Глава 1. Теоретические подходы к изучению психофизиологии сна.

ФАКУЛЬТЕТ УПРАВЛЕНИЯ

КАФЕДРА СОЦИОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЯ

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Психофизиология профессиональной деятельности»

на тему: «Функциональное значение сна»

Выполнила: студентка группы 2бУП2 Ветчинина В.И.

Проверила: Трушкова С.В.

Москва

Содержание

Введение ...………………………………………………………………………...3

Глава 1. Теоретические подходы к изучению психофизиологии сна …..…..5

1.1.Определение понятия «сон» .………………….….…………..…….5

1.2.Функции сна …………...……………………..…9

1.3. Методы изучения сна ...……………………………………………11

Глава 2. Экспериментальные исследования психофизиологии сна .…..…...16

2.1.Исследование продолжительности сна………………………..16

2.2. Влияние продолжительности сна на лишний вес ..………………20

2.3. Влияние сна на память человека……...……………….………......22

Заключение………………………………………………………….……………27

Список литературы………………………………………………………………28

Введение
Сон представляет собой особое периодически возникающее функциональное состояние со специфическими поведенческими проявлениями в вегетативной и моторной сферах. Около трети своей жизни человек проводит во сне и без сна не может обходиться. Во сне у человека снижаются активность обменных процессов и мышечный тонус, активнее идут процессы анаболизма, тормозятся нервные структуры. Все это способствует восстановлению сил после дневных умственных и физических нагрузок. Но, как отмечал И.П. Павлов, сон — это не просто отдых, а активное состояние организма, которому свойственна особая форма деятельности мозга. В частности, во время сна происходит анализ и переработка информации, накопленной человеком за предшествующее время. Если такая сортировка прошла успешно, то мозг оказывается освобожденным от чрезмерной информации, накопленной накануне, и вновь готов к работе. Благодаря этому у человека нормализуется нервно-психическое состояние, восстанавливается работоспособность. Сон обеспечивает процессы программирования в мозгу и выполняет целый ряд других функций.

Актуальность данной проблемы заключается в том, что сон является неотъемлемой частью жизни человека и важным фактором его здоровья. Кроме мозга во время сна отдыхают мышцы, кости, внутренние органы и в целом весь организм человека.

Как уже отмечалось ранее сон – важнейший процесс восстановления человеческого организма. В режиме бодрствования мозг не является уравновешенной системой. Интенсивность обмена веществ в клетках мозга - очень высокая, и это сопровождается образованием большого количества продуктов обмена (шлаков), которые необходимо удалять из клеток. В течении дня кровообращение не успевает удалять эти шлаки, и они постепенно накапливаются в клетках мозга, возникает чувство утомления. Именно в этот момент сон приобретает свою значимость: он помогает восстановить нормальную работу мозга.

Что происходит во время сна? Обычно положение человека во время сна - горизонтально, т.е. мозг находится на одном уровне с сердцем, качающим кровь. Это значит, что кровообращение мозга улучшается.

Во-вторых, с мозга снимаются все основные внешние воздействия, которые заставляют его усиленно думать днем. В положении с закрытыми глазами не нужно тратить кучу энергии на анализ и запоминание картинки. Как правило, во время сна - тихо, а значит не нужно обдумывать звуки и слова.

Однако, все мы знаем, что сон - это не просто положение человека с закрытыми глазами в тишине. Это определенный режим работы мозга, при котором человек находится практически в бессознательном состоянии. И только при его отключении большинство клеток мозга могут перейти на экономный режим работы.

Цель работы состоит в изучении функционального значения сна.

Объект исследования – сон человека.

Предмет исследования – функции сна.

В процессе написания данной работы необходимо выполнить следующие задачи:

1. Определить значение понятия «сон» в психофизиологии

2. Изучить функции и структуру сна

3. Рассмотреть методы изучения сна

Глава 1. Теоретические подходы к изучению психофизиологии сна.

1.1.Определение понятия «сон»

Существует множество определений понятия «сон». Вот лишь некоторые из них:

Сон — особое состояние сознания человека и животных, включающее в себя ряд стадий, закономерно повторяющихся в течение ночи (при нормальном суточном графике)[13].

Сон– это естественный физиологический процесс пребывания в состоянии с минимальным уровнем мозговой деятельности и пониженной реакцией на окружающий мир, присущий человеку и другим живым организмам [4].

Сон – это наступающее через определённые промежутки времени физиологическое состояние покоя и отдыха, при котором полностью или частично прекращается работа сознания [10].

Ученые связывают сон с определенным состоянием клеток коры головного мозга и подкорковой области. Скопления определенного вида нервных клеток образуют так называемые ядра. Они располагаются в разных отделах головного мозга и руководят работой всего человеческого организма. Каждое ядро соответственно выполняет свои задачи и функции [1].

Состояние сна неразрывно связано с фазой активного бодрствования. Процесс сон-бодрствование определяет уровень активности всех систем и органов : гормональной, иммунной, эмоциональной и других. Во время бодрствования организм человека максимально приспосабливается к окружающим его условиям. Все биологические процессы распределены по времени суток, а лучшими биологическими часами для человека является смена дня и ночи [6].

По структуре различают 2 основных типа сна : медленный и быстрый, которые будут подробно затронуты с следующем параграфе. Здоровый сон человека начинается с первой стадии медленного сна которая длится 5-10 минут. Затем наступает 2-я стадия, которая продолжается около 20 минут. Ещё 30-45 минут приходится на период 3-4 стадий. После этого спящий снова возвращается во 2-ю стадию медленного сна, после которой возникает первый эпизод быстрого сна, который имеет короткую продолжительность — около 5 минут. Вся эта последовательность называется циклом. Первый цикл имеет длительность 90-100 минут. Затем циклы повторяются, при этом уменьшается доля медленного сна, и постепенно нарастает доля быстрого сна, последний эпизод которого в отдельных случаях может достигать 1 часа. В среднем, при полноценном здоровом сне отмечается пять полных циклов. Последовательность смены стадий и их длительность удобно представлять в виде гипнограммы, которая наглядно отображает структуру сна пациента [5].

Фаза медленного или ортодоксального сна состоит из четырех основных стадий :

1. Дремота. Во время дремоты человеку свойственно «додумывать» те идеи, которые были особенно актуальными для него на протяжении дня. Мозг интуитивно продолжает искать ответы на вопросы, которые не были разрешены, появляются полусонные мечтания, иногда человек видит образы подобные сновидениям, в которых реализуется успешное решение его проблемы. Электроэнцефалограмма на первой стадии медленного сна показывает существенное снижение, практически до минимальных показателей, альфа-ритма, который является основной характеристикой состояния бодрствования человека.

2. Сон медленной глубины. Эта стадия характеризуется учащенным альфа-ритмом или ритмом «сонных веретен». Отключение сознания начинает чередоваться с порогами высокой слуховой чувствительности. Примерно 2-5 раз в минуту человек находится в состоянии, когда его очень легко разбудить.

3. На третьей стадии медленного сна «сонных веретен» становится значительно больше, затем к участившемуся сну медленной глубины добавляются дельта-колебания. По мере возрастания амплитуды ритм колебаний замедляется, и наступает четвертая стадия, которую принято называть глубоким сном (дельта-сном) фазы медленного сна. В стадии дельта-сна человек начинает видеть сновидения, сенсорная активность притупляется, и разбудить спящего становится довольно сложно. Чтобы восстановиться физически, человеку достаточно порядка 3-4 часов медленного сна.

4. Примерно через час-полтора после засыпания, наступает последняя фаза - фаза медленного сна и начинается плавный переход к быстрому сну.

После четвертой стадии медленного сна в сознании человека начинает свое функционирование быстрый или парадоксальный сон [25].

Быстрый сон, так же известный как быстро волновой характеризуется существенными изменениями в поведении спящего. Наблюдения позволяют сделать выводы, что для стадии быстрого сна характерно усиление деятельности дыхательной и сердечно-сосудистой систем. При этом частоте сердечных сокращений, равно как и дыханию, свойственна некоторая аритмичность. Мышечный тонус падает, диафрагма рта и шейные мышцы полностью обездвиживаются, но при этом активный и выраженный характер приобретают движения глазных яблок под сомкнутыми веками. Именно в этой фазе человек видит сны, более того, если разбудить спящего «быстрым сном», он, скорее всего, будет отчетливо помнить и сможет рассказать о том, что ему приснилось.

Фаза быстрого сна становится более продолжительной от цикла к циклу, но одновременно с этим уменьшается глубина сна. Несмотря на то, что быстрый сон в каждом последующем цикле все больше приближается к порогу бодрствования, разбудить человека, пребывающего в парадоксальном сне значительно сложнее.

Функционально, в фазе быстрого сна происходит обработка информации, полученная мозгом за день, осуществляется обмен «данными» между сознанием и подсознанием. Эта фаза сна необходима человеку для того, чтобы сам человек и его мозг в первую очередь могли адаптироваться к меняющимся условиям окружающей его среды. Именно поэтому, прерывание быстрого сна чревато серьезными последствиями, связанными с нарушениями психической деятельности [2].

Человек, который лишен возможности полноценно впадать в состояние быстрого сна, лишается возможности полноценно восстановить функции психологической защиты, в результате чего становится вялым, раздражительным, плаксивым и рассеянным.

Следует отметить, что фазы сна чередуются на протяжении всего цикла сна. Если продолжительность ночного сна человека составляет 8 часов, длительность фаз от цикла к циклу меняется. При этом, в первом 90-100 минутном цикле, преобладает медленный сон, а фаза быстрого сна может отсутствовать. В следующем цикле, медленный сон становится чуть менее продолжительным, уступает свое место быстрому сну, который может длиться буквально несколько минут. При переходе к третьему циклу, доля быстрого сна увеличивается, а к моменту завершения сна, быстрый сон откровенно преобладает над медленным. Ученые утверждают, что именно поэтому, человек, проснувшийся не от воздействия раздражителя, например, будильника или телефонного звонка, всегда отчетливо помнит свои сновидения [2].

1.2. Функции сна

Чтобы определить основные функции сна ученые решили воспользоваться одним из проверенных в науке методом – доказательством от противного. Был проведен целый ряд экспериментов, в ходе которых подопытным частично либо полностью не давали спать. Выводы, сделанные на основании результатов наблюдений, позволили специалистам сложить несколько элементов мозаики и определить функциональную значимость сна.

Что же чувствует человек, который не спит несколько дней подряд? Максимальный срок пребывания человека без сна составил 11 суток. Рекорд установил в 1965 году школьник Рэнди Гарднер. Прочие эксперименты заканчивались, как правило, на 8 сутки. Наблюдения позволили выявить определенную закономерность в реакции организма человека на отсутствие сна

Итак, в первые 3-4 дня, проведенные без сна, люди ощущают усталость и раздражительность. На пятые сутки падает острота зрения, слуха, нарушается координация движений, человек теряет способность к целенаправленным действиям, сосредоточенности, наблюдается рассеянность, а так же резкое снижение веса при сбалансированном и своевременном питании. Продолжение эксперимента продемонстрировало появление галлюцинаций и паранойи. Так, например, Рэнди Гарднер видел в дорожном знаке человека и твердил, что ведущий радиостанции хочет его убить. Еще через пару дней у мальчика возникли проблемы моторных функций, речь перестала быть внятной, появился тремор пальцев. Школьник не мог решить самых элементарных задач, забывая в процессе решения, в чем, собственно, состояла задача. Испытание бессонницей закончилось тем, что инициатор опыта заснул [10].

Состояние, в котором перед окончанием испытания бессонницей оказывались добровольцы, явно указывало на то, что отсутствие сна оказывает отнюдь не положительное влияние на организм. Продолжать опыты с участием людей было бы жестоко и довольно опасно. Поэтому, дальнейшие эксперименты проводились с участием животных. В конце 19 века врач М.М. Манасеина доказала, что результатом двух-трех недельной бессонницы собак становится неизбежная смерть [17].

Таким образом, сон выполняет целый комплекс защитных функций, а именно дает возможность всем органам и системам восстанавливать состояние, необходимое для полноценной жизнедеятельности и противостояния многочисленным внешним реагентам, а так же регулирует течение всех внутренних процессов [20].

Открытие фазовой организации сна потребовало продолжение экспериментов с целью выяснить, какая из фаз является более значимой, и какую функциональную нагрузку несут быстрый и медленный сон.

В 80-е годы группа американских специалистов А.Речшаффен и его помощники провели эксперименты над животными с применением электроэнцефалограммы и получили ряд важных выводов.

Если животное будить при первых признаках сна на ЭЭГ, возникает “дробление” сна на очень короткие периоды. Впервые дни эксперимента животное становится вялым, плохо ориентируется в пространстве, но постепенно его мозг адаптируется к новым условиям. Различные участки мозга начинают спать по очереди, наблюдается так называемая пространственная “локализация” сна. Исследователи пришли к выводу, что сколь бы длительным не было вмешательство в медленный сон, полностью исключить его не возможно. Животные от «урезания» продолжительности медленного сна не погибают. Более того, для ряда из представителей животного мира, например, дельфинов, такой поочередный отдых различных участков мозга является нормой [1

Опыты Речшаффена позволили судить о том, что отсутствие быстрого сна имеет более критические последствия. Был проведен эксперимент, во время которого крысу помещали на медленно вращающийся диск, установленный в неглубоком бассейне. В период дремы и медленного сна мышечная масса животного оставалась в тонусе, и животное удерживалось на диске. Как только наступала фаза быстрого сна, мышцы расслаблялись, и крыса падала в воду. Животное просыпалось, и эксперимент продолжался. Постепенно менялся внешний вид животного, ухудшались показатели работы внутренних органов, и в результате 40 дневной бессонницы крысы погибали [12].

Проверить, что же происходит с человеком в отсутствии быстрого сна, помогли, опять же, добровольцы. Специалисты в области нейрофизиологии тестировали 2 группы людей. Первая группа имела возможность парадоксального сна, вторая была ее лишена. Тестирование показало, что отсутствие фазы быстрого сна критично сказывается на способности человека к восприятию и усваивании нового материала и воспроизведении изученного ранее. А значит, быстрый сон отвечает за внимание и память человека. Видимо именно эта функция быстрого сна и объясняет феномен хорошего уровня усвоения материала, прочитанного или повторенного перед сном [9].

Методы изучения сна

Основным методом исследования сна человека является полисомнография(ПСГ). Полисомнография - метод регистрации показателей жизнедеятельности во время сна. Обычно ПСГ проводится во время ночного сна. Целью проведения полисомнографического исследования является объективизация деятельности организма человека во время сна. Для этого регистрируется ряд показателей. Наиболее важными из них являются следующие:

Электроэнцефалограмма (ЭЭГ) — запись электрической активности мозга

Электроокулограмма (ЭОГ) — запись движений глаз

Электромиограмма (ЭМГ) — запись напряжения мышц

Совокупность этих трех показателей позволяет в любой момент времени определить, в какой стадии сна находится человек. По результатам записи сна строится временной график сна — гипнограмма.

ПСГ позволяет ответить на 2 основных вопроса:

1.Соответствуют ли показатели сна пациента нормативным?

2.Какие феномены встречаются во время сна и могут быть причиной его нарушения?

Для того, чтобы получить данные не только о структуре сна, но и об упомянутых в п.2 вредных феноменах, связанных со сном, при ПСГ регистрируется еще несколько показателей:

1. Поток выдыхаемого воздуха из рта и ноздрей

2. Дыхательные движения груди и живота

3. Уровень насыщения крови кислородом

4. Шум дыхания (храп)

5. Число сердечных сокращений

6. Положение тела во время сна

Для диагностики храпа и апноэ во сне могут использоваться упрощенные варианты полисомнографии — ночное и дневное кардиореспираторное мониторирование. При этом накладываются только датчики для оценки дыхания во сне. Время сна определяется по данным видеомониторирования. В дневное время при трудностях засыпания пациент получает короткодействующий снотворный препарат, не изменяющий картину дыхания во сне.

Существует и другой не менее эффективный метод изучения сна – Множественный тест латенциисна. Это исследование используется для количественной оценки дневной сонливости. В течение дневного времени 5 раз пациента укладывают спать с наложенными как при ПСГ датчиками. Затем усредняют время засыпания и сравнивают с нормативным. Этот тест используется для диагностики нарколепсии [14].

Еще одним инструментальным методом объективизации картины сна человека, получившим применение в специфической области изучения цикла сон – бодрствование, является актиграфия. Это метод длительной (в течение нескольких суток или даже месяцев) регистрации двигательной активности пациента при помощи носимого датчика. Чаще всего он имеет форму наручных часов и носится на запястье. Программное обеспечение позволяет выделять периоды высокой и низкой двигательной активности, соответствующие периодам сна и бодрствования пациента. Соответствие показателей сна (общего времени сна), полученных методом актиграфии, и «золотого стандарта» полисомнографии составляет 84–90% в зависимости от выбранной популяции.

Рекомендовано использовать актиграфию для оценки сна в общей популяции здоровых людей (для научных целей) и при расстройствах сна, которые сопровождаются изменением места сна в цикле сон – бодрствование. Так, при синдроме задержки фазы сна он наступает и заканчивается позже, чем обычно, а при синдроме ранней фазы сна, наоборот, раньше желаемого времени. Показано, что применение актиграфии совместно с ПМ позволяет более точно оценивать время сна у больных СОАС и, соответственно, точнее рассчитывать показатели расстройств дыхания (наиболее важным из них является индекс дыхательных расстройств – число эпизодов апноэ и гипопноэ за час сна). Также рекомендуется использовать актиграфию как метод оценки цикла сон – бодрствование у больных инсомнией и для оценки динамики показателей сна на фоне применения лечебных методик у больных инсомнией и депрессией, в особенности старшего возраста и находящихся в домашних условиях [6].

Для изучения проблемы расстройств дыхания во сне существует метод с использованием портативных мониторов (ПМ) с ограниченным количеством подключений (каналов), которые могут применяться как в условиях лаборатории сна, так и вне ее. Применение портативных мониторов значительно облегчает работу медицинского персонала (не требуется наблюдение за больным в течение всей ночи), больному не нужно приезжать в специальную лабораторию сна на ночь, ждать длительное время очереди на исследование, позволяет значительно снизить расходы на лечение [2].

Однако использование ПМ для диагностики расстройств сна допускается только при наличии обязательных сопутствующих условий, которые оговариваются в соответствующих рекомендациях. Применение этих приборов должно сопровождаться оценкой состояния больных специалистами, сертифицированными в области медицины сна. Это связано с тем, что при наличии особенностей обследуемой популяции (например, у психически больных) у людей старших возрастных групп данные портативного мониторирования без дополнительной информации могут интерпретироваться неаккуратно и приводить либо к неправильной оценке записей , либо к неправильным клиническим выводам

Не рекомендуется применять ПМ при наличии серьезной легочной патологии, нервно-мышечных заболеваний, застойной сердечной недостаточности. При других расстройствах сна, эффективность применения этих приборов также не доказана. Не рекомендуется использовать ПМ при подозрении на наличие синдрома периодических движений конечностей, при расстройствах циркадианного ритма сна или нарколепсии. Для рутинного обследования лиц в общей популяции ПМ также непригодны, так как их специфичность и чувствительность были определены лишь на контингенте с определенными расстройствами дыхания во сне. Если не учитывать эти особенности, то технические погрешности при применении несопровождаемых ПМ могут достигать значительной величины – до 19% [6].

В связи с распространением портативных мониторов обсуждается вопрос «идеального» сочетания датчиков, дающего наименьшую погрешность при сборе данных. В международном консенсусе приводятся рекомендации с целью выбора оптимальных датчиков для регистрации каждого из типов интересующего клиницистов сигнала. Так, для оценки дыхательного потока воздуха наилучшим представляется сочетание двух типов датчиков: термистора, обеспечивающего наилучшее определение апноэ (остановка дыхания или значительное уменьшение его амплитуды) и назальной канюли, позволяющей лучше регистрировать гипопноэ (частичная остановка дыхания во время сна). Для оценки дыхательных движений грудной и брюшной стенок (что важно для определения типа дыхательных событий: центральный, обструктивный или смешанный) наиболее подходящим признано использование датчиков, основанных на методе индуктивной плетизмографии (регистрация изменения электрического сигнала в ответ на изменение объема измеряемого предмета). Для датчика сатурации (пульсоксиметра) приемлемым считается время усреднения сигнала 3 и менее секунды при ЧСС 80 уд. в минуту или более [5].