale attività. Di conseguenza, l'informazione trasmessa dal talamo alla corteccia viene percepita da noi come un sogno. Quando le cellule nervose contenenti neurotrasmettitori monoamminici vengono attivate, interrompono il sonno REM.

Le cellule del tronco cerebrale responsabili del risveglio di una persona dal sonno sono esposte a due gruppi di cellule nervose nell'ipotalamo (che, tra l'altro, è responsabile dei cicli principali del nostro corpo).

Uno di questi gruppi di cellule nervose contiene neurotrasmettitori inibitori (cioè inibitori) come la galanina e l'acido gamma-aminobutirrico. Quando questo gruppo di neuroni viene attivato, secondo gli scienziati, "spegne" il sistema motorio e fa addormentare una persona. Qualsiasi danno fatto a questo gruppo di cellule porta immediatamente all'insonnia.

Il secondo gruppo di cellule nervose, situato nella parte laterale dell'ipotalamo, fa svegliare una persona dal sonno e uscire dal sonno REM. Contiene orexina, attraverso la quale può inviare impulsi eccitatori al sistema motorio, ed in particolare alle cellule nervose contenenti monoamine.

Durante gli esperimenti condotti sugli animali, l'orexina è stata completamente rimossa dal loro cervello, a causa della quale hanno mostrato sintomi di narcolessia.

Un risultato simile è stato dato da un altro esperimento: sono stati studiati i cervelli di due cani affetti da narcolessia naturale. L'esame ha mostrato che avevano anomalie nel gene responsabile della produzione di orexina.

Sebbene la narcolessia sia raramente associata a qualsiasi malattia genetica negli esseri umani, è stato riscontrato che molti malati di narcolessia di età compresa tra 13 e 25 anni mancano di cellule nervose contenenti orexina. Studi recenti hanno confermato che i livelli di orexina nel cervello e nel liquido cerebrospinale sono insolitamente bassi nei pazienti affetti da narcolessia. In generale, l'orexina svolge un ruolo molto importante nell'attivare il sistema delle monoamine, oltre a prevenire il passaggio innaturale dallo stato di veglia allo stato di sonno REM.

Omeostasi e ritmi circadiani

Il nostro bisogno di sonno e lo schema del sonno stesso sono controllati due indicatori principali. Il primo è omeostasi, il bisogno umano di mantenere un ritmo di sonno uniforme. Esistono diversi modi per segnalare al corpo che ha bisogno di dormire. È stato scientificamente provato che il livello della cosiddetta adenosina nel cervello è direttamente correlato all'attività del cervello stesso e all'omeostasi. Se una persona è sveglia per molto tempo, l'adenosina inizia ad accumularsi e quindi influisce sull'omeostasi. A proposito, la caffeina, ampiamente utilizzata proprio come un modo per far fronte alla sonnolenza, blocca l'azione dell'adenosina.

Se una persona non dorme abbastanza, il bisogno di dormire lo porta gradualmente a un declino dell'attività mentale. Quindi, quando ha l'opportunità di dormire, una persona di solito dorme più del solito - "dormi", per così dire. A proposito, questo stesso "dormire" inizia sempre con una fase di sonno lento.

Il secondo indicatore che influenza i modelli di sonno è ritmi circadiani.

Il nucleo soprachiasmatico è un piccolo gruppo di cellule nervose che funge da orologio interno del corpo umano. Queste cellule nervose attraversano un ciclo biochimico di 24 ore, determinando il tempo per l'attività fisica del corpo, per il sonno, per il rilascio di ormoni e altri bisogni umani naturali.

Il nucleo soprachiasmatico riceve anche segnali dalla retina dell'occhio per regolare l'orologio interno del corpo al momento giusto, se necessario, secondo il ciclo naturale del giorno e della notte. Il nucleo soprachiasmatico invia segnali alla parte vicina del cervello: il nucleo paraventricolare. Questo, a sua volta, interagisce con il nucleo dorsomediale dell'ipotalamo e interagisce con il nucleo ventrolaterale, in cui le cellule contenenti orexina controllano il processo del sonno e determinano il tempo di transizione al risveglio.

Cervello sveglio e addormentato

Tutti i mammiferi e le creature a sangue caldo del pianeta, e persino gli uccelli, devono dormire. Questa è una caratteristica del corpo che gli scienziati non possono svelare completamente e capire come funziona. Tuttavia, negli anni '50 del secolo scorso è stato inventato un elettroencefalogramma (EEG): questa è una tecnica che consente di monitorare ciò che accade al cervello durante il sonno e altri organi e sistemi. Allo stesso tempo, una persona dorme, il suo riposo non è disturbato, il che consente di ottenere dati affidabili sul funzionamento del corpo.

Tuttavia, la domanda più rilevante è come funziona il cervello durante il sonno. Le risposte sono state trovate solo in parte, ma possono spiegare alcuni importanti processi che si verificano durante il riposo notturno.

Attività del sonno

In precedenza, si credeva che in uno stato di sonno l'attività cerebrale diminuisse gradualmente e quindi la sua attività si interrompesse completamente. Tuttavia, l'emergere dell'EEG ha completamente confutato questa teoria. Si scopre che il cervello non "sonnecchia" mai nel sonno, fa un lavoro titanico per prepararci al giorno successivo.

Quando dormiamo, attraversiamo due fasi principali: il sonno non REM e il sonno REM. Il sonno a onde lente è anche chiamato ortodosso o sonno profondo, è da esso che inizia il riposo notturno. Questa è seguita dalla fase veloce, chiamata anche fase paradossale o movimento rapido degli occhi.

Il cervello si comporta in modo diverso durante il sonno, a seconda della fase che attraversa. Consideriamo più in dettaglio quale meccanismo d'azione dei neuroni in esso viene lanciato in determinati momenti.

1. Il cervello e il sonno lento. Durante l'addormentamento, le oscillazioni neurali nel cervello svaniscono gradualmente, tutti i muscoli del corpo si rilassano il più possibile, il battito cardiaco rallenta, la pressione e la temperatura corporea diminuiscono. Il sonno è controllato da una parte del cervello chiamata ipotalamo. Ha un gruppo di cellule nervose che inibiscono la produzione di neurotrasmettitori (trasmettitori chimici responsabili dello scambio di impulsi tra le cellule nervose). L'attivazione di questo gruppo di neuroni cerebrali è responsabile dell'inizio del riposo notturno.
2. Attività cerebrale durante il sonno REM. Durante il sonno paradossale, l'eccitazione del talamo viene effettuata dai recettori colinergici, in cui la trasmissione dell'eccitazione avviene attraverso l'acetilcolina. Queste cellule si trovano nel mesencefalo e nella parte superiore del ponte. La loro alta attività porta al fatto che appare un'ondata di oscillazioni neurali. Il cervello durante questa fase del sonno svolge quasi le stesse funzioni della veglia. Tuttavia, i trasmettitori di monoamine, che vengono inviati alla corteccia cerebrale dalla parte superiore del suo tronco, non sperimentano tale attività. Di conseguenza, si verifica il trasferimento di informazioni dal talamo alla corteccia, ma lo percepiamo come un sogno.

Sonno disintossicante

Il cervello svolge varie funzioni durante il sonno, ma recenti ricerche hanno confermato che la disintossicazione è la principale. Secondo gli esperti, il sistema glinfatico, scoperto solo pochi anni fa dagli scienziati, è responsabile di questo processo. Come si è scoperto durante gli esperimenti condotti sui topi, l'attività di questo sistema durante il sonno aumenta di oltre 10 volte. Il processo di rimozione dei composti proteici dannosi aiuta a prevenire patologie come l'Alzheimer e il Parkinson. La pulizia avviene come segue:

• le cellule che supportano i neuroni nel cervello si restringono durante il sonno, sembrano rimpicciolirsi;
• lo spazio intercellulare aumenta nel midollo;
• il fluido cerebrale praticamente elimina le tossine che si sono accumulate tra le cellule.

Come suggeriscono gli scienziati, il cervello spende molta energia per la disintossicazione. Può darsi che non possa essere sveglio e "chiaro" allo stesso tempo, e quindi siamo costretti a passare un po' di tempo dormendo.

Dati affidabili su questo argomento saranno noti solo quando inizieranno a essere condotti esperimenti sull'uomo e non sugli animali.

Altre caratteristiche

Nonostante il fatto che gli scienziati considerino la disintossicazione una delle scoperte più importanti degli ultimi anni, oltre a questo compito, il cervello svolge altre importanti funzioni per il corpo durante il sonno.

Considera che tipo di lavoro svolge e come influisce sul nostro benessere durante il giorno:

Riassumendo

Il cervello umano è una struttura unica, le cui possibilità non sono state ancora completamente scoperte. Se prima si credeva che fosse completamente spento durante il sonno, ora è noto che non è così. Mentre riposiamo, si attivano connessioni neurali che sono responsabili di varie funzioni del nostro corpo.

Un buon sonno è importante per mantenere un normale stato fisico e psicologico di una persona, quindi ha bisogno di prendersi il tempo assegnato.

Contenuto dell'articolo

Il bisogno del sonno quotidiano è dovuto non solo al desiderio e alla fisiologia umana, ma anche alla scienza. Assolutamente ogni persona trascorre circa un terzo della sua vita in questa occupazione. Tutto ciò che ha fatto l'intero giorno precedente, quali compiti ha risolto, cosa ha pensato, cosa ha pianificato, quali ricordi ha incontrato, il cervello li digerisce e li mette "sulle mensole" quando una persona dorme profondamente. Si scopre che quando una persona è incosciente e si immerge tra le braccia di Morpheus, il cervello continua il suo lavoro attivo. Considera come funziona il cervello durante il sonno, cosa fa effettivamente e come si comporta.

Cosa fa il cervello di notte

Quando dormiamo, il nostro cervello continua a funzionare. Questa attività, attività del cervello è dovuta alle peculiarità della sua struttura. L'elenco dei suoi compiti in questo momento è il seguente:

1. Prendere decisioni vitali. Gli studi hanno dimostrato che il cervello è in grado di prendere decisioni rapide su qualsiasi problema e compito. La fonte Current Biology ha pubblicato i risultati di studi in cui agli intervistati è stato chiesto di ordinare le parole in categorie premendo un pulsante, pur essendo in grado di addormentarsi. L'esperimento è continuato nel sonno, poiché il cervello dei partecipanti ha dimostrato la capacità di prendere decisioni anche dopo che il corpo si è addormentato.
2. Classificazione della memoria. Studiando la domanda su cosa succede al nostro cervello durante il sonno, si può notare che è impegnato nell'elaborazione dei ricordi e nella perdita di connessioni con i vecchi momenti. Ordina la memoria umana in modo tale che i momenti giusti non vengano dimenticati. Secondo il dottor M. Walker, che lavora all'Università della California, se una persona frequenta una lezione di piano dopo un sonno salutare e dorme la giusta quantità di tempo la notte successiva, il materiale verrà appreso e riprodotto meglio del 20-30%. rispetto a quando si verifica la conoscenza subito dopo la fine della sessione.

Gli scienziati hanno dimostrato che il cervello durante il sonno funziona non meno che durante la veglia.

3. Elimina i rifiuti e le tossine. Non appena il corpo si addormenta, il cervello continua a lavorare attivamente, liberandolo dalle sostanze nocive. Questo fatto è confermato e supportato da una serie di attività di ricerca. Ma una maggiore quantità di questi elementi può portare a molte condizioni patologiche, quindi i benefici del cervello in questa direzione sono innegabili.

4. Allenamento nel lavoro fisico. Durante il sonno REM, le informazioni sulle opzioni motorie vengono trasferite dalla corteccia cerebrale alla regione temporale. Questo fenomeno ti consente di pensare attentamente ed eseguire in modo impeccabile compiti associati al lavoro fisico. Ora è chiaro quale parte del cervello è responsabile dell'esecuzione di esercizi fisici e attività quotidiane.

Come puoi vedere da quanto sopra, il funzionamento del cervello durante il sonno continua e anche quando dormiamo svolge un gran numero di compiti.

Il lavoro del cervello in cicli

L'intero processo del sonno umano notturno consiste in diversi cicli di "processo lento - veloce". Secondo la teoria pubblica, dormiamo per garantire l'elaborazione delle informazioni ricevute durante il giorno o il giorno precedente. Il sonno classico comprende 4 fasi di sonno non REM e 2 fasi di sonno REM. Le informazioni vengono trasmesse in forma riorganizzata solo dopo il completamento del terzo ciclo. Ma il cervello non si spegne nei prossimi 1-2 cicli, ma continua a funzionare.

Nel processo di immersione nel mondo di Morpheus, le strutture cerebrali perdono temporaneamente le interconnessioni funzionali che promuovono la veglia. Questo fenomeno può essere tracciato su elettroencefalogrammi. Ognuna di queste strutture si chiude su se stessa, quindi si sintonizza nel modo giusto ed è soggetta a regolazione, cosa che non si può fare durante la veglia, quando la "materia grigia" è in attiva interazione con l'ambiente. La testa di una persona che dorme funziona in modo leggermente diverso.

Anche quando dormiamo, il nostro cervello funziona ancora.

Nella fase del sonno lento avviene la regolazione dei ritmi interni rispetto a ciascuna struttura del cervello, mentre nella fase del processo veloce si stabiliscono relazioni armoniche tra questi elementi. In generale, il sonno ha un compito principale: regolare i bioritmi del corpo nella modalità ottimale, che è individuale per ogni persona. Questo standard viene creato nel processo di veglia e questo o quel programma comportamentale, stabilito a livello genetico, funge da base. Se il modello è formato e funziona bene, per riposare è sufficiente una piccola quantità di sonno. Se ci sono errori, la persona dorme più a lungo.

È interessante notare che il bisogno di dormire è inversamente correlato alla quantità di informazioni ricevute: più entra nella materia grigia, meno sonno è necessario. Ciò può essere dovuto al fatto che nel processo di ricezione di un maggiore carico mentale, una persona dorme meno rispetto al caso in cui trascorre la maggior parte del suo tempo a guardare la TV.

Resto del cervello durante il sonno

Il nostro cervello riposa durante il sonno? La questione è oggetto di controversia tra molte persone. E questo non è irragionevole. Infatti, non appena una persona entra nel mondo dei sogni, il cervello viene ricostruito in una modalità di funzionamento diversa. Se durante la veglia non aveva l'opportunità di analizzare gli eventi e classificare i pensieri, quando una persona si addormentava, appariva. Pertanto, nei primi cicli, il cervello è impegnato in questi compiti e alla fine di questo lavoro (di solito più vicino al mattino) ha un po' di tempo per riposare. Ma questo non significa che si "spegni" completamente insieme al corpo, possiamo dire che attiva semplicemente la modalità "economia". Pertanto, dal lato del cervello, il sonno è percepito in modo diverso rispetto al lato del corpo.

Funzione cerebrale e sogni

Quando le strutture cerebrali funzionano, stabiliscono connessioni reciproche tra loro, come se parlassero. Questo fatto è pienamente dimostrato da vari sogni. Anche in questo processo avviene l'allenamento attivo dei centri nervosi: le cellule che erano inattive durante la veglia iniziano a svolgere una sorta di ginnastica funzionale per mantenere la forma ottimale. È per questo motivo che dopo lo stress una persona dorme come un sasso, perché le sue cellule hanno già ricevuto uno scossone e non hanno bisogno di ulteriori informazioni sotto forma di sogni.

I nostri sogni dipendono dall'elaborazione delle informazioni in cui è impegnato il nostro cervello.

Fase lenta dei sogni

In totale, la fase lenta rappresenta circa il 75-85% di tutto il sonno e comprende diversi stati:

• pisolino;
• fusi del sonno;
• sonno delta;
• sogno profondo.

Quando una persona sprofonda nel sonno, molte funzioni corporee cambiano. Nella prima fase, chiamata sonnolenza, e anche nella seconda fase, il polso diventa più raro, la pressione sanguigna è soggetta a diminuire, il sangue scorre più lentamente. Non appena il dormiente si immerge nello stato di sonno delta, il suo battito accelera notevolmente e la pressione aumenta. Il sonno non REM è la fase responsabile della regolazione dei ritmi interni di ogni struttura cerebrale e di ogni organo.

Il lavoro del corpo nella fase veloce

Il modo in cui funziona il cervello durante il sonno REM è in qualche modo diverso. Fondamentalmente, il processo del sonno REM può essere suddiviso in 2 fasi principali:

• emotivo;
• impassibile.

Alternativamente vengono a sostituirsi l'un l'altro e si comportano in questo modo più volte, e il primo stadio è sempre più lungo.

In cosa differisce il sonno REM dal sonno lento?

Ci sono diversi punti che distinguono una fase del sonno da un'altra e dovresti tenerne conto.

1. Ci sono 4 fasi nel sonno non REM e 2 nel sonno REM.
2. Durante il sonno a onde lente, i movimenti oculari all'inizio sono fluidi e alla fine della fase si fermano del tutto. Nella fase veloce, è vero il contrario: gli occhi si muovono continuamente.
3. Anche lo stato del sistema nervoso autonomo è diverso: nel primo caso, una persona cresce più velocemente, poiché c'è una produzione più attiva dell'ormone della crescita.
4. Anche i sogni sono diversi. Se stiamo parlando della fase veloce, le immagini sono sature di varie azioni e hanno un colore brillante. Nel sonno a onde lente, la trama è più calma o può essere assente.
5. Processo di risveglio. Se un individuo viene svegliato durante il sonno REM, si sveglia molto più facilmente e successivamente si sente molto meglio di una persona svegliata nel sonno non REM.
6. La temperatura del cervello nell'avvicinarsi alla fase lenta del sonno diminuisce gradualmente e nella fase veloce, a causa dell'afflusso di sangue e del metabolismo attivo, al contrario, aumenta. A volte può superare il tasso normale osservato durante la veglia.

Il lavoro del cervello nelle fasi del sonno non REM e REM è diverso

Un'altra domanda importante è quale parte del cervello è responsabile del sonno. Dopotutto, fino a poco tempo non si sapeva in quale area del cervello si svolge il lavoro associato ai sogni. Gli scienziati dell'Università del Wisconsin come risultato dello studio sono stati in grado di fare una scoperta sensazionale. È stato proposto di prendere parte all'esperimento 46 persone che avevano la registrazione delle onde elettriche. L'EEG ad alta densità è stato utilizzato per isolare le regioni dei neuroni responsabili dei sogni indipendentemente dalla fase del sonno. I soggetti sono stati svegliati più volte e sono stati interrogati sui loro sogni. E poi le risposte ricevute sono state confrontate con l'attività elettrica.

I dati ottenuti durante lo studio hanno mostrato che durante lo stato di sonno, una diminuzione dell'attività nella parte posteriore della corteccia era direttamente correlata al verificarsi dei sogni. Al contrario, quando è stato osservato un aumento dell'attività a bassa frequenza nella stessa area, i soggetti hanno affermato che non c'erano sogni, cioè non si stava sognando nulla in quel momento.

Pulizia del cervello

Scienziati americani nel corso di alcuni studi hanno scoperto che il sonno è necessario anche per purificare il cervello dagli elementi tossici. Secondo le loro osservazioni, durante il sonno, il cervello consuma la stessa o anche più energia che durante la veglia. Durante i test sui roditori, gli esperti hanno scoperto che durante il sonno l'attività non diminuisce, ma va solo in una direzione diversa. Di notte, quando gli organi interni vengono purificati dalle tossine accumulate con l'aiuto della linfa, anche il cervello viene purificato.

Un medico del New York Medical Center ha affermato che la risorsa del cervello implica alcune limitazioni. La materia grigia è in grado di fare una cosa: elaborare attivamente i pensieri o garantire la rimozione delle tossine. Se questo processo fosse osservato durante il giorno, nessuna persona avrebbe l'opportunità di prendere decisioni normali. E se ci fosse un graduale accumulo di tossine nel cervello, ci sarebbe un'enorme probabilità di malattia di Alzheimer.

Quale conclusione si può trarre

Pertanto, abbiamo studiato come funziona il cervello umano durante il sonno, quanta energia consuma e in quale modalità funziona non appena ci addormentiamo. La nostra "materia grigia" è oggetto di osservazione e dibattito da parte di molti scienziati. Quando siamo tra le braccia di Morfeo, inizia il suo lavoro, a noi sconosciuto, risolvendo un gran numero di compiti. Durante la veglia è anche attivo, ma agisce in altre direzioni. Il cervello umano è una struttura complessa che richiede studi e ricerche approfonditi.

Un terzo della vita è dedicato al sonno. Ogni persona (compresi i ciechi dalla nascita) vede i sogni. Gli uomini eterosessuali hanno maggiori probabilità di sognare non le donne, ma altri uomini. Tali fatti attirano l'attenzione delle persone sul fenomeno del sonno. E sebbene l'attività del cervello umano durante il sonno sia già stata studiata abbastanza per sorprendere, ma non ancora abbastanza per rispondere a tutte le domande dei ricercatori.

Il fenomeno del sonno in 10 fatti sorprendenti

Fasi del sonno e ritmi cerebrali

Secondo alcuni dei fatti di cui sopra, si può vedere che l'intero sogno consiste in più fasi, durante le quali il cervello dimostra una diversa qualità dell'attività mentale. Il passaggio da uno stadio e fase all'altro può essere risolto misurando i ritmi del cervello. (Questo è stato fatto per la prima volta a metà del 20° secolo usando l'EEG). L'interazione delle fasi dipende dai ritmi quotidiani, dall'equilibrio ormonale, dalla temperatura corporea e da altri fattori.

In generale, l'intero processo del sonno consiste in un periodo con sogni ("veloce") e un periodo senza sogni ("lento"), che formano una sorta di ciclo mutevole. Questo ciclo si ripete più volte durante la notte. Inoltre, se all'inizio della notte (e all'inizio del periodo di sonno generale) lo stadio del sonno non REM rappresenta la maggior parte del tempo, allora entro la fine della notte questo rapporto cambia gradualmente verso l'allungamento del fase “rapida”. La fase “lenta” si compone di 4 fasi:

Dopo la fase "lenta", inizia la fase "veloce", detta anche paradossale.

Il paradosso qui è che l'attività estrema del cervello si combina con la completa immobilità del corpo. Il corpo sembra essere paralizzato. Solo gli occhi sotto le palpebre si muovono rapidamente, il che è chiaramente visibile di lato. In questa fase, una persona vede i sogni.

Ci vuole circa un'ora e mezza per attraversare tutte le fasi e le fasi all'inizio della notte. Di questi, 80 minuti sono di sonno "lento" e 10 minuti - "veloce". Quindi i cicli vengono ripetuti. Inoltre si riducono i periodi delle tappe “lente” e si allungano quelle “veloci”. Quindi al mattino, nell'ultimo ciclo prima del risveglio, il rapporto potrebbe essere già 30:60 a favore del sonno "REM". Un tale numero di sogni mattutini consente di ricordarli dopo il risveglio: la probabilità che la sveglia suoni nella fase paradossale è maggiore.

Durante il giorno i ritmi biologici della “veglia-sonno” sono regolati da:

• processo omeostatico che regola i modelli sonno-veglia,
• ritmo circadiano responsabile di tenere traccia dell'ora del giorno.

I ritmi circadiani di ogni individuo sono stabili, ma differiscono notevolmente da persona a persona. Poiché il ritmo circadiano reale è fortemente influenzato da fattori di mascheramento esterni (fattori di stress, stimolanti e fonti di energia, illuminazione, temperatura ambiente), la valutazione dovrebbe basarsi innanzitutto su indicatori di temperatura corporea e sintesi di melatonina in condizioni di scarsa illuminazione.

La differenziazione più famosa su questa base è la divisione in "gufi" e "allodole". Parte della tendenza a un tipo o all'altro è dovuta all'ereditarietà. Il nucleo soprachistico dell'ipotalamo è responsabile del mantenimento del ritmo e le strutture sottocorticali sono coinvolte nella regolazione.

La stabilità di questo sistema, che regola il ritmo circadiano, dipende da:

• memoria a breve termine,
• velocità di percezione,
• abilità cognitive,
• concentrazione.

Il sistema controlla quelle aree del cervello che sono localizzate nei lobi parietali e frontali, dietro le orbite. A seconda dell'ora del giorno, seguiranno reazioni diverse in risposta agli stessi compiti. Il sistema circadiano influenza la veglia piuttosto che il sonno. In particolare, la sua azione spiega il miglioramento delle funzioni cognitive che si verifica all'inizio della serata successiva alla precedente notte insonne.

In un decorso patologico, i meccanismi omeostatici e circadiani cessano di completarsi a vicenda e iniziano a entrare in conflitto tra loro, il che porta a disturbi del sonno, alla sua mancanza o completa assenza - privazione del sonno

Disturbi del sonno: di cosa è irto

Le risposte individuali alla privazione del sonno possono variare notevolmente da persona a persona. Tuttavia, nella stessa persona, queste manifestazioni sono più o meno simili.

La fisiologia nelle violazioni

In assenza di sonno, la regolazione del ritmo circadiano viene interrotta. Ciò è dovuto al fatto che la melatonina, che è uno dei principali regolatori del ciclo quotidiano, viene sintetizzata principalmente di notte, e in una persona che “perde” la notte questa sintesi non avviene per intero. Inoltre, durante la privazione del sonno, l'attività delle regioni prefrontali e parietali del cervello e del talamo viene soppressa.

La corteccia prefrontale svolge un ruolo importante nella regolazione della sonnolenza. Dopo 35 ore di veglia continua, l'attività della corteccia temporale inizia a diminuire. La reazione di questa corteccia all'apprendimento verbale nelle persone assonnate è diversa dalla norma. La mancanza di sonno cambia anche la composizione dei recettori neuronali sulla superficie cellulare: il numero dei recettori della dopamina diminuisce e il numero dei recettori della serotonina aumenta. E sebbene la mancanza di sonno abbia scarso o nessun effetto sulla capacità di memoria, rallenta notevolmente la velocità di reazione.

Fattori genetici

• Uno dei disturbi più comuni è la capacità di addormentarsi solo al mattino. Questa condizione è caratterizzata da un ritmo circadiano esteso, quando il "giorno interiore" individuale si estende fino a 25 o più ore. Il disturbo è caratterizzato da un polimorfismo che colpisce il numero di ripetizioni nel gene PER3, un'associazione con l'allele 3111C CLOCK.
• La violazione inversa, quando una persona si addormenta molto prima della norma convenzionale e la sua "giornata interna" viene compressa fino a 23 ore. Il disturbo è causato da una mutazione nel gene PER2.
• Le mutazioni dell'allele del gene della proteina (HLA) DQB1 * 0602 - il principale complesso di istocompatibilità, che si trova nel 15-35% delle persone sane che tollerano la privazione parziale del sonno peggio di altre, sono anche associate a disturbi del sonno.

Disordini del sonno

L'importanza del sonno nel mantenimento della vita è già stata illustrata dalle conseguenze dell'"insonnia familiare fatale". Ma ci sono altre patologie.

• Deviazioni comportamentali. Questo disturbo è caratterizzato da movimenti involontari delle braccia e/o delle gambe, che spesso si verificano durante il passaggio tra le fasi o durante il sonno REM, con conseguente sensazione che la persona stia partecipando fisicamente al suo sogno. Spesso questa deviazione si osserva nelle persone con malattia di Parkinson, che determina il metodo di trattamento appropriato.

• . Con questa malattia, che colpisce 1 persona ogni 2,5 mila della popolazione, vengono violati i meccanismi che regolano il passaggio allo stadio "veloce". Una persona può addormentarsi improvvisamente "in movimento", specialmente durante il lavoro monotono.

Un'altra manifestazione caratteristica della narcolessia è la cataplessia - un rilassamento involontario e inaspettato dei muscoli del corpo che si verifica al momento di vivide esperienze emotive (rabbia, gioia, piacere sessuale, ricordi significativi, ecc.). Spesso, prima di cadere con il rilassamento muscolare, una persona riesce a scegliere consapevolmente un posto dove cadere.

I sintomi della narcolessia includono:

• "paralisi" dopo il risveglio, in cui una persona rimane per qualche secondo in più dopo il risveglio,
• sogni vividi, che a volte si trasformano in allucinazioni, nei momenti di addormentarsi e svegliarsi,
• bisogno pronunciato di sonno diurno.

Depressione e disturbi del sonno

I disturbi del sonno possono essere sia un sintomo della depressione che la sua causa. Con la depressione, una persona si addormenta più a lungo, spesso si sveglia durante la notte, il sonno diventa superficiale. Si allungano le fasi 1 e 2 e si accorciano le fasi 3 e 4. Nei casi più gravi, queste ultime due fasi del sonno più profondo possono essere del tutto assenti. Per questo motivo, le persone depresse non dormono affatto a sufficienza, indipendentemente da quanto tempo dormono. La transizione tra le fasi in uno stato di depressione avviene più bruscamente.

Violazioni ancora più comuni della fase paradossale. Una persona depressa entra molto bruscamente in uno stato di veglia. La fase “veloce”, a partire dal primo ciclo, arriva molto prima. Contrariamente al decorso normale, il tipo depressivo del ciclo si manifesta sotto forma di un allungamento della fase paradossale non nella seconda, ma nella prima metà della notte.

Dopo aver superato la depressione, il sonno torna normalmente alla normalità, ma ciò non avviene sempre immediatamente. A volte le manifestazioni patologiche si verificano entro sei mesi. Nei casi in cui la depressione comporti disturbi del sonno (e questo accade in 9 casi su 10), vengono utilizzati farmaci che stabilizzano lo stato emotivo. Spesso, per non aggravare la situazione in circostanze stressanti, in condizioni di depressione imminente o per una regolare uscita da essa, vengono utilizzati complessi naturali-vegetali ad azione "morbida", che:

• normalizzare il sonno,
• alleviare la depressione, le paure e le ansie,
• migliorare il background emotivo.

Stiamo parlando di droghe come "HeadBooster", "BrainRush" e simili. Contemporaneamente alla stabilizzazione emotiva, questi complessi aumentano l'attività mentale, migliorano la memoria e l'attenzione. L'attività cerebrale migliora contemporaneamente al miglioramento dello stato dei tessuti cerebrali e alla conduzione del segnale nelle reti neurali. L'azione di questi fondi si basa sul principio quantitativo dell'accumulo graduale del principio attivo durante l'intero corso raccomandato, che determina la sicurezza dei farmaci. A seconda delle caratteristiche individuali del corpo, i primi risultati diventano evidenti dopo una o due settimane di utilizzo. Ogni elemento è selezionato in modo da esaltare l'azione di altri componenti del prodotto.

Il fatto che il sonno sia diviso in più fasi, una delle quali è la fase del sonno REM, gli scienziati hanno ipotizzato 55 anni fa. Il merito di questa scoperta appartiene allo studente dell'Università di Chicago Eugene Azerinski e al suo supervisore Nathaniel Kleitman.

Si è scoperto che la persona sembra dormire, ma i suoi occhi si muovono vigorosamente e lui stesso vede sogni vividi e memorabili. Inoltre, essere svegli con gli occhi chiusi occupa un quinto del tempo totale di sonno, e in questo momento le cellule cerebrali sono molto attive: esse, come mostra la ricerca odierna, sono impegnate nell'elaborazione delle informazioni.

Quindi, come ora sappiamo, su ogni otto ore dormiamo davvero solo poco più di sei ore. Nella fase REM il nostro cervello non riceve nuove informazioni dai sensi e non dà comandi ai muscoli: elabora le informazioni ricevute e (sic!) crea programmi comportamentali per il futuro, mette in ordine e rafforza la nostra memoria, che ci consente di utilizzarlo in modo più efficiente la mattina successiva. Il fatto che la mattina sia più saggia della sera, le persone hanno notato in tempo immemorabile. Ma perché? Per molti decenni, i ricercatori hanno creduto che il sonno rafforzasse la memoria, poiché funge da protezione passiva contro l'accumulo di nuove impressioni. Dimentichiamo perché le nuove informazioni espellono i ricordi ricevuti in precedenza. E quando dormiamo, le nuove informazioni non arrivano e il cervello ha l'opportunità di scomporre le informazioni ricevute durante la giornata sugli scaffali, dove possono essere riparate. Si è scoperto, tuttavia, che il sonno rafforza la memoria in modo molto attivo e la sua fase veloce partecipa a questo processo.

Cosa vedono i roditori nei loro sogni?

Gli scienziati non sanno ancora esattamente come funziona la nostra memoria. Si ipotizza che gli eventi di ieri stiano riaffiorando a causa dell'attivazione di connessioni tra centinaia, migliaia o forse anche milioni di neuroni. È così che si formano le zone attive, eccitanti che, ancora e ancora, istruiamo il cervello a consolidare le informazioni ricevute o restituire qualcosa a lungo dimenticato. Ecco perché dicono che la ripetizione è la madre dell'apprendimento. Così, un gruppo di cellule che si eccitano insieme formano un ricordo, ad esempio, di ciò che è stato passato il giorno prima a una lezione di geografia o di dove si trovano le chiavi dell'appartamento.

I dispositivi moderni consentono di monitorare esattamente quali aree del cervello stanno funzionando in questo momento, il che è stato utilizzato dai neuroscienziati Matthew Wilson e Bruce McNaughton dell'Università dell'Arizona. Hanno impiantato impianti nel cervello dei ratti per registrare l'attività dei neuroni e hanno lasciato che gli animali corressero da un alimentatore all'altro lungo un percorso chiuso. Quando i topi hanno percorso diverse sezioni del percorso, in essi sono state attivate diverse cellule dell'ippocampo, la struttura cerebrale responsabile della memoria spaziale. L'attività di diverse "cellule del luogo" era così strettamente correlata alla posizione fisica del ratto che i ricercatori potevano seguire il movimento degli animali lungo il percorso semplicemente osservando quali cellule erano attualmente attive. Quando i topi correvano e si addormentavano, gli sperimentatori hanno continuato a registrare l'attività delle "cellule del luogo" e hanno scoperto che le cellule si attivavano nello stesso ordine, come se i topi stessero percorrendo il percorso nel sonno.

Apprendimento del sonno: mito o realtà?

Ma il cervello nel sonno non si limita a condurre un allenamento della memoria inconscio, ma può rafforzare selettivamente quelle parti di esso che più ne hanno bisogno. Nel 2005, Matthew Walker della Harvard Medical School ha chiesto ai volontari di digitare sequenze senza senso come 4-1-3-2-4 sulla tastiera. Questo è qualcosa di simile a suonare il piano da un foglio, da note precedentemente sconosciute. Il fatto che dopo un buon sonno i movimenti delle dita siano diventati più veloci e coordinati, in generale, è ovvio. Tuttavia, un'accurata ricerca ha dimostrato che le persone che dormono bene non solo digitano più velocemente, ma sono particolarmente riuscite a digitare quelle sequenze che all'inizio erano le più difficili per loro. Il cervello ha passato l'intera notte a guidare la propria memoria attraverso queste sequenze e, di conseguenza, quando si sono svegliati, erano ricordati meglio. Inoltre, la ricerca di Walker ha mostrato che quei partecipanti al suo esperimento che hanno dormito bene durante la notte, durante l'esecuzione del compito, hanno coinvolto significativamente meno le aree del cervello responsabili degli sforzi coscienti, ma più attivamente quelle aree del cervello che hanno fornito più velocemente e in modo più accurato sequenze di tasti.
br>La conclusione è semplice fino alla banalità: chi vuole studiare bene e lavorare in modo efficace deve dormire bene. Nel 2004 Ulrich Wagner ei suoi collaboratori dell'Università di Lubecca (Germania) hanno avviato un esperimento molto particolare. In primo luogo hanno addestrato i volontari a risolvere un certo tipo di problema di matematica in modo lungo e noioso e hanno dato loro 100 problemi su cui esercitarsi. Quindi i soggetti del test sono stati allontanati per 12 ore, promettendo altri 200 compiti per il futuro. I ricercatori non hanno detto ai loro studenti che c'era un modo più semplice per risolvere questi problemi, ma molti dei volontari hanno raggiunto questa soluzione da soli entro la seconda sessione. E poi è stata scoperta la differenza tra sonno e veglia. Tra coloro che hanno dormito tra due sessioni, il 59% ha trovato un metodo di soluzione semplice e tra coloro che erano svegli, solo il 23%. Ciò ha portato i ricercatori alla conclusione che il nostro cervello è in grado di risolvere un problema, anche se in precedenza non conosceva altre possibilità per risolverlo, e in sogno lo affronta meglio che nella realtà. E lo fa principalmente nella fase del sonno REM. Più a lungo una persona dorme, più lunga diventa questa fase. Pertanto, per alcuni aspetti del consolidamento della memoria, è necessario dormire più di sei ore. Ma dopo un lungo sonno, il cervello funziona in modo molto più efficiente e questo dovrebbe essere ricordato dagli individui creativi che prolungano la giornata a causa delle notti insonni.

Cosa fare di notte

La domanda è perché le persone si sono evolute in modo tale che alcune funzioni cognitive si svolgono in loro solo in sogno? Perché il cervello non può elaborare le informazioni durante il giorno? Forse il fatto è che il sonno è sorto come risultato dell'evoluzione molto prima della conoscenza superiore. In un mondo in cui la luce e l'oscurità si alternano, è più efficiente cacciare durante il giorno e dormire la notte (o viceversa). È successo così che i ritmi circadiani hanno un ruolo decisivo nella nostra vita. E il cervello ha dovuto adattarsi a queste circostanze e utilizzare in modo intelligente il tempo del sonno per elaborare le informazioni ricevute durante il periodo di veglia. Ma questa è solo una delle ipotesi.

Un altro è che forse la nostra cognizione del sonno utilizza le stesse risorse cerebrali che, da svegli, sono impegnate a ricevere informazioni, cioè a elaborare segnali dai sensi. Pertanto, per un rafforzamento qualitativo della memoria, è necessario che l'organismo smetta di ricevere questi segnali e liberi risorse per la memorizzazione delle informazioni. Naturalmente, è più conveniente disattivare i canali esterni in un momento in cui il corpo dorme e il sonno è inerente a tutti gli animali a sangue caldo.

Tuttavia, potrebbero esserci più ipotesi. Gli scienziati ancora non capiscono come il cervello elabora le informazioni precedentemente ricevute? Quali sostanze chimiche o molecole sono coinvolte nei meccanismi di memoria? Cosa permette al cervello di ricordare certi fatti e dimenticarne altri? E la ricerca sul sonno è un modo per rispondere a queste domande.

Non sarà superfluo ricordare le grandi idee viste in un sogno. Quindi, Mendeleev sognò la sua Tavola periodica degli elementi chimici e Friedrich August Kekula vide la struttura della molecola del benzene (apparve sotto forma di un serpente attorcigliato che si batteva la coda).

Mikhail Potapov: