La science du sommeil: partie 1


Dans ce post, je partagerai des informations sur mon sujet d'adoration. À propos de ce que je peux faire à tout moment, n'importe où et en toute quantité. Le fait que je préfère les diamants et les restaurants de la liste Michelin. H- + oui, la fin de cette blague serait plus drôle si le titre ne révélait pas les détails de ce dont je parlerai du rêve. Oh bien.

Le sommeil, si nécessaire, si mystérieux, embrouille toujours les scientifiques - et ils le recherchent depuis des décennies (et les gens dorment depuis des milliers d'années). Que se passe-t-il exactement dans un rêve? Pourquoi on dort? Puis-je arrêter de dormir? Que se passera-t-il alors? Intéressé par? Alors lisez la suite et vous découvrirez à quel point nous nous sommes rapprochés des réponses à ces questions.

1. Fondements théoriques: quoi et comment est organisé dans le domaine des exercices


Tout le monde a entendu parler de la phase REM (phase REM): soit à cause de son lien avec les rêves, soit à cause de son importance pour les humains, ou tout simplement parce que vous avez aimé la chanson " Losing My Religion ". Mais un rêve est quelque chose de plus: il contient trois autres phases avec des caractéristiques et des fonctions différentes (et avec différentes probabilités que vous vous fâcherez quand ils vous réveilleront à ce stade).



1ère phase de sommeil, N1 - la phase d'une sieste dans laquelle vous basculez entre l'éveil et le sommeil. Vos muscles ne sont toujours pas complètement détendus et vous pouvez ressentir une sensation de chute - une contraction soudaine des muscles, une secousse myoclonique (certains scientifiques ont suggéré qu'elle pourrait découler du cerveau de nos ancêtres primates et confondre la relaxation musculaire avec la chute d'un arbre). De plus, il y a un changement dans les ondes cérébrales, des impulsions électriques synchrones résultant de la communication d'un grand nombre de neurones entre eux (voir la figure 1 pour la visualisation de toutes les ondes cérébrales possibles). Éveillé, votre cerveau émet de nombreuses ondes appelées bêta et gamma. Ils se contractent assez fortement et ont une fréquence élevée, et sont soit associés à la concentration (bêta), soit jouent un rôle dans la création de la conscience (gamma). Dans cette première phase de sommeil, au lieu des ondes bêta et gamma, votre cerveau commence à produire des ondes alpha plus lentes et synchronisées (elles sont associées à la relaxation et à la pacification), et même des ondes thêta plus lentes (elles sont associées à une relaxation profonde et à une sieste) - c'est-à-dire qu'il ralentit. Cette phase dure de 1 à 10 minutes.


Fig. 1: Une brève introduction aux vagues apparaissant dans votre tête

2ème phase de sommeil, N2. Dans cette phase, votre conscience s'est déjà éteinte. Le pouls et la respiration ralentissent, la température diminue, vous vous préparez à entrer dans un sommeil profond, les ondes thêta sont toujours prononcées. Cette phase, ainsi que la précédente, est ce qu'on appelle un «sommeil superficiel». Nous passons la majeure partie de la nuit (environ 45%) dans cette phase. Il est préférable de se réveiller d'un sommeil peu profond, vous ne vous sentirez pas dépassé ou désorienté, mais rafraîchi et prêt pour une nouvelle journée .

3e phase de sommeil, N3. Tout est sérieux ici: c'est la phase du sommeil profond. On l'appelle également la phase des ondes lentes, car - vous l'avez deviné - les ondes cérébrales ralentissent et deviennent plus grandes. Maintenant, la balle est dirigée par des ondes delta, la plus lente de toutes celles dont votre cerveau est capable. Vous ne réagissez pas aux sons environnants, il vous est difficile de vous réveiller et vos muscles sont complètement détendus. Cette phase de sommeil est appelée régénérative, car vos tissus sont restaurés , l' énergie est renouvelée , les reins nettoient le sang - enfin, vous comprenez. Si vous vous réveillez pendant un sommeil profond, vous vous retrouverez dans cet état (fait scientifiquement prouvé):



Phase REM + paralysie du sommeil: les rêves sont probablement les caractéristiques les plus intéressantes du sommeil, viennent principalement à ce stade, et sont vifs et complexes. La propriété qui définit est le mouvement aléatoire et rapide des yeux d'un côté à l'autre. Le but de ces mouvements n'est pas encore entièrement compris (mais qu'est-ce qui est complètement clair en neurobiologie?), Parmi les théories, il y a le balayage de ces scènes que nous voyons dans un rêve, ainsi que la formation de la mémoire (nous parlerons de ces fonctions du sommeil plus tard). Votre tension artérielle et votre respiration atteignent presque le niveau d'éveil, les ondes cérébrales ressemblent au même niveau - il y a même un grand nombre d' ondes bêta ! En raison de toutes ces bizarreries, la phase REM a gagné le nom de «sommeil paradoxal». C'est effrayant, mais cela vaut la peine de savoir que vos muscles sont complètement paralysés à ce moment-là - les neurotransmetteurs GABA et glycine empêchent les signaux cérébraux d'atteindre vos muscles et vous empêchent de réagir au sommeil et peut-être de vous nuire. Il s'avère que, en fait, vous restez complètement paralysé, tandis que vos yeux se précipitent de façon incontrôlable. Charmant. Les scientifiques croient que lorsque la transition vers la phase REM et la sortie de celle-ci ne se déroulent pas sans heurts, cela peut conduire à une paralysie du sommeil - un état effrayant lorsque la conscience vous revient, mais vous ne pouvez toujours pas bouger. Dans cet état intermédiaire entre l'éveil et les rêves vifs, les gens parlent souvent de la façon dont ils voient toutes sortes de cauchemars, qui peuvent généralement être divisés en catégories telles que l'incubus (une personne ressent une pression sur la poitrine et a de la difficulté à respirer, et peut la percevoir de telle sorte que un démon est assis sur sa poitrine), des invités non invités (une personne ressent la présence indésirable d'une terrible créature) et une sensation de sortie du corps. Cela explique beaucoup d'histoires sur les phénomènes paranormaux et les enlèvements par des extraterrestres (désolé, Agent Mulder!). Environ 7,6% de toutes les personnes souffrent de paralysie du sommeil, et parmi les étudiants, cette proportion est très sensiblement augmentée, jusqu'à 28%.

Pendant une nuit moyenne, une personne passe généralement par plusieurs cycles de sommeil (dont chacun dure environ 90 minutes), et plus près du matin, les phases REM deviennent plus fréquentes.


Un bref aperçu de ce qui se passe la nuit. On peut voir qu'au début de la nuit, la phase des ondes lentes prédomine, et dans la seconde moitié de la période de sommeil, la phase REM commence à prévaloir.

2. Comment le cerveau s'endort-il?


Il est impossible de déterminer le moment exact de l'endormissement. À un moment donné, vous réfléchissez toujours à la chose stupide que vous avez faite il y a cinq ans, et à un autre, vous glissez déjà vers la deuxième phase du sommeil. Alors, que se passe-t-il dans le cerveau pendant l'endormissement?

Dans les profondeurs de votre cerveau, il y a une toute petite chose comme le noyau suprachiasmatique (SCN), qui contrôle notre cycle veille-sommeil de 24 heures. Il reçoit directement des yeux des informations sur la quantité de lumière à l'endroit où vous vous trouvez. Il utilise ces informations pour réinitialiser votre horloge interne au cycle jour-nuit normal. L'horloge interne régule en conséquence les nombreuses fonctions du corps - la température, la libération d'hormones et ce qui nous intéresse maintenant - le sommeil et l'éveil . Fait intéressant, même en l'absence totale de lumière, notre horloge interne fonctionne avec un rythme d' environ 24 heures. Il a été constaté que cela est possible en raison de l'activité cyclique de certains gènes (selon le nom de « gènes d'horloge »). Ces gènes produisent différents niveaux de différentes «protéines d'horloge» selon l'heure de la journée - et ces protéines régulent déjà les rythmes quotidiens (température corporelle, production de mélatonine, concentration, etc.)

Le SCN est associé de manière complexe - préparez-vous pour le prochain nom long - le noyau ventrolatéral du tubercule optique (VLA) - une structure qui reste active pendant le sommeil. On pense que ces connexions activent le VLA et contribuent à l'endormissement - car lors de l'activation des neurones VLA, elles libèrent des produits chimiques inhibiteurs (GABA et galanine), qui à leur tour suppriment notre système d'éveil. Ainsi, grâce à une longue chaîne de commande, le commutateur tourne et votre état de veille descend lentement à zéro. Les neurones VLA peuvent également être activés par un produit chimique appelé adénosine . L'adénosine s'accumule progressivement au cours de la journée à la suite de la dégradation du glycogène, qui stocke l'énergie dans le corps, et une fois qu'elle s'est suffisamment accumulée, elle commence à augmenter la fatigue et à vous pousser à vous reposer. C'est ce qu'on appelle la régulation homéostatique, au cours de laquelle le cerveau essaie d'équilibrer la fatigue avec le repos.


Présentation de la chaîne de commandement

Un autre composé chimique lié au sommeil peut être trouvé comme complément alimentaire dans un supermarché [aux USA / env. trad.]: mélatonine . Il est produit par le corps pinéal et sa production, comme de nombreuses autres substances, est régulée par des rythmes circadiens. Lorsque le soleil se couche, le SCN donne au corps pinéal l'ordre de commencer la production de mélatonine (dont la présence dans le corps est à peine visible pendant la journée), elle pénètre dans la circulation sanguine et provoque le sommeil. Les scientifiques nous ont récemment mis en garde contre les dangers de l'utilisation de smartphones, de téléviseurs et d'autres appareils électroluminescents au coucher, car ils perturbent nos niveaux de mélatonine. À la lumière des appareils électroniques, la concentration du composant bleu est beaucoup plus forte que dans le naturel, et cette lumière bleue perfide supprime la production de mélatonine plus que la lumière de toute autre fréquence. Cela perturbe le cycle veille-sommeil et peut entraîner une détérioration de la qualité et de la quantité de sommeil, car le cerveau commence à se confondre avec l'heure de la journée. Alors faites-vous plaisir et lisez un livre avant d'aller vous coucher. Ou faites de la méditation. Ou le sexe. Tout sans lumière bleue.


Comparaison de la réduction de la production de mélatonine due à la lumière vive (cercles) et de l'augmentation de la production lorsque vous portez des lunettes qui bloquent la lumière bleue (triangles blancs), ainsi que de la production normale de mélatonine en faible lumière (triangles noirs)

3. Pourquoi dormons-nous et pourquoi le sommeil est-il important?


Très bonne question. Malheureusement, il n'y a pas de réponse définitive à cela. Comme William Dement, fondateur du Stanford Sleep Research Center, l'a déclaré: "Pour autant que je sache, la seule très, très bonne raison pour laquelle nous devons dormir est parce que nous avons sommeil." Alors regardons ce que nous savons déjà (sauf pour ce peu de sagesse).

La mémoire


Les scientifiques soupçonnent depuis longtemps l'existence d'une relation romantique entre le sommeil et la consolidation de la mémoire (c'est-à-dire sa stabilisation) et au cours des dernières décennies, voire des siècles, de nombreuses études ont été menées pour renforcer cette opinion (mais aucune d'entre elles n'était complètement convaincante). Il y a une différence entre les deux types de mémoire: déclarative (sur des informations basées sur des faits, répondant à la question «quoi?») Et procédurale (répondant à la question «comment?», Par exemple, la mémoire musculaire sur la conduite d'un vélo ou la guitare). Ce serait très pratique si nous avions une distinction claire comme «un rêve avec des vagues lentes est responsable de cela, et la phase REM est responsable de cela», mais, malheureusement, tout est mélangé dans la réalité.

Habituellement, le sommeil aide la mémoire à fonctionner : les personnes qui ont dormi après avoir appris quelque chose se souviennent généralement mieux des nouvelles informations que celles qui n'ont pas dormi après avoir appris. Étudier des listes de mots, des mouvements complexes des doigts ou même démêler des schémas cachés complexes - tout cela a profité du sommeil après le processus d'apprentissage.

Il existe des théories selon lesquelles le sommeil à ondes lentes (SMW), qui prévaut dans la première partie de la nuit, aide particulièrement à consolider la mémoire déclarative . On pense que la stabilisation des souvenirs nouvellement acquis se produit par leur réactivation dans l'hippocampe, notre centre de mémoire, pendant le sommeil. En «rejouant» les souvenirs, le cerveau stabilise leurs traces , ce qui réduit la probabilité de leur perte. Une étude a révélé que si vous étudiez quelque chose de nouveau en inhalant l'odeur d'une rose puis en servant cette odeur à une personne endormie pendant le SMB, l'activité de son hippocampe augmente et la mémoire devient plus forte le lendemain. Alors que:

  1. Pendant SMV, la réactivation hippocampique est améliorée.
  2. La mémoire s'améliore.
  3. ???
  4. Profit!



La phase REM, d'autre part, était associée à la mémoire procédurale , dont la consolidation ne dépend pas de l'hippocampe (et plus dépend de la répétition des commandes de mouvement dans les parties du cerveau qui sont engagées dans le contrôle musculaire - le cervelet, les noyaux gris centraux et le cortex moteur). On sait peu de choses sur les mécanismes exacts de consolidation de ce type de mémoire, donc ce paragraphe sera court. Cependant, certaines études sont en désaccord avec une séparation aussi nette (scientifiquement parlant, objectant à l'hypothèse du double processus ). Par exemple, il a été démontré que le sommeil SMV peut aider à consolider la mémoire motrice (= procédurale), et la phase REM joue un rôle dans la stabilisation de la mémoire des événements et des faits. Apparemment, il n'y a pas une séparation aussi nette des tâches. Cela suggère que les deux phases sont importantes pour les deux types de mémoire (une telle théorie est appelée une «hypothèse cohérente»): elles ne se font pas concurrence, mais se complètent. Il se trouve juste qu'une phase (SMV) peut apporter une plus grande contribution à un type de mémoire (déclarative), et vice versa.

Mais cela, bien sûr, ne met pas fin à l'histoire. Il y a - tout à coup! Est une autre théorie qui tente de décrire la consolidation de la mémoire. Il est appelé «homéostasie synaptique» et, en substance, prétend que pendant que vous êtes éveillé et gagnez de nouveaux souvenirs et expériences, les connexions entre vos cellules cérébrales (synapses) sont renforcées (et de nouvelles sont créées), et que lorsque vous dormez, le cerveau essayer de réduire cette énorme augmentation quotidienne à un niveau raisonnable en éliminant les synapses inutiles. Donc, nous pouvons dire que nous dormons pour oublier - et élever le niveau du signal au-dessus du niveau de bruit, en commençant une nouvelle journée rafraîchie et prête pour une nouvelle formation. Les connexions inutiles et les mémoires aléatoires sont supprimées et les plus importantes sont renforcées par la répétition. Une étude récente a trouvé des preuves visuelles directes de cette hypothèse: les chercheurs, en utilisant la microscopie à haute résolution, ont d'abord déterminé la taille et la forme de 6920 synapses, puis ont montré qu'après plusieurs heures de sommeil, 80% des synapses ont diminué d'environ 18%.


Grandes synapses d'une souris éveillée et synapses rétrécies d'une souris légèrement endormie.

Bien sûr, la bonne réponse n'existe pas - la vérité se situe quelque part entre les deux, et toutes ces théories n'expliquent qu'une partie de ce qui se passe. Mais maintenant, vous réfléchirez à deux fois avant de décider d'étudier toute la nuit avant l'examen; se fatiguer et se jeter avec une énergie, vous ne ferez pas mieux retenir au cerveau les informations - mais plusieurs heures de sommeil peuvent le faire.

Ménage


Une autre fonction de sommeil suggérée est le ménage. Pendant que vous dormez, le cerveau prend la forme d'un nettoyant et va nettoyer toutes les ordures qui s'y sont accumulées pendant les réflexions diurnes. Dans plusieurs études sur des souris, les chercheurs ont découvert un système qui en élimine les déchets cérébraux pendant le sommeil. L'analogue cérébral du système lymphatique, un réseau de minuscules tubules qui emportent les sous-produits à l'aide du liquide céphalorachidien, en est responsable. Les scientifiques l'ont appelé le « système glyphatique » parce qu'il fonctionne comme un système lymphatique, mais avec l'aide de cellules cérébrales auxiliaires, la glie . Lorsque les souris se sont endormies, ce système s'est pleinement mis en marche (pendant l'éveil, son activité ne représente que 5% du débit dans un rêve!) Et les cellules du cerveau se sont même contractées légèrement afin que l'espace autour d'elles puisse être plus facile à nettoyer. Les sous-produits amovibles de l'activité comprennent des protéines telles que l' amyloïde bêta - les méchants derrière la maladie d'Alzheimer (ils sont lavés deux fois plus pendant le sommeil que pendant l'éveil!) - et d'autres substances associées aux maladies neurodégénératives. Donc, si vous voulez soudainement travailler toute la nuit, pensez à toutes ces toxines qui s'accumulent dans votre cerveau et, au lieu d'une nuit de travail, dormez au moins quelques heures.

En général, bien que l'on ne sache pas encore pourquoi nous passons un tiers de notre vie dans un rêve, nous avons déjà de très bonnes directives.

Dans la deuxième partie de l'article, je vais révéler des informations incroyables sur les rêves, sur ce qui peut perturber le sommeil, et je donnerai quelques conseils sur l'organisation optimale du sommeil. Ne changez pas.

Source: https://habr.com/ru/post/fr411931/


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