睡眠科学:第1部分


在这篇文章中,我将分享有关我的崇拜主题的信息。 关于我可以随时随地进行的工作。 我更喜欢米其林清单上的钻石和餐厅。 H- +是的,如果标题没有透露我将要谈论的梦的细节,那么这个笑话的结尾会更有趣。 哦好

必要时,如此神秘的睡眠仍然使科学家感到困惑-他们数十年来一直在研究睡眠(人们已经睡眠了数千年)。 梦中到底发生了什么? 我们为什么要睡觉? 我可以停止睡觉吗? 那会发生什么呢? 有兴趣吗? 然后继续阅读,您会发现我们离这些问题的答案有多近。

1.理论基础:演习领域的安排和方式


每个人都听说过REM阶段(REM阶段):是因为它与梦有关,还是因为它对人类很重要,或者仅仅是因为您喜欢歌曲“ 失去我的宗教 ”。 但是梦想远不止于此:它包含另外三个具有不同特征和功能的阶段 (并且具有不同的概率,当他们在这个阶段唤醒您时,您会感到生气)。



睡眠的第一阶段,N1-小睡的阶段,在此阶段您可以在清醒和睡眠之间进行切换。 您的肌肉仍未完全放松,您可能会感到跌倒的感觉-肌肉突然收缩,肌阵挛性抽搐(一些科学家建议它可能从我们的灵长类动物祖先的大脑流出,并将肌肉放松与从树上掉下来混淆)。 另外,脑波也发生了变化,由于大量神经元之间的相互交流而出现了同步电脉冲(所有可能的脑波的可视化请参见图1)。 清醒时,您的大脑会发出许多称为β和γ的波。 它们抽动的频率很高,频率很高,或者与注意力(β)有关,或者被认为在创造意识(γ)中起作用。 在睡眠的第一阶段,您的大脑开始发出而不是beta和gamma波,更慢且同步的alpha波(它们与放松和安抚相关联),甚至更慢的theta波(它们与深度放松和午睡相关联) -也就是说,它变慢了。 此阶段 持续 1到10分钟。


1:简要介绍一下脑海中出现的波浪

睡眠第二阶段,N2。 在此阶段,您的意识已经关闭。 脉搏和呼吸变慢,温度降低,您正准备进入深度睡眠,θ波仍然很明显。 此阶段与上一个阶段一起称为“浅睡眠”。 在此阶段中,我们大部分时间(约占45%)度过。 最好从浅睡中醒来,您不会感到不知所措或迷失方向,而是会精神焕发并为新的一天 做好准备

睡眠的第三阶段,N3。 这里的一切都很认真:这是深度睡眠的阶段。 它也被称为慢波阶段,因为-您猜到了-脑波变慢并变大。 现在,球是由三角波控制的,三角波是您大脑所能承受的最慢的速度。 您对周围的声音没有反应,很难唤醒,并且肌肉完全放松。 睡眠的这一阶段称为再生,因为您的组织 得以 恢复能量得以更新 ,肾脏可以净化血液-很好,您知道。 如果您在深度睡眠中醒来,您将发现自己处于这种状态(科学证明的事实):



REM阶段+睡眠麻痹:梦可能是睡眠中最有趣的特征,主要发生在这个阶段,并且生动而复杂。 定义属性是眼睛从一侧到另一侧的随机快速移动。 这些运动的目的尚不完全清楚(但是神经生物学中什么是完全清楚的?),其中的理论是扫描我们在梦中看到 那些场景 ,以及记忆 形成 (我们稍后将讨论这些睡眠功能)。 您的血压和呼吸几乎上升到觉醒的水平,脑电波就像是同一水平-甚至还有大量的β波 ! 由于所有这些奇怪之处,REM阶段已获得“反常睡眠”的称呼。 这很可怕,但是值得一提的是,那时您的肌肉完全瘫痪了-GABA和甘氨酸神经递质阻止大脑信号到达您的肌肉,并保护您免于对睡眠的反应,甚至可能损害自己。 事实证明,实际上,您只是完全瘫痪了,而眼睛却无法控制地来回奔跑。 迷人。 科学家认为,当过渡到REM阶段以及从REM阶段退出的过程进行得不顺利时,它可能导致睡眠麻痹 -当意识恢复到您的状态时,这是一种令人恐惧的状态,但是您仍然无法移动。 在觉醒和生动的梦之间的这种中间状态下,人们经常谈论如何看待各种噩梦,通常可以将其分为几类,例如点in(一个人感觉胸部受压,呼吸困难,并以这样的方式感知它:恶魔坐在他的胸前),不速之客(一个人感觉到某种可怕生物的有害存在)和离开身体的感觉。 这就解释了许多关于超自然现象外星人绑架的故事(对不起,特工Mulder!),约有7.6%的人患有睡眠麻痹,而在学生中,这一比例显着增加,高达28%。

在一个通常的夜晚,一个人通常经历几个睡眠周期(每个睡眠周期大约持续90分钟),并且在接近早晨时,REM阶段变得更加频繁。


晚上发生的事情的简要概述。 您可以看到,在夜晚开始时,慢波阶段占主导地位,而在睡眠期的后半段,REM阶段开始盛行。

2.大脑如何入睡?


无法确定入睡的确切时间。 一方面,您仍在思考五年前所做的愚蠢的事情,另一方面,您已经在滑向睡眠的第二阶段。 那么,入睡时大脑会发生什么呢?

在您的大脑深处,有一个微小的小东西,如超眼交叉核 (SCN),它控制着我们的24小时睡眠-觉醒周期。 它直接从眼睛接收有关您所在位置的光量的信息。 它使用此信息将内部时钟重置为正常的昼夜周期。 内部时钟相应地调节着体温的许多功能,荷尔蒙的释放以及我们现在所感兴趣的- 睡眠和清醒 。 有趣的是,即使在完全没有光线的情况下,我们的内部时钟也能以大约 24小时的节奏运转 。 已经发现,由于某些基因的循环活性(根据“ 时钟基因 ”的名称),这是可能的。 这些基因会根据一天中的时间产生不同水平的不同“时钟蛋白质”-这些蛋白质已经调节了日常节律(体温,褪黑激素的产生,浓度等)。

SCN与以下内容复杂关联-准备下一个名字-视神经结节的腹外侧核 (VLA)-这种结构在睡眠过程中保持活跃 。 人们认为这些连接激活了VLA,并有助于睡眠的开始-因为在VLA神经元激活期间,它们释放抑制性化学物质(GABA和甘丙肽),进而抑制了我们的觉醒系统。 因此,通过一长串命令,开关转动,您的唤醒状态逐渐降低为零。 VLA神经元也可以被一种叫做腺苷的化学物质激活。 糖原分解会导致腺苷在白天逐渐累积,糖原会在体内储存能量,积累足够的糖分后,它会开始增加疲劳感并促使您休息。 这称为稳态调节,在此期间大脑试图平衡疲劳与休息。


命令链概述

可以在超市中找到与睡眠有关的另一种化合物作为膳食补充剂[在美国/大约。 [transl。]: 褪黑激素 。 它由松果体产生,其产生与许多其他物质一样,受昼夜节律调节。 太阳落山时,SCN会命令松果体开始生产褪黑激素(白天几乎看不到褪黑激素的存在),它会进入血液并导致睡眠。 科学家最近警告我们,就寝时使用智能手机,电视和其他发光设备会危害我们的褪黑激素水平,因此存在危险。 从电子设备的角度来看,蓝色成分的浓度比自然环境中的浓度要强得多,并且这种危险的蓝色光比任何其他频率的光都更能抑制褪黑激素的产生。 由于大脑开始对一天中的什么时间感到困惑,它使睡眠-觉醒周期混乱,并可能导致睡眠质量和数量的下降。 因此,请帮自己一个忙,上床睡觉前先读书。 或做一些冥想。 或性。 没有蓝光的任何东西。


戴上阻挡蓝光的眼镜(圆形)减少的亮光(圆形)导致褪黑激素产生的比较,以及在暗光下正常的褪黑素产生的比较(黑三角)

3.我们为什么要睡觉,为什么睡眠很重要?


很好的问题。 不幸的是,没有确切的答案。 正如斯坦福大学睡眠研究中心的创始人威廉·德门特(William Dement)所说:“据我所知,我们需要睡眠的唯一非常非常好的理由是因为我们困了。” 因此,让我们看看我们已经知道的(除了这点智慧)。

记忆


科学家一直怀疑睡眠和记忆巩固(即稳定)之间存在浪漫关系,并且在最近几十年(即使不是几个世纪),也进行了许多研究来强化这种观点(但没有一个是完全令人信服的)。 两种类型的记忆之间有区别: 声明式记忆(关于基于事实的信息,回答“什么?”问题)和程序记忆(回答问题“如何?”,例如,关于骑自行车或弹吉他的肌肉记忆)。 如果我们有一个明确的区分,例如“慢波的梦对此负责,而REM阶段对此负责,”将是非常方便的,但是不幸的是,现实中所有事情都是混杂的。

通常,睡眠有助于记忆工作 :学习某些东西后睡着的人通常比那些学习后没有睡着的人会更好地记住新信息。 学习单词列表复杂的手指运动甚至解开复杂的隐藏模式-所有这些都受益于学习过程后的睡眠。

有理论认为,慢波睡眠(SMW)在夜间的第一部分盛行,特别有助于 巩固 声明性记忆。 据信,新获得的记忆的稳定是通过在睡眠过程中它们在我们的记忆中心海马中的重新激活而发生的。 通过“重放”记忆,大脑可以稳定它们的踪迹 ,因此减少了它们丢失的可能性。 一项研究发现,如果您通过吸入玫瑰的气味来学习新知识,然后在SMB期间将气味传给熟睡的人,则其海马的活动会增加,第二天的记忆会增强 。 这样:

  1. 在SMV期间,海马激活增强。
  2. 记忆力得到改善。
  3. ???
  4. 赢利!



另一方面,REM期与程序 记忆 有关程序 记忆的巩固不依赖于海马体(更多依赖于参与控制肌肉的大脑部分-小脑, 基底神经节和运动皮层的运动命令的重复)。 关于合并这种类型的内存的确切机制知之甚少,因此本段将简短。 但是,有些研究不同意这种明确的分离(从科学的角度来说,反对双重过程的假设)。 例如,研究表明,SMV睡眠可以 帮助巩固运动(=程序)记忆,而REM阶段在稳定事件和事实记忆方面发挥 作用。 显然,没有如此明确的职责分离。 这表明这两个阶段对两种类型的记忆都很重要(这种理论称为“一致假设”):它们不相互竞争,而是相互补充。 碰巧的是,一个阶段(SMV)可以对一种类型的内存(声明性)做出更大的贡献,反之亦然。

但是,这当然并不能结束故事。 有-突然! 是另一种试图描述内存整合的理论。 它被称为“突触稳态”,实际上,它声称当您醒来并获得新的记忆和经验时,您的脑细胞(突触)之间的联系会得到加强(并产生新的联系),并且当您睡觉时,大脑试图通过消除不必要的突触来将每天的巨额增长减少到合理水平。 因此,我们可以说我们会忘记去睡觉-并将信号电平提高到噪声电平以上,重新开始新的一天并为新的训练做好准备。 删除不必要的连接和随机记忆,并通过重复来增强重要的连接和随机记忆。 最近的一项研究找到了这一假设的直接视觉证据:研究人员使用高分辨率显微镜首先确定了6920个突触的大小和形状,然后表明在睡眠几个小时后,突触的80%下降了约18%。


清醒的小鼠的大型突触和轻微睡眠的小鼠的缩小的突触。

当然,没有正确的答案-真相介于两者之间,所有这些理论仅解释了正在发生的事情的一部分。 但是现在,在决定考试前整夜学习之前,您将三思而后行。 精力充沛地劳累和投掷自己,不会使大脑更好地记住信息-但是几个小时的睡眠可以做到这一点。

家政服务


另一个建议的睡眠功能是客房清洁。 当您睡觉时,大脑会拉起清洁器的形状,并清理白天反射时在那里积聚的所有垃圾。 在对小鼠的几项研究中,研究人员发现了一种可以消除睡眠中脑部浪费系统。 造成这种情况的原因是淋巴系统的大脑类似物,这是由细小管组成的网络,这些小管利用脑脊液冲洗掉副产物。 科学家称它为“ 糖皮质系统 ”,是因为它的工作原理类似于淋巴系统,但需要辅助神经细胞胶质细胞 。 当老鼠入睡时,这个系统会充分发挥作用(在清醒时,它的活动只是梦中流量的5%!)而且脑细胞的大小甚至略有收缩,因此它们周围的空间更容易清洁。 活动的副产物包括蛋白质,例如淀粉样蛋白β-阿尔茨海默氏病的恶棍(它们在睡眠中被冲走的次数是清醒时的两倍!)以及与神经退行性疾病相关的其他物质。 因此,如果您突然想整夜工作,请考虑一下大脑中积聚的所有毒素,而不是整夜工作,至少要睡几个小时。

总的来说,尽管我们尚不清楚为什么我们要在梦中度过三分之一的时间,但我们已经有了相当不错的指导原则。

在本文的第二部分中,我将揭示有关梦的奇妙信息,有关可能干扰睡眠的信息,并提供一些有关最佳睡眠安排的提示。 请勿切换。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN411931/


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