22 grudnia 2014 roku
poczta
zaloguj się
 
Psychiatria - Medycyna Praktyczna: Lekarze pacjentom
medycyna praktyczna dla pacjentów

Fizjologia snu

Poleć:
Udostępnij:
Fizjologia snu
Fot. Photl.com

Sen jest podstawową biologiczną potrzebą organizmu, bez której człowiek nie może prawidłowo funkcjonować. Aby czuć się dobrze, trzeba wystarczająco długo sypiać. Wbrew powszechnemu przekonaniu sen nie jest jednak stanem biernym, w którym mózg się wyłącza i wypoczywa. W czasie snu dochodzi co prawda do przyjęcia charakterystycznej postawy spoczynku, zaprzestania aktywności ruchowej, utraty świadomego kontaktu z otoczeniem i zmniejszonej reaktywności na bodźce zewnętrzne, ale aktywność układu nerwowego jest zachowana i podlega stałym cyklicznym zmianom. Ważną cechą snu jest również jego odwracalność, czyli możliwość powrotu do stanu czuwania, pod wpływem adekwatnych bodźców zewnętrznych.

Architektura snu

Aby opisać architekturę, czyli strukturę snu, potrzebne jest zbadanie w ciągu nocy trzech parametrów fizjologicznych:

  1. czynności bioelektrycznej mózgu, co oceniamy za pomocą elektroencefalografii (EEG), z elektrodami umieszczonymi na skórze głowy nad lewą i prawą półkulą mózgu w okolicach czołowych, centralnych i potylicznych,
  2. ruchów gałek ocznych, co badamy przy pomocy elektrookulografii (EOG) – elektrody umieszczone są bocznie i poniżej lewego oka oraz bocznie i powyżej prawego oka,
  3. napięcia mięśni, co badamy przy pomocy elektromiografii (EMG), z elektrodami umieszczonymi nad mięśniami podbródkowymi.

Sen człowieka składa się z dwóch rodzajów snu. Snu bez szybkich ruchów gałek ocznych (non-rapid eye movement sleep – NREM) i snu z szybkimi ruchami gałek ocznych (rapid eye movement – REM). Według klasyfikacji stadiów snu Amerykańskiej Akademii Medycyny Snu sen NREM dzieli się na 3 stadia oznaczane jako N1, N2 i N3, gdzie N1 oznacza sen najpłytszy, a N3 – najgłębszy. Sen REM nie dzieli się na stadia i oznaczany jest jako stadium R. Czuwanie w ciągu nocy oznaczane jest jako W (wake). Każde stadium snu posiada typowe cechy, które umożliwiają jego prawidłowe rozpoznanie (patrz tabela 1.). Dzięki temu opis architektury snu na podstawie badania snu, czyli badania polisomnograficznego, jest bardzo dokładny.

Tabela 1. Charakterystyka stadiów snu według kryteriów Amerykańskiej Akademii Medycyny Snu
  Czuwanie (W) Stadium N1 Stadium N2 Stadium N3 Stadium R
EOG mruganie powiekami, zależne od woli szybkie ruchy gałek ocznych, podczas senności wolne pływające ruchy gałek ocznych wolne pływające ruchy gałek ocznych zanikanie, a następnie brak ruchów gałek ocznych brak ruchów gałek ocznych, zapis EOG zawiera wysokonapięciowe fale wolne pochodzące z EEG szybkie ruchy gałek ocznych
EMG zapis wysokonapięciowy, obecność zależnych od woli ruchów ciała zapis średnionapięciowy zapis niskonapięciowy zapis niskonapięciowy najniższa amplituda zapisu EMG, epizodyczne (fazowe) skurcze mięśni
EEG z oczami otwartymi: niskonapięciowa czynność mieszana z przewagą fal beta (>13 Hz); z oczami zamkniętymi: niskonapięciowa czynność mieszana z przewagą fal alfa (8–13 Hz) stanowiących ponad 50% czasu zapisu niskonapięciowa czynność mieszana z przewagą fal theta (4–8 Hz) stanowiących ponad 50% czasu zapisu niskonapięciowa czynność mieszana z przewagą fal theta, obecność charakterystycznych dla stadium N2 grafoelementów EEG: wrzecion snu i kompleksów K wysokonapięciowe wolne fale delta (0–2 Hz) stanowiące ponad 20% czasu zapisu niskonapięciowa czynność mieszana z przewagą fal theta i beta, obecność charakterystycznego dla stadium R grafoelementu EEG: fal o kształcie zębów piły
EEG – elektroencefalografia, EMG – elektromiografia, EOG – elektrookulografia
sen NREM – stadia N1, N2, N3, sen REM – stadium R

Sen NREM i REM następują po sobie w trakcie nocy cyklicznie, tworząc tzw. cykle snu. Kolejność stadiów snu w trakcie cyklu snu jest zwykle następująca N1->N2->N3->N2->REM. Każdy cykl snu kończy się zazwyczaj krótkim wybudzeniem. W trakcie nocy, aby wypocząć człowiek potrzebuje przeważnie 4–6 cykli snu. Sen w pierwszej połowie nocy cechuje się dużą ilością snu głębokiego – stadium N3. W drugiej połowie nocy, po zakończeniu trzech cykli snu, u osób dorosłych, które nie cierpią na niedobór snu, sen głęboki najczęściej już nie występuje. Zwiększa się natomiast ilość snu REM i stadium N2 (patrz rycina 1.).

Ryc. 1. Profil snu (hipnogram) 30-letniego zdrowego mężczyzny

Czynniki wpływające na architekturę snu

Czynniki genetyczne

Architektura i jakość snu są silnie regulowane przez czynniki genetyczne. Najbardziej dostrzegalną genetycznie warunkową cechą związaną ze snem jest indywidualne zapotrzebowanie na sen. Długość snu zależy między innymi od długości cyklu snu danej osoby i liczby cyklu, których ta osoba potrzebuje, aby się wyspać. Długość cyklu snu człowieka mieści się w granicach 80–120 minut. Zatem osoba, która aby być wyspaną potrzebuje tylko czterech 80-minutowych cykli snu, będzie wyspana już po 320 minutach. Inna zaś, potrzebująca dla wypoczynku aż sześciu 120-minutowych cykli, będzie musiała sypiać prawie 12 godzin. Genetycznie uwarunkowanego zapotrzebowania na sen nie da się oszukać. Nie można się „nauczyć” spać krócej. Przez kilka nocy można co prawda wstawać już po trzech przespanych cyklach snu, kiedy organizm ma już za sobą cały sen głęboki i czuć się w miarę wyspanym. Niedobór snu będzie jednak narastał i osoba niedosypiająca po 1–2 godziny dziennie, będzie musiała w końcu poddać się swojemu genetycznemu zapotrzebowaniu na sen i „odespać” niedobór snu. Najczęściej ma to miejsce w dni wolne od nauki/pracy. Kolejną genetycznie uwarunkowaną cechą jest preferowana pora snu. Osoby lubiące późno chodzić spać i późno wstawać określane są jako „sowy” lub „nocne marki”. Ich przeciwieństwem są „skowronki” lub „ranne ptaszki”, czyli osoby, które lubią wcześnie chodzić spać i wstawać. Oprócz czynników genetycznych bardzo silny wpływ na sen ma wiek.

Wpływ wieku na sen

Wiek jest jednym z czynników najsilniej wpływających na strukturę snu. Noworodki śpią około 16 godzin, a blisko 50% czasu snu stanowi sen aktywny, będący odpowiednikiem snu REM. Dodatkowo, ku utrapieniu rodziców, sen nowo narodzonych dzieci nie ma rytmu okołodobowego, ale 4-godzinny. Oznacza to, że w najlepszym przypadku rodzice są co 2,5 godziny budzeni płaczem dziecka. Długość oraz ilość snu REM zmniejszają się już od okresu niemowlęctwa. W 12. miesiącu życia dziecko sypia średnio 9–12 godzin w nocy i 2–4,5 godziny w ciągu dnia. Około 5.–6. roku życia sen nocny trwa 10–11 godzin. Znacznie zmniejsza się potrzeba drzemek w ciągu dnia, co sprawia, że dzieci zaczynają żywo protestować przeciwko leżakowaniu w dzień. W okresie adolescencji rytm snu cechuje skłonność do opóźnionej fazy snu, tzn. preferowane jest układanie się do snu po północy i wstawanie około godziny 9 rano. Osoba dorosła sypia średnio 7–8 godzin. W wieku podeszłym zwiększeniu ulega ilość i długość wybudzeń oraz czas trwania stadium N1, zmniejsza się długość stadium N3, podczas gdy czas trwania stadium N2 i snu REM jest względnie stały. Dodatkowo w wieku podeszłym następuje przyśpieszenie fazy snu, tzn. preferowane jest wczesne chodzenie spać i wczesne wstawanie, skraca się długość snu nocnego, wzrasta zapotrzebowanie na drzemki w ciągu dnia. Wiek ma istotny wpływ nie tylko na czas trwania poszczególnych stadiów snu, ale również na inne jego parametry, które można obliczyć na podstawie wyników badania polisomnograficznego (patrz tabela 2.).

Tabela 2. Wpływ wieku na wybrane parametry snu obliczane na podstawie badania polisomnograficznego
Parametr Definicja
Latencja snu Ilość czasu, która upływa od momentu położenia się do snu i zgaszenia światła do zaśnięcia (zwykle definiowanego jako pierwsze wystąpienie stadium snu N2). Dla młodych osób dorosłych jako prawidłową wartość latencji snu przyjmuje się mniej niż 30 minut, a dla osób powyżej 65. rż. – 45 minut.
Latencja snu REM Ilość czasu, która upływa od momentu zaśnięcia do pierwszego wystąpienia snu REM. Jako skrócone wartości latencji snu REM uważa się wartości poniżej 65 minut u młodych osób dorosłych i poniżej 50 minut u osób powyżej 65. rż.
Całkowity czas snu (total sleep time – TST) Całkowita długość snu w ciągu nocy. Oblicza się ją odejmując od czasu spędzonego w łóżku, czas, który został spędzony w czuwaniu. Na podstawie badań u pacjentów z bezsennością jako zbyt krótki uważa się czas snu poniżej 6,5 godziny u młodych osób dorosłych i mniej niż 6 godzin u osób powyżej 65. rż. Wartości te nie dotyczą jednak osób z małym zapotrzebowaniem na sen, u których krótki czas snu nie powoduje gorszego funkcjonowania i złego samopoczucia w ciągu dnia.
Wydajność snu (sleep efficiency – SE) Stosunek całkowitego czasu snu do czasu spędzonego w łóżku, czyli procentowa ilość snu w czasie spędzonym w łóżku. Prawidłowe wartości wynoszą powyżej 90% u młodych osób dorosłych i powyżej 85% u osób po 65. rż.
Czuwanie wtrącone (wake after sleep onset – WASO) Całkowity czas zaliczony jako czuwanie występujący po zaśnięciu, ale przed ostatecznym obudzeniem się rano. Prawidłowe wartości czuwania wtrąconego nie powinny przekraczać 30 minut.
Całkowita i procentowa ilość czuwania oraz stadiów snu N1, N2, N3 i R Całkowita ilość (w minutach oraz procentowa ilość w odniesieniu do całkowitego czasu snu lub czasu spędzonego w łóżku) czuwania oraz stadiów snu N1, N2, N3 i REM. U osób dorosłych 2–5% czasu snu przypada na stadium N1, 45–55% na stadium N2, stadium N3 trwa 10–15% czasu snu, stadium R – 20–25%.

Regulacja snu

Procesy neurobiologiczne regulujące sen są bardzo złożone. Do najważniejszych układów neuroprzekaźnikowych związanych ze snem zaliczamy:

  1. Układ kwasu gamma-aminomasłowego (GABA) – poprzez neurony tego układu promują sen m.in. leki nasenne i uspokajające.
  2. Układ histaminowy – odgrywa on istotną rolę nie tylko w regulacji snu, ale również w reakcjach alergicznych i zapalnych. Za pośrednictwem tego układu alergie i zakażenia wpływają niekorzystnie na sen, natomiast liczne przeciwhistaminowe leki przeciwalergiczne promują sen i mogą powodować senność w ciągu dnia.
  3. Układ serotoninowy – odgrywa on ważną rolę w promowaniu snu głębokiego i hamowaniu snu REM. Niedobór serotoniny jest odpowiedzialny m.in. za zaburzenia snu w przebiegu depresji. Za pośrednictwem tego układu liczne leki przeciwdepresyjne promują sen i zwiększają jego głębokość.
  4. Układ noradrenergiczny – nadmierną aktywność tego układu i wynikającą z tego gorszą jakość snu obserwuje się często u osób zestresowanych, z zaburzeniami lękowymi oraz u pacjentów cierpiących na choroby układu krążenia np. tych ze zbyt wysokim ciśnieniem tętniczym krwi.
  5. Układ cholinergiczny – neurony cholinergiczne, produkujące acetylocholinę, promują sen REM i związane są z procesami pamięci. Zaburzenia ich funkcji i zmniejszenie ilości snu REM obserwuje się u pacjentów z zaburzeniami pamięci, szczególnie z otępieniem typu Alzheimerowskiego.
  6. Układ melatoninowy – czynność tego układu zależna jest od rytmu światła wpływającego za zegar biologiczny człowieka umiejscowiony w przednim podwzgórzu, w jądrach nadskrzyżowaniowych. Zegar biologiczny reguluje wydzielanie przez szyszynkę melatoniny.
  7. Układ hipokretynowy – stabilizuje on procesy regulujące utrzymanie snu w ciągu nocy i czuwania w ciągu dnia. Znaczne osłabienie czynności tego układu obserwuje się w przypadku narkolepsji, chorobie charakteryzującej się napadowym zasypianiem w ciągu dnia i zaburzeniami ciągłości snu nocnego.
  8. Układ adenozynowy – układ ten promuje sen, powodując senność, jest ona tym większa, im dłuższy czas upłynął od ostatniego okresu snu. Senność powodowaną przez adenozynę częściowo blokuje zawarta w kawie kofeina.

Powyższa lista zawiera tylko niektóre, najważniejsze przykłady substancji regulujące sen człowieka. Zrozumienie wpływu na sen wszystkich dotychczas odkrytych substancji i wzajemnych powiązań między nimi jest bardzo trudne i w dalszym ciągu nie w pełni poznane. Osoby cierpiące na zaburzenia snu powinny same uzyskać wiedzę jak dbać o własną jakość snu, w tym celu warto zapoznać się z praktycznymi modelami tłumaczącymi jego regulację. Najważniejszym z nich wydaje się dwuczynnikowy model regulacji snu zaproponowany na początku lat 80. XX wieku przez szwajcarskiego neurofizjologa Aleksandra Borbely'ego.

Dwuczynnikowy model regulacji snu

Według dwuczynnikowego modelu regulacji snu jest on kształtowany przez dwa główne procesy: homeostatyczne zapotrzebowanie na sen (określane jako proces S) i rytm okołodobowy (określany jako proces C). Stwierdzenie, że dany proces biologiczny ma charakter homeostatyczny oznacza, że jest to proces, który przywraca równowagę organizmu, czyli homeostazę. W trakcie czuwania w mózgu gromadzą się różnego rodzaju metabolity i substancje, które sprawiają, że stajemy się coraz bardziej znużeni, nieuważni, senni. Odwrócenie tych procesów jest jedną z głównych funkcji snu. Proces homeostatyczny tym silniej wpływa na potrzebę snu, im krótszy był sen ostatniej nocy, im dłuższy czas upłynął od ostatniego okresu snu, czyli im dłuższy był okres czuwania, oraz im większa była aktywność fizyczna w ciągu dnia. Homeostatyczne zapotrzebowanie na sen odpowiedzialne jest nie tylko za jego długość, ale przede wszystkim za jego głębokość. Im jest ono większe, tym sen staje się głębszy. Osoby z dużym niedoborem snu często śpią tak głęboko, że nie reagują na żadne bodźce zewnętrzne i potocznie mówimy, że „spały jak kamień”. W ostatnim stuleciu obserwujemy zmianę stylu życia człowieka. Niski poziom aktywności fizycznej w ciągu dnia związany z powszechnym posługiwaniem się w pracy i gospodarstwach domowych różnego rodzaju maszynami i urządzeniami oraz przemieszczanie się prawie wyłącznie przy pomocy mechanicznych środków transportu powoduje, że u wielu osób proces homeostatyczny wieczorem nie jest wystarczająco silny, aby wywołać długi i głęboki sen. Zatem aby zdrowo spać, konieczne staje się regularne uprawianie sportu.

Rytm okołodobowy wskazuje organizmowi właściwą porę na sen, która fizjologicznie powinna przypadać na okres ciemności. Najważniejszym czynnikiem kształtującym rytm okołodobowy jest światło. Bodźce świetlne, padając na siatkówkę gałek ocznych, wpływają na czynność przedniego podwzgórza tzw. jąder nadskrzyżowaniowych. Jest to struktura w mózgu człowieka odpowiedzialna za synchronizowanie wszystkich układów okołodobowych ciała. Jej czynność można porównać do nadawanego przez radio lub telewizję sygnału czasu. Tak jak my regulujemy nasze zegarki na podstawie sygnału czasu, tak tkanki i narządy organizmu same regulują swój rytm okołodobowy na podstawie sygnałów generowanych przez jądra nadskrzyżowaniowe. Te ostatnie wpływają m.in. na wydzielanie przez szyszynkę melatoniny – hormonu, którego główną funkcją fizjologiczną jest wskazywanie organizmowi okresu ciemności. Regulują one również czas wydzielania wielu hormonów oraz poziom aktywności ośrodkowego układu nerwowego. W ten sposób za pośrednictwem jąder nadskrzyżowaniowych rytm światła synchronizuje funkcjonowanie całego organizmu stosownie do rytmu 24-godzinnego doby ziemskiej.

Oprócz światła w regulacji rytmu okołodobowego ważną rolę odgrywają również inne czynniki. Zaliczamy do nich:

  • aktywność społeczną i umysłową – np. związaną ze spotykaniem innych ludzi oraz pracą i nauką, czynnik ten kształtuje rytm pracy mózgu,
  • rytm posiłków – jest ważnym wyznacznikiem czasu dla przewodu pokarmowego i organów biorących udział w procesach trawiennych i metabolicznych, np. trzustka, wątroba,
  • wysiłek fizyczny – jest ważnym wyznacznikiem czasu dla mięśni,
  • wskazania zegarów i budzików – mają one istotne znacznie w utrzymaniu rytmu 24-godzinnego; korzystanie z nich umożliwia wykonywanie określonych czynności każdego dnia o stałych porach.

Odejście od naturalnego stylu życia, związanego z rytmem dnia i nocy, dzięki możliwości korzystania ze sztucznego oświetlenia spowodowała, że współcześnie obok zaburzonego procesu homeostatycznego u wielu osób dochodzi również do destabilizacji lub osłabienia rytmu okołodobowego. Z tego powodu zaburzenia snu należą obecnie do najczęstszych dolegliwości zdrowotnych ludności, a konieczność ich badania i leczenia doprowadziła do powstania nowego działu medycyny, który nazywamy somnologią, albo medycyną snu.

Poleć:
Udostępnij:

Publikacje, którym ufa Twój lekarz

Medycyna Praktyczna jest wiodącym krajowym wydawcą literatury fachowej. 98% lekarzy podejmuje decyzje diagnostyczne lub terapeutyczne z wykorzystaniem naszych publikacji.

 

Lekarze odpowiadają na pytania

  • Leczenie zaburzeń lękowych w ciąży
    Mam 26 lat i jestem zrozpaczona, gdyż od 10 lat leczę się na nerwicę lękową, przez spory okres nie było potrzeby brania leków, radziłam sobie. Jednak teraz stres związany z ciążą przywrócił mi moje dotychczasowe problemy lękowe. Czy naprawdę nie ma leków nowoczesnych, które można zażywać w trakcie w ciąży?
  • Nawrót schizofrenii paranoidalnej po odstawieniu leków
    Mój chłopak choruje na schizofrenię paranoidalną, od prawie dwóch lat jest leczony (w tym niecały rok w szpitalu). Ma 22 lata. Ostatnio przestał brać leki i moim zdaniem choroba wróciła ze wzmożoną siłą. Widzę, jak inaczej rozumie, pojmuje, odbiera rzeczywistość, żadne argumenty do niego nie przemawiają. Oskarża mnie o straszne rzeczy, zupełnie bezpodstawnie, wyzywa, mówi takie słowa, które ranią dogłębnie i są nieprawdziwe. Bywają momenty, że odezwie się do mnie „kochanie”, a dosłownie za chwilę „suko”. Raz przytuli, a raz zaśmieje się w twarz. Nie zdradzam Go i nie oszukuję. Gdyby nie był chory i mówił takie rzeczy, już dawno bym odeszła, ale wiem, że to przez chorobę i to nie jego wina i bardzo chcę mu pomóc. Mamy też problem z narkotykami (marihuana i amfetamina),wprawdzie już nie chcemy brać i myślę, że nam się uda, udaje się jak na razie - nienawidzę tego i nie chcę wracać do tego NIGDY. Mój największy problem w tej chwili jest taki, że zaczęłam się Go bać. Pojawiła się przemoc, schowałam ostre narzędzia w domu z obawy o moje albo jego bezpieczeństwo. Grozi mi ostatnio, że się zabije, nawet się zdarzyło, że powiedział, że mnie zabije. Bardzo się boję i nie wiem co mam robić. Jak mam z nim rozmawiać? Ostatnio każda rozmowa, co bym nie powiedziała, kończy się tym, że mówi że robię mu na złość, denerwuję Go specjalnie, szydzę z niego. Bardzo Go kocham i chcę dla niego jak najlepiej. Proszę o jakieś wskazówki, rady.

Gdzie się leczyć

Lekarz specjalista
Psychiatra
Szukaj
Szpitale, przychodnie, gabinety
Psychiatria
Szukaj

Zadaj pytanie ekspertowi:

Lekarze komentują