W cyklu okołodobowymcykl (rytm) okołodobowycyklu okołodobowym następują po sobie dwa stany: sen i czuwanie. Sen to naturalna, cykliczna i przejściowa utrata świadomości, charakteryzująca się zmniejszeniem aktywności ruchowej oraz obniżeniem wrażliwości na bodźce. Wystarczająco długi sen dobrej jakości przynosi organizmowi korzystne efekty. Największe zmiany fizjologiczne zachodzą w mózgu, którego komórki nerwowe w czasie snu gromadzą zapasy cząsteczek ATP, niezbędnych do ich efektywnej pracy w stanie czuwania. Ponadto we śnie – skuteczniej niż podczas czuwania – z tkanki nerwowej usuwane są  zbędne produkty metabolizmu komórkowego. Dochodzi również do reorganizacji synaps międzyneuronalnych: niepotrzebne zanikają, a istotne ulegają wzmocnieniu.

Niedobór snu objawia się osłabieniem, zaburzeniem pamięci, obniżeniem nastroju, spadkiem motywacji i koncentracji. Jeśli snu brakuje przez dłuższy czas, obserwuje się nawet stopniowe kurczenie się mózgu. Do innych skutków niedoboru snu zalicza się osłabienie funkcji układu odpornościowego oraz zmniejszenie wydzielania hormonów – głównie płciowych.

Obecność danego typu rytmu bioelektrycznego sugeruje, że w konkretnym czasie i miejscu kory mózgowej wiele komórek nerwowych jest aktywnych w sposób synchroniczny i skoordynowany. Dlatego podczas wykonywania różnych czynności fizjologicznych rejestruje się odmienne wzorce aktywności mózgu. Na przykład w czuwaniu z otwartymi oczami obserwuje się rytm beta, związany z przetwarzaniem informacji wzrokowych docierających do kory mózgowej. Po zamknięciu oczu fale beta szybko zastępowane są falami alfa.

Rs0oPYgiDNnMr

Wykres przedstawia wyniki badania EOG (ruchu gałek ocznych) osoby w fazie REM. Na ilustracji szereg nieregularnych, równoległych linii, które obrazują fale mózgowe. Pośrodku wykresu kolorem niebieskim oznaczono linię biegnącą poziomo z niewielkimi odchyleniami od która w pewnym momencie wykazuje silne odchylenia w górę i w dół. Jest to wykres ruchu gałek ocznych osoby w fazie REM podczas snu.

Na potrzeby badania snu dodatkowo stosuje się techniki umożliwiające rejestrację ruchu gałek ocznych (elektrookulografia; EOG), napięcia mięśniowego (elektromiografia; EMG) lub pracy serca (elektrokardiografia; EKG). Często wykorzystuje się również czujniki położenia ciała, mikrofon lub kamerę wideo, a także rejestruje się zmiany temperatury ciała. Zbiór wymienionych technik badawczych stosowanych do mierzenia parametrów snu nazywa się badaniem polisomnograficznym. Ze względów praktycznych monitorowanie snu przeprowadza się w pracowniach badania snu wyposażonych w pokoje z łóżkami ze specjalistyczną aparaturą pomiarową. Po przespanej nocy aktywność kory mózgowej oraz czynność fizjologiczna organizmu pacjenta w danych punktach czasowych snu przedstawiana jest w postaci hipnogramu – wykresu faz i stadiów snu następujących w czasie.

We śnie obserwuje się naprzemienne występowanie dwóch głównych faz: snu paradoksalnego (ang. rapid eye movement; REM) oraz snu klasycznego (ang. non‑REM; NREM). Faza REM jest związana z szybkimi ruchami gałek ocznych. Pozostałą część snu, w której dominuje tzw. sen głęboki, nazywa się NREM.

Sen REM nazywa się paradoksalnym ze względu na to, że aktywność kory mózgowej w jego przebiegu przypomina aktywność podczas czuwania. W badaniu EEG rejestruje się głównie rytmy beta i gamma, które odzwierciedlają dużą, mało skoordynowaną aktywność komórek nerwowych. Dodatkowo wyraźnie wzrasta tętno i ciśnienie krwi, a akcja oddechowa przyspiesza. W związku z tym, że podczas tej fazy najczęściej pojawiają się marzenia senne, mięśnie szkieletowe ulegają rozluźnieniu (za wyjątkiem mięśni poruszających gałkami ocznymi). Dzięki temu podczas nawet najbardziej realnych marzeń sennych człowiek się nie porusza.

RCnkSxT2I0Vs5

Wykres przedstawia fale EEG oraz zapis gałek ruchu gałek ocznych w stanie czuwania podczas relaksacji. Na górze wykresu przedstawiona jest niebieska pozioma linia z silnymi odchyleniami w górę i w dół w kształcie zygzaków. Poniżej czerwona nieregularna linia z niewielkimi odchyleniami oraz czarna, prosta linia z podziałką – cztery prostopadłe, krótkie linie i piąta, dłuższa.

RSUNcUIwFI3x8

Wykres przedstawia fale EEG oraz zapis gałek ruchu gałek ocznych w pierwszej fazie snu. Na górze wykresu przedstawiona jest niebieska pozioma linia z niewielkimi odchyleniami w górę i w dół w kształcie zygzaków. Poniżej czerwona nieregularna linia z niewielkimi odchyleniami oraz czarna, prosta linia z podziałką – cztery prostopadłe, krótkie linie i piąta, dłuższa.

R1D56vGGPxCcU

Wykres przedstawia fale EEG oraz zapis gałek ruchu gałek ocznych w drugiej fazie snu. Na górze wykresu przedstawiona jest niebieska pozioma linia z umiarkowanymi odchyleniami w górę i w dół. Na początku linii zaznaczone jest wrzeciono senne – układ kilku zygzaków, a pod koniec duży uskok w górę i w dół, oznaczony jako zespół K. Poniżej czerwona nieregularna linia z niewielkimi odchyleniami oraz czarna, prosta linia z podziałką – cztery prostopadłe, krótkie linie i piąta, dłuższa.

RAMFQRoOo3AF8

Wykres przedstawia fale EEG oraz zapis gałek ruchu gałek ocznych w trzeciej fazie snu. Na górze wykresu przedstawiona jest niebieska pozioma linia z dużymi, nieregularnymi odchyleniami w górę i w dół. Poniżej czerwona nieregularna linia z niewielkimi odchyleniami oraz czarna, prosta linia z podziałką – cztery prostopadłe, krótkie linie i piąta, dłuższa.

RwLoLXj3wyFt8

Wykres przedstawia fale EEG oraz zapis gałek ruchu gałek ocznych fazie snu REM. Na górze wykresu przedstawiona jest niebieska pozioma linia z umiarkowanymi, nieregularnymi odchyleniami w górę i w dół. Poniżej czerwona nieregularna linia z niewielkimi, miejscami znacznymi odchyleniami oraz czarna, prosta linia z podziałką – cztery prostopadłe, krótkie linie i piąta, dłuższa.

Sen NREM jest snem spokojnym, podczas którego aktywność bioelektryczna mózgu wyraźnie zmienia się względem stanu czuwania. Rejestruje się fale theta i wolne fale delta (stąd inna nazwa tej fazy snu – wolnofalowy). Podczas NREM ogólny poziom metabolizmu komórkowego ulega obniżeniu, podobnie jak tempo pracy serca i aktywność oddechowa. Temperatura ciała stopniowo obniża się aż do ok. 36,1°C. Marzenia senne, jeśli występują podczas tej fazy snu, są mało wyraźne i konkretne – zwykle trudne do zapamiętania. Faza snu NREM składa się z trzech stadiów (N1, N2, N3) następujących po sobie w charakterystycznej kolejności:

Podczas snu trwającego 8 godzin fazy NREM i REM występują naprzemiennie. Pojedynczy cykl trwa średnio 90 minut i powtarza się 4–6 razy w ciągu całego odpoczynku. W pierwszej połowie przeważa sen NREM – czas trwania faz REM jest wtedy bardzo krótki. W drugiej połowie snu fazy REM pojawiają się częściej i trwają dłużej. Na tym etapie sen głęboki (N3) często nie występuje już w ogóle. W hipnogramie można wtedy zaobserwować schemat następowania stadiów:

Ze względu na to, że aktywność mózgowa podczas wczesnych stadiów snu NREM (N1 i N2) oraz snu REM jest podobna do tej rejestrowanej w stanie czuwania, wybudzenie się podczas trwania tych stadiów jest łatwiejsze – pełen powrót świadomości i wrażliwości na bodźce następuje szybciej.

Podstawową funkcją snu jest regeneracja organizmu, a szczególnie ośrodkowego układu nerwowego. Naprzemienne występowanie REM i NREM ma dla tego procesu znaczenie fizjologiczne.

W czasie snu NREM pamięć opisowa ulega utrwaleniu, zaobserwowano również zwiększone wydzielanie hormonu wzrostu. Procesy regeneracji zapasów energii komórkowej w postaci ATP oraz usuwania zbędnych produktów przemiany materii zachodzą bardzo efektywnie. Po deprywacji snudeprywacja snudeprywacji snu obserwuje się zwiększoną częstość występowania fazy snu głębokiego. W skrajnych przypadkach występuje on nawet okresowo podczas czuwania, co sugeruje istotne fizjologicznie znaczenie fazy snu NREM dla funkcjonowania organizmu.

RrwE0GagOGSBr

Na fotografii śpiąca osoba w dużym łożu z białą pościelą. Za nią ściana obłożona boazerią, zamiast sufitu jest wielkie panoramiczne okno dachowe.

Fizjologiczne znaczenie fazy snu REM jest mniej oczywiste. Wiadomo jednak, że podczas jej trwania utrwalaniu ulegają świeżo wyuczone ślady pamięciowe czynności ruchowych. Niedobór snu REM – spotykany m.in. po spożyciu dużej ilości alkoholu – również wydaje się szkodliwy dla organizmu. W kolejnych nocach czas trwania epizodów REM wydłuża się, co sugeruje, że niedobór ten jest kompensowany przez organizm. Obecnie przypuszcza się, że w REM trwa proces reorganizacji połączeń synaptycznych w mózgu, który ma na celu uporządkowanie przepływu informacji nerwowych oraz istniejących śladów pamięciowych.

Słownik