Sen – fizjologia snu

Sen jest niezbędny do prawidłowego funkcjonowania człowieka oraz zachowania sprawności umysłu oraz ciała. Podczas snu w organizmie człowieka dochodzi do szeregu różnorodnych procesów (między innymi organizm człowieka regeneruje się, a mózg porządkuje oraz asymiluje nowe informacje) – nie jest to więc stan, w którym mózg oraz organizm wyłącza się całkowicie i wypoczywa. Czym jest sen? Jakie czynniki wpływają na jego strukturę oraz co reguluje sen? Dowiedz się najważniejszych informacji dotyczących fizjologii snu. Zapraszamy do artykułu.

Czym jest sen?

W psychologii (definicja behawioralna) sen określany jest jako złożony, aktywny proces czynnościowy ośrodkowego układu nerwowego, w którym udział bierze cały organizm, głównie mózg. Sen jest stanem fizjologicznym, który cyklicznie pojawia się i przemija w rytmie dobowym, podczas którego dochodzi do zniesienia świadomości i bezruchu. Dodatkowo, polega na przyjęciu stereotypowej pozycji (charakterystyczna postawa spoczynku), zniesieniu jakiejkolwiek aktywności ruchowej (motorycznej), obniżeniu do minimum reaktywności na bodźce czy spadku tempa przemiany materii, jak i spowolnieniem czynności funkcjonowania serca, częstotliwości oddychania oraz wielu innych procesach fizjologicznych, które zachodzą w ludzkim organizmie. Fizjologiczny sen cechuje pełna odwracalność pod wpływem różnych czynników zewnętrznych (co odróżnia sen od śpiączki czy anestezji). Przeciwieństwem snu jest stan nazywany czuwaniem.

Sen jest niezmiernie ważny do życia oraz właściwego przebiegu procesów psychicznych. Badania pokazują, że już jedna nieprzespana noc istotnie wpływa na obniżenie sprawności psychofizycznej. Zaburzenia snu mogą powodować mnóstwo negatywnych konsekwencji fizjologicznych oraz psychicznych np. utrudniona zdolność skupienia uwagi oraz koncentracji spowolnienie psychoruchowe, zaburzenie nastroju.

Zapotrzebowanie na sen u człowieka

Zapotrzebowanie na sen u człowieka zależne jest od kilku czynników. Ważnym aspektem w tej kwestii jest niewątpliwe wiek człowieka – im młodsza osoba, tym większe zapotrzebowanie na sen. U noworodka czy niemowlaka jest potrzeba największej ilości godzin snu (u nich sen jest również podzielony na kilka części, co zazwyczaj nie występuje u osób dorosłych). Zapotrzebowanie na sen wynika również z cech indywidualnych tj. własnych predyspozycji (zależne od potrzeby organizmu i uwarunkowane genetycznie). Najczęściej osoby dorosłe potrzebują od 6 do 8 godzin snu na dobę, osoby w wieku nastoletnim (w związku z intensywnymi zmianami zachodzącymi w organizmie) wymagają około 9 pełnych godzin snu na dobę, a noworodki od 11 do nawet 17 godzin.

Rekomendowana długość snu u ludzi

Struktura snu – sen i jego budowa

Sen każdego człowieka złożony jest z dwóch głównych faz snu: snu REM (sen z szybkimi ruchami gałek ocznych – ang. rapid eye movement lub inaczej sen paradoksalny) oraz snu NREM (sen bez szybkich ruchów gałek ocznych – ang. non-rapid eye movement Steep, nazywany również snem wolnofalowym). W fazie snu z szybkimi ruchami gałek ocznych można zaobserwować zupełne rozluźnienie ciała u człowieka, gdyż most, który jest częścią pnia mózgu, odcina jego wpływ na wszystkie mięśnie. W czasie jego trwania mogą wystąpić marzenia senne. Z kolei podczas fazy snu NREM tj. snu bez szybkich ruchów gałek ocznych obserwuje się pojawienie fal delta, które są aktywnością elektryczną mózgu. Ponadto, Amerykańska Akademia Medycyny Snu dzieli sen NREM na trzy stadia, które są oznaczone N1, N2 oraz N3. Sen NREM oznaczony jako N1 stanowi najpłytszy sen, natomiast N3 sen najgłębszy. Sen REM zgodnie z klasyfikacją stadiów snu nie jest dzielony na żadne fazy – oznacza się go jako stadium R. Nocne czuwanie oznaczane jest przez specjalistów, jako W tj. wake. Warto zaznaczyć, iż każda faza snu człowieka posiada charakterystyczne cechy, które dają możliwość prawidłowego jego rozpoznania. Jest to pomocne podczas różnorodnych badań (badania polisomnograficzne), dzięki którym można z łatwością opisać architekturę snu (strukturę snu) każdego człowieka. W celu jej opisu należy wykonać pomiar trzech istotnych współczynników fizjologicznych, do których należą:

• Napięcia mięśni, które są badane za pomocą elektromiografii (EMG) – elektrody umieszcza się nad podbródkowymi mięśniami.
• Ruchy gałek ocznych, co oceniane jest na podstawie EOG, czyli elektrookulografii. Badanie polega na umieszczeniu elektrod z boku oraz poniżej każdego oka.
• Czynności bioelektryczne mózgu, badane za pomocą EEG tj. elektroencefalografii (podczas badania umieszcza się elektrody na skórze głowy, uszczegółowiając nad prawą oraz lewą półkulą mózgu).

Charakterystyka faz snu według założeń Amerykańskiej Akademii Medycyny Snu

Sen NREM oraz sen REM następują w sposób cykliczny po sobie w ciągu nocy, tworząc tzw. cykle snu. Kolejność faz snu w trakcie danego cyklu snu zazwyczaj wygląda w następujący sposób: N1 – N2 – N3 – N2 – REM. Przeważnie każdy cykl snu kończy się krótkim wzbudzeniem. Człowiek, żeby mógł wypocząć powinien mieć od 4 do 6 cykli snu w ciągu nocy.

Co ma wpływ na sen? – czynniki wpływające na strukturę snu

Struktura snu oraz jej jakość są silne regulowane przez różnorodne czynniki np. czynniki genetyczne, wiek, dietę, poziom stresu, zapewnione warunki do snu czy tryb życia. Wymienione czynniki wpływają na lepszy sen bądź jego pogorszenie. Badania wskazują, iż w opisywanym temacie szczególną rolę odgrywają głównie dwa czynniki:

• Czynniki genetyczne (Według badań, najbardziej widoczną genetycznie cechą warunkową, która związana jest z jakością snu i jej strukturą jest indywidualne zapotrzebowanie na sen. Na długość snu wpływa między innymi długość cyklu snu oraz liczby cyklu u danej osoby, których ona potrzebuje, aby rano być wypoczętą i wyspaną. Niestety, genetycznych uwarunkowań związanych z zapotrzebowaniem na sen człowiek nie jest w stanie oszukać. Podobna sytuacja ma się w przypadku preferowanej pory snu, która również jest uwarunkowana genetycznie.)
• Wiek człowieka (Wpływ wieku na sen jest ogromny – jest to jeden z czynników, który bardzo mocno koreluje ze strukturą snu. Wiek człowieka ma wpływ na czas trwania określonych faz snu, jak i również na inne parametry związane z architekturą snu.

Neurobiologia snu – procesy neurobiologiczne regulujące sen

Specjaliści podkreślają, że procesy neurobiologiczne, które wpływają na sen i go regulują są bardzo złożone. Zaliczają oni następujące układy neuroprzekaźników, które związane są ze snem (jego jakością i strukturą):

• Układ noradrenergiczny – wzmożona aktywność układu noradrenergicznego wpływa na pogorszenie jakości snu, co można zaobserwować między innymi u osób mocno zestresowanych, osób z zaburzeniami lękowi oraz osób, które cierpią na choroby układu krążenia.
• Układ serotoninowy – układ ten, odgrywa istotną rolę wpływając na sen głęboki oraz hamując sen REM. Niedostatek serotoniny jest kluczowy dla wielu procesów np. odpowiada za zburzenia snu podczas epizodu depresji. Za pośrednictwem układu serotoninowego wiele leków przeciwdepresyjnych wpływa na sen, polepszając jego jakość i strukturę.
• Układ cholinergiczny – wpływa on architekturę snu poprzez neurony cholinergiczne, które produkują acetylocholinę. Ma wpływ na sen REM oraz procesy pamięciowe z nim związane. Zaburzenia układu cholinergicznego i z nim związana redukcja ilości snu REM obserwowalna jest u osób z zaburzeniami pamięci np. Alzheimer.
• Układ melatoninowy – aktywność układu melatoninowego związana jest z dobowym rytmem światła, które wpływa na zegar biologiczny u człowieka (umiejscowionym w podwzgórzu, w jądrach nadskrzyżowaniowych). Zegar biologiczny człowieka wydziela melatoninę dzięki szyszynce.
• Układ hipokretynowy – utrwala on procesy związane z regulowaniem utrzymania snu w czasie nocy oraz czuwania w ciągu dnia. Zaburzone jego funkcjonowanie można zaobserwować w narkolepsji, gdzie dochodzi do napadowego zasypiania w ciągu dnia w połączeniu z zaburzonym snem w nocy.
• Układ adenozynowy – ma ważny wpływ na sen człowieka, wpływając na poczucie senności. Senność wywołana przez adenozynę cząstkowo blokowana jest przez kofeinę.
• Układ kwasu gamma-aminomasłowego tj. w skrócie GABA – poprzez neurony układu GABA dochodzi do promowania snu miedzy innymi poprzez leki uspokajające oraz nasenne.
• Układ histaminowy – układ, który odgrywa ważną rolę w regulacji snu, lecz również w reakcjach zapalnych i alergicznych. Za jego pośrednictwem różnorodne zakażenia czy alergie wpływają na sen w sposób niekorzystny. Dodatkowo, liczne leki przeciwhistaminowe o działaniu przeciwalergicznym promują sen i mogą mieć wpływ na senność człowieka w ciągu dnia.

Lista powyższych układów i z nimi związanych substancji to tylko część neurobiologicznych procesów regulujących sen człowieka. Pomimo wieloletnich badań, wciąż nie odkryto wszystkich powiązań, które mają realny wpływ na architekturę snu.

Fizjologiczne znaczenie snu

Specjaliści są zdania, że sen jest powiązany z fizjologią człowieka, głównie z układem nerwowym. Istnieje korelacja pomiędzy strukturą snu a funkcjonowaniem układu nerwowego. Hipotezy, skłaniające się ku tej teorii, wykazują następujące zależności:

• Konsolidacja pamięci
• Oszczędność energii połączona ze spadkiem temperatury
• Stymulacja neuronów, które nie są aktywne tylko podczas stadium czuwania
• Zmniejszenie aktywności neuronów w obszarze miejsca sinawego
• Gospodarka hormonami

Model regulacji snu

Na początku lat 80. XX wieku szwajcarski neurofizjolog A. Borbely stworzył dwuczynnikowy model regulacji snu. Jego zdaniem sen człowieka regulowany jest poprzez dwa kluczowe procesy: rytm całodobowy (nazywany procesem C) oraz homeostatyczne zapotrzebowanie na sen (określany jako proces S). W okresie czuwania w mózgu człowieka odkładają się różnorodne metabolity oraz substancje, które mają wpływ na stan znużenia, prowadząc do uczucia senności. Odwrócenie wspomnianych procesów następuje poprzez funkcję snu. Proces homeostatyczny prowadzi do homeostazy, czyli do przywrócenia równowagi organizmowi – o wiele silniej więc wpływa on na potrzebę snu, w sytuacji, gdy wcześniejszy sen był za krótki dla organizmu bądź im dłuższy czas upłynął od ostatniego snu. Homeostatyczne zapotrzebowanie na sen wpływa na długość snu oraz jego głębokość. Im większe zapotrzebowanie na sen, tym on jest głębszy. Z kolei rytm całodobowy reguluje porę snu i czuwania. Najważniejszym czynnikiem, który go reguluje jest światło. Oprócz wyżej wymienionego światła w rytmie całodobowym, istotną rolę odgrywają równie następujące czynniki: aktywność społeczna i aktywność umysłowa, rytm posiłków, wskazania zegarów oraz wysiłek fizyczny.