Чому ми спимо?
Відео: Збірник Для дітей підкинули дитину Іграшки поки ми спимо KIDS Children
Все, від плодових мушок до дельфінів, потребують того, щоб час від часу прикривати очі. Причина тому, мабуть, криється в мозку і залишається однією з головних загадок біології.
На це заняття ми витрачаємо близько третини свого життя. Якщо нас цього позбавити, ми захворіли. Але ми досі не знаємо гарненько, навіщо треба спати.
На перший погляд, відповідь очевидна: щоб мозок і інші органи могли відпочити і відновитися. Але чому ми не можемо відпочити, залишаючись у свідомості і продовжуючи бути напоготові? Чому ми не можемо відновити сили, коли не спимо? Загадка ...
Фото HelenHates Peas.
Сон - настільки поширене в природі явище, що воно повинно бути шалено корисним. Навіть плодові мушки і нематоди часом впадають в стан повної бездіяльності, з якого виходять не дуже легко, тобто сон властивий навіть найпростіших тварин. Але багаторічні спостереження так і не дали кореляції між сном і фізіологічними потребами у тварин. Так що ще однією таємницею є різноманіття видів сну.
Наприклад, деякі кажани сплять 20 годин на добу, а великі травоїдні ссавці - менше чотирьох. Коням і зовсім достатньо подрімати стоячи протягом декількох хвилин, які за добу складаються приблизно о третій годині. Деякі новонароджені дельфіни і кити сплять разом з матерями протягом усього першого місяця.
Коротше, виявити єдину, універсальну функцію сну так і не вдалося. «Фізіологічні зміни під час сну сильно варіюються у різних видів, - зазначає Маркос Френк з Пенсільванського університету (США). - Але у всіх сон відбивається на роботі мозку ». Тому більшість дослідників зосередилися на цьому органі. Найбільш очевидною ознакою сну визнана, умовно кажучи, втрата «свідомості» (або скорочення «свідомості» у деяких тварин). І недолік сну приводить до когнітивного кризи не тільки у людей, але і у щурів, плодових мушок і багатьох інших вивчених видів.
Основну частину сну займає повільнохвильовий фаза, відома як третя стадія, або стадія глибокого сну (див. Діаграму). Її властиві характерні хвилі електричної активності мозку, викликані синхронізованою активацією нейронів, що відбувається приблизно раз в секунду. З нею змішуються інші етапи - фаза швидкого руху очей, коли діяльність мозку нагадує неспання, і переходи між ними.
Основну частину сну займає повільнохвильовий фаза, відома як третя стадія, або стадія глибокого сну.
Вважається, що сон - це саме повільнохвильової етап, бо саме в цей період відбувається все те, що повинен зробити для організму сон. Саме в цій фазі робота мозку найсильніше відрізняється від неспання. В її початку хвилі стають особливо великими, коли потреба уві сні максимальна. Якщо ви довго не спите, ці повільні хвилі наростатимуть, поки ви не заклює носом.
Пояснення функцій сну можна розділити на дві великі групи: одні пов`язані з «ремонтом» і «обслуговуванням» мозку, а інші - з виконанням мозком унікальних для сну функцій.
Сто років тому вважалося, що в період неспання в нас виробляється якийсь токсин, накопичення якого ми в кінці кінців не можемо опиратися і засипаємо, щоб дати можливість мозку очиститися. Така речовина не було виявлено, і сучасний варіант тієї ж гіпотези говорить: днем відбувається поступове зниження поставок великих молекул, необхідних для роботи мозку, в тому числі білків, РНК та холестерину. Запаси поповнюються якраз під час сну. В експериментах з тваринами з`ясувалося, що виробництво таких молекул збільшується під час повільнохвильової фази сну. Однак, за словами скептиків, це лише кореляція і не можна говорити про те, що наше бажання спати залежить від рівня цих молекул.
Друга група теж має давню історію. Ще Зигмунд Фрейд припустив, що всі сновидіння присвячені виконанню заповітних бажань (часто замаскованого), але в науці ця гіпотеза не знайшла підтвердження. Однак є вагомі причини вважати, що під час сну мозок все ж виконує одну дуже важливу й унікальну функцію - він займається консолідацією пам`яті. Спогади не тесав в камені в момент події. Спочатку вони зберігаються в свого роду ОЗУ і лише потім те, що з якихось причин здалося важливим, відправляється в ПЗУ.
Експерименти і на тварин, і на людях показують, що найсильніші спогади формуються, коли моменти запам`ятовування і згадування розділяє сон. Наприклад, в ході одного з дослідів електроди, розміщені в щурячих мізках, показали, що під час сну невеликі групи нейронів відтворюють той режим діяльності, який вперше був зареєстрований, коли щури не спали і вчилися.
З 2003 року набирає чинності нова гіпотеза, що об`єднує обидва пояснення. У центрі її уваги - синапси, за допомогою яких спілкуються нейрони. Відомо, що при формуванні спогадів синапси беруть участь в цьому процесі нейронів стають сильнішими. Основна думка полягає в тому, що в стані неспання ми постійно створюємо нові спогади і, отже, зміцнюємо синапси. Але цей процес не може тривати нескінченно: в якийсь момент був би досягнутий максимуму енергетичної ефективності і нові спогади перестали б формуватися. Вирішенням цієї проблеми стає фаза медленноволнового сну: за відсутності вхідного потоку даних повільно "стріляючі" нейрони поступово знижують силу синапсів в усіх напрямках, зберігаючи при цьому відносну різницю в силі між синапсами, дозволяючи новим спогадами зберегтися (див. Діаграму нижче).
За відсутності вхідного потоку даних повільно "стріляючі" нейрони поступово знижують силу синапсів в усіх напрямках, зберігаючи при цьому відносну різницю в силі між синапсами, дозволяючи новим спогадами зберегтися.
Відео: НАВІЩО МИ СПИМ? ФАКТИ ПРО СНІ # ІФ
На підтримку «гіпотези гомеостазу синапсів» отримано чимало доказів. Сканування людського мозку говорить про те, що наше сіра речовина вимагає більше енергії в кінці дня, ніж на початку. Джуліо Тонони і Кьяра Сіреллі з Вісконскінского університету в Медісоні (США), які запропонували гіпотезу, показали, що у гризунів і плодових мушок міцність синапсів зростає в період неспання і падає під час сну. Більш того, коли ми вивчаємо те, що вимагає роботи певної частини мозку, саме ця область генерує інтенсивніші повільні хвилі під час подальшого сну.
Незважаючи на велику увагу, яку в останні роки отримала ця гіпотеза, вона ще не встигла завоювати серця всіх і кожного. Наприклад, нейробіолог Джеррі Сігел з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі (США) дотримується думки про те, що сон - це просто адаптивний спосіб заощадити енергію, не займаючись годуванням і розмноженням. Тварина знаходить затишне місце, ховається в ньому і береже себе для майбутнього. А відмінності в образі сну між видами - наслідок відмінностей у способі життя.
Але більшість все ж схиляється до того, що функція сну настільки ж складна, як складний мозок. Напевно, лаконічну відповідь на запитання про те, чому ми спимо, чи вдасться отримати.
