Fazy i okresy snu
Sen jest zaliczany do podstawowych potrzeb biologicznych organizmu człowieka. Określany jest jako okresowo pojawiający się stan izolacji układu nerwowego od dopływu sygnałów z zewnątrz, oraz zniesienia zdolności do skoordynowanego działania. Charakterystycznym zjawiskiem związanym ze snem jest czasowe wyłączenie świadomości.
Sen można rozpoznać i scharakteryzować za pomocą obserwacji i analizy trzech wskaźników: czynności bioelektrycznej mózgu, napięcia mięśniowego i ruchu gałek ocznych. Podczas snu występują charakterystyczne cechy czynności biologicznej mózgu, rejestrowanej za pomocą techniki elektroencefalograficznej (EEG). Cennych informacji dostarcza także zapis czynności bioelektrycznej mięśni (elektromiogram) karku. Rejestracja ruchów gałek ocznych jest natomiast niezbędna do uchwycenia paradoksalnej fazy snu.
Elektroencefalografia to metoda badania stanów czynnościowych mózgu polega na rejestrowaniu za pomocą elektrod zsumowanej aktywności bioelektrycznej większych skupisk neuronów lub całych struktur nerwowych, czyli potencjałów bioelektrycznych
W mózgu występują dwa rodzaje czynności bioelektrycznej: zsynchronizowana, charakteryzuje się wysoką amplitudą i małą częstotliwością fal; występuje, gdy większość neuronów generuje wyładowania elektryczne w tym samym rytmie oraz zdesynchronizowana - fale o niskiej amplitudzie i dużej częstotliwości, występuje, gdy neurony wytwarzają wyładowania w różnym czasie. Przejście od zapisu zsynchronizowanego do zdesynchronizowanego nazywa się desynchronizacją, a przejście odwrotne - synchronizacją.
W obrębie tych czynności bioelektrycznych rozróżnia się kilka charakterystycznych rytmów oznaczonych literami greckimi; rytmy te towarzyszą różnym stanom fizjologicznym mózgu, umożliwiając tym samym rozpoznanie tych stanów na podstawie zapisu EEG.
Desynchronizacja u człowieka klasyfikowana jest jako fale beta, występuje zwłaszcza w przednich okolicach głowy. Są to potencjały o niskiej amplitudzie i częstotliwości powyżej 25 Hz. Na czynność zsynchronizowaną składają się głowinie fale alfa, wrzeciona, fale delta i theta.
Fale alfa - charakteryzują się częstotliwością od 8 do 13 HZ i zmienną amplitudą. Występują w tylniej części głowy, przy zamkniętych oczach i w stanie odprężenia psychicznego, znikają natomiast po otwarciu oczu.
Wrzeciona - to zespoły fal o podobnej do fal alfa częstotliwości i stopniowo zmniejszającej się amplitudzie. Wrzeciona typowe są m.in. dla snu wolnofalowego.
Fale delta - fale o wysokiej amplitudzie i małej częstotliwości, uważane za głęboką synchronizację (hipersynchronizację) EEG. Podobnie jak wrzeciona występują podczas snu wolnofalowego.
Fale theta - odznaczają się dość wysokim zakresem częstotliwości. Amplituda rytmu theta jest zwykle wysoka i regularna. Fale theta powstają w hipokampie, skąd rozprzestrzeniają się na inne struktury. Ich znaczenie czynnościowe jest niejednolite, występują, bowiem zarówno podczas czuwania, jak i snu paradoksalnego.
Stan czuwania organizmu charakteryzuje się desynchronizacją czynności bioelektrycznej mózgu, wyrażoną tym silniej im silniejsza jest reakcja wzbudzenia. W hipokampie pojawiają się wówczas fale theta lub czynność zdesynchronizowana. Zasypianie natomiast charakteryzuje się znikaniem fal theta w hipokampie i pojawieniem się zsynchronizowanego rytmu we wszystkich badanych strukturach mózgu. Ze względu na dominację fal wolnych w EEG tę fazę snu nazwano snem wolnofalowym. Podczas snu wolnofalowego śpiący przyjmuje charakterystyczną pozę, nieruchomieje, a mięśnie karku wykazują niewielką aktywność bioelektryczną, świadczącą, że znajdują się w stanie pewnego napięcia.
W fazie snu wolnofalowego wyróżnia się cztery okresy:
Okres I - jest to stan przejściowy od czuwania do snu i charakteryzuje się zamykaniem rytmu alfa. Fale theta są obecne, ale ich częstotliwość jest mniejsza niż podczas czuwania.
Okres II - charakteryzuje pojawienie się wrzecion złożonych fal o częstotliwości 14 - 16 Hz. Spotyka się też wtedy zespoły K złożone z fali wolnej i z następującego po niej wrzeciona.
Okres III - jest formą przejściową między snem płytkim, a głębokim snem wolnofalowym (tj. okr. IV). W EEG występują zarówno wrzeciona jak i fale delta. W miarę pogłębiania się snu stosunek ilościowy między obu tymi rodzajami synchronicznej czynności bioelektrycznej zmienia się na korzyść fal delta.
Okres IV - w tym okresie dominują fale delta. Głębokość snu, oceniana na podstawie siły bodźców powodujących przebudzenie się śpiącego, jest wówczas znaczna. Oddech staje się regularny, ciśnienie tętnicze krwi nieco obniża się w porównaniu ze stawem czuwania.
Obserwując przez dłuższy czas zapisywany ciągle elektroencefalogram śpiącego, można zauważyć, że w zapisie pojawiają się oznaki przypominające reakcję wzbudzenia, czyli desynchronizację czynności mózgu i rytm theta w hipokampie. Zjawisko to było początkowo błędnie interpretowane jako objaw budzenia się, ale później stwierdzono, że gdy EEG wskazuje takie cechy, sen bywa często głębszy niż wówczas, gdy w zapisie występują fale wolne. Dlatego też tę fazę snu nazwano snem paradoksalnym.
Sen paradoksalny u człowieka charakteryzują następujące objawy:
1). Zapis EEG wykazuje cechy zbliżone do obrazu typowego dla I okresu snu wolnofalowego. Fale alfa są nieobecne, zamiast nich występuje rytm beta, ale o częstotliwości mniejszej niż podczas czuwania.
2). Występują szybkie ruchy gałek ocznych, składające się z fazy szybkiej i wolnej oraz odbywające się w kierunku pionowym i poziomym (ruchy gałek szczególnie łatwo zaobserwować u dzieci). Objawy te są tak typowe dla tej fazy snu, że nazwano ją fazą REM (od ang. rapid eye movements).
3). Napięcie mięśniowe jest znacznie obniżone, pojawiają się jednak sporadyczne, krótkotrwałe skurcze różnych grup mięśniowych.
4). Głębokość snu jest znaczna, ale nie mniejsza niż w okresie IV snu wolnofalowego, gdyż do obudzenia śpiącego człowieka trzeba użyć silnych bodźców.
5). Sen paradoksalny powstaje zawsze po pewnym okresie snu wolnofalowego, nigdy bezpośrednio po czuwaniu.
6). Człowiek obudzony podczas snu paradoksalnego podaje, że miał marzenia senne. Istnieją jednak dane wskazujące, że marzenia senne mogą występować również w okresie IV snu wolnofalowego.
Przeciętnie raz na 90 min. Oznaki snu wolnofalowego znikają i pojawiają się okresy snu paradoksalnego trwające od 5 do 30 min. Okresy te są początkowo krótkie u osób bardzo zmęczonych, potem wydłużają się w miarę trwania snu.
Obecnie sen wolnofalowy i paradoksalny uważa się za dwie fazy snu kierowane przez różne mechanizmy i mające różne znaczenie fizjologiczne.
Rytmika dobowa snu u człowieka wykształca się w pełni w ciągu kilku pierwszych lat życia. Sen noworodka jest policykliczny, tzn. następuje na przemian z krótkimi okresami czuwania. Z wiekiem zmienia się nie tylko ogólny czas trwania snu w ciągu doby, ale także proporcje snu wolnofalowego i paradoksalnego. Noworodek śpi 16h na dobę, z czego 8h (50%) przypada na sen paradoksalny. W miarę dorastania procent snu paradoksalnego szybko zmniejsza się i u dziecka 5-letniego wynosi już tylko 20% tj. tyle ile u człowieka dorosłego. Z wiekiem zmniejsza się ogólna liczba godzin w ciągu doby przeznaczona na sen.
Bibliografia: B. Sadowski, J. A. Chmurzyński - „Biologiczne mechanizmy zachowania” Warszawa 1986, PWN
Przygotowała: Żaneta Spytek gr. K1