Biologia AR Szczecin

Rytm snu i czuwania

Sen jest to stan czynnościowy ośrodkowego układu nerwowego, cyklicznie pojawiający się i przemijający w rytmie okołodobowym, charakteryzujący się obniżeniem wrażliwości na bodźce, zanikiem aktywności ruchowej, zwolnieniem czynności serca, oddychania i innych funkcji fizjologicznych oraz czasową utratą świadomości.
Przeciwieństwem stanu snu jest stan czuwania.
Rytm sen-czuwanie, jest zależny od okresów świetlnych, czyli długości dnia i nocy.
Co reguluje fazę snu??

Melatonina to substancja występująca naturalnie w organizmie człowieka. Jest ona wytwarzana przez gruczoł zwany szyszynką, umiejscowiony w środku mózgu. Melatonina jest odpowiedzialna za regulację fazy snu w nocy i aktywności w ciągu dnia. Reguluje naturalne rytmy biologiczne przebiegające w organizmie człowieka, odpowiedzialne za prawidłowy sen. Melatonina działa poprzez swoiste dla niej receptory.
Jednym z niekorzystnych procesów, które zachodzą w organizmie każdego z nas jest to, że wraz z wiekiem zmniejsza się ilość melatoniny we krwi. Ludzie po czterdziestym roku życia, a także starsi mają jej w organizmie znacznie mniej niż ludzie młodzi. Badania naukowe potwierdziły, że osoby z niskim poziomem melatoniny śpią gorzej i często budzą się w nocy. Z badań tych wynika także, że poziom melatoniny i jej metabolitów jest niższy u osób z zaburzeniami snu, w porównaniu do osób bez takich zaburzeń. Dlatego u osób z zaburzeniami snu korzystne jest uzupełnianie niedoborów naturalnej melatoniny.

Hipokretyna kontroluje sen i czuwanie

Hipokretyna wydzielana jest przez grupę komórek nerwowych, które znajdują się w podwzgórzu mózgu. Hipokretyna jest peptydem (zbudowanym z aminokwasów), który pełni rolę przekaźnika sygnału pomiędzy neuronami podwzgórza mózgu. Wykazano, że hipokretyna reguluje zapadanie w sen. Utrata neuronów produkujących ten ważny neuroprzekaźnik prowadzi do zaburzeń koncentracji uwagi i narkolepsji, choroby o podłożu neurologicznym objawiającej się niekontrolowanym zapadaniem w sen.

W swojej najnowszej pracy Luis de Lecea z Uniwersytetu Stanforda wraz z zespołem badał bezpośredni wpływ aktywności neuronów wydzielających hipokretynę na stan snu i czuwania myszy. Neurony produkujące hipokretynę zostały na potrzeby badania zmodyfikowane genetycznie tak, że aktywowało je światło.
Naukowcy odkryli, że stymulacja tych neuronów zwiększa prawdopodobieństwo przejścia ze stanu snu wolnofalowego lub fazy snu REM do przebudzenia.
Fazy snu człowieka

Wyróżnia się dwie fazy snu:

-paradoksalną (REM)-sen płytki

- wolnofalową (nREM) - sen głęboki

Sen zaczyna się fazą NREM, prawidłowo o czasie trwania 80-100 min., po której następuje faza snu REM trwająca ok. 15 min.
Faza REM

Ma charakter aktywny i w sferze fizjologicznej towarzyszy mu:
-nieregularny i nierówny oddech,
-wahania tętna,
-unieruchomienie większych mięśni połączone z poruszeniami kończyn,
-drganie mięśni twarzy wyrażane zróżnicowaną mimiką,
- szybkie, częste i prawidłowo zsynchronizowane ruchy gałek ocznych pod zamkniętymi powiekami
-pojawiają się marzenia senne.

Faza REM została nazwana fazą marzeń sennych i podczas tej fazy śnimy.
Głębokość snu w tej fazie jest najmniejsza, wtedy też dochodzi do zapamiętywania informacji z okresu czuwania. Ilość REM zmniejsza się z wiekiem, dlatego jest największa u dzieci.
Faza nREM

Faza ta charakteryzuje się:

-obniżeniem aktywności ruchowej i wszystkich czynności fizjologicznych,
- rozluźnienie mięśni,
-zwolniony i regularny oddech i tętno,
-niski poziom aktywności metabolicznej,
- brak szybkich ruchów gałek ocznych.

Marzenia senne
Marzenia senne zależą od wieku i płci, ich treść staje się bardzo złożona, mają osobisty, aktywny charakter, w miarę jak mózg osoby dojrzewa.
Dzieciom w wieku 3 lat śnią się nieruchome obrazki (takie jak ilustracje w bajkach), w wieku 5 – 6 lat dzieci mają już sny, które są opowieściami z akcją i ruchem. Starsze, 7 – 8 lat, odgrywają główne role w swych snach. 8 – 9 – latki śnią jak dorośli.
Kolejność rozwoju marzeń sennych zależy od dojrzewania mózgu, bo starsze dzieci umieją już posługiwać się symbolami.
Rola snu
Sen pełni dla organizmu różne funkcje:
-regeneruje, "odnawia" organizm poprzez np. spowolnienie pracy serca i nerek, rozluźnienie, zwiotczenie mięśni, redukcję dopływu bodźców do układu nerwowego, czasowe "zawieszenie" kontroli procesów fizjologicznych (tj. utrzymanie na stałym poziomie temperatury ciała oraz ciśnienia gazów we krwi) w fazie REM.
- umożliwia fizyczny wzrost - hormon wzrostu - somatotropina (STH) jest wydzielany przez przysadkę mózgową (do około 60 r. ż.)
- pełni funkcję obronną - może stanowić skuteczny rodzaj "ucieczki" przed nadmiarem wrażeń.
- umożliwia zachowanie energii w okresach, gdy nie jest ona potrzebna,
- regeneruje substancje zużyte przez układ nerwowy,
-w czasie snu może odbywać się synteza neuroprzekaźników
( substancji chemicznych biorących udział w ważnych procesach życiowych) np. serotonina, noradrenalina, acetylocholina.
-sen i marzenia senne mogą służyć do oczyszczania się mózgu z nagromadzonych w ciągu dnia, niepotrzebnych informacji,
- marzenia senne mogą służyć do zredukowania fantazji i natrętnych myśli,
- sen w fazie REM sprzyja przyswajaniu nowej wiedzy, gdyż utrwala ślady pamięciowe.


Sen u noworodków

Dziecko rodzi się z jeszcze nie w pełni wykształconym ośrodkowym układem nerwowym, dlatego docierające do niego bodźce są przez układ nerwowy przetwarzane w niedoskonały sposób.
Noworodek po urodzeniu potrzebuje około 20 h snu na dobę, wpływa to na uwalnianie hormonu wzrostu odgrywającego zasadniczą rolę we wzroście dziecka.
Noworodki w ciągu doby zasypiają średnio 6-7 razy na dobę. Śpią jednorazowo około 3 godzin czasem krócej. Przerwy pomiędzy spaniem nazywamy okresem czuwania. Niemowlęta początkowo nie rozróżniają dnia od nocy. Odbierają wrażenia zmysłowe, ale nie są w stanie docierających do nich  informacji uporządkować.


Rytm dziecka

Przez pierwsze miesiące niemowlak funkcjonuje w charakterystycznym, trójdzielnym rytmie. Co dwie lub trzy godziny kolejno następują fazy:

-Faza czuwania to czas, kiedy niemowlę nie śpi. Wyraźnie odbiera bodźce wzrokowe, kieruje główkę w stronę światła, jest względnie spokojne, niezbyt często porusza rączkami i nóżkami.
-W fazie snu aktywnego niemowlę się wierci, posapuje, rusza powiekami i gałkami ocznymi. Często podkurcza i prostuje nóżki, szuka najwygodniejszej pozycji.


-Sen głęboki charakteryzuje się tym, że niemowlę przyjmuje najdogodniejszą dla siebie pozycję, śpi z lekko rozchylonymi ustami, oddycha regularnie, ma miarowe, spokojne tętno. Nie wolno wtedy wybudzać dziecka, gdyż przerywanie tej fazy powoduje rozregulowanie całego cyklu.

  Czas snu dziecka stopniowo skraca się, natomiast wydłuża nieprzerwany sen nocny. Z tygodnia na tydzień dziecko wydłuża okresy czuwania, w tym czasie zaczyna interesować się otaczającym światem, nawiązuje kontakt wzrokowy i ,,słowny” z W ciągu dnia i nocy przesypia około 15 godzin.


Kiedy uregulowana doba?

Między 2-4 miesiącem życia okresy czuwania i snu dziecka stają się wyraźniejsze. Dziecko budzi się teraz nie tylko po to, by zjeść, ale też żeby porozglądać się po świecie czy „pozaczepiać” mamę. Jego sen staje się głębszy. Malec coraz lepiej odróżnia dzień i noc – nocą przesypia nieprzerwanie więcej czasu, nawet do pięciu godzin.
Od 7-8 miesiąca dziecko sypia zwykle 2 razy dziennie. Pierwszy raz przed południem, drugi raz późnym popołudniem. Takie drzemki trwają ok. 1,5-2 godzin. Sen nocny trwa 9-10 godz.

Około 1 roku dziecko w dość zasadniczy sposób zmienia swój tryb życia. Wraz ze stanięciem na nogach i stawianiem pierwszych kroczków, jego życie zmienia się diametralnie. Dziecko staje się bardzo aktywne. Dostaje dużą dawkę emocji, co za tym idzie czuwanie jest bardzo intensywne, natomiast sen staje się głęboki. Zdarza się, że dziecko w ciągu dnia jest tak zaangażowane w zabawę i poznawanie świata, że, nie ma czasu na popołudniową drzemkę”, natomiast wieczorem po prostu pada ze zmęczenia.

W pierwszym i drugim roku życia, przeważająca część maluchów śpi w sumie około 14 godzin na dobę. Powyżej trzech lat do okresu dojrzewania, dzieci potrzebują coraz mniej snu. Rzadko śpią już w dzień, a czas snu w nocy stopniowo maleje z około 12 do 10 godzin.
•   
Jak sypiają przedszkolaki?

Większość trzylatków nie śpi w dzień. Potrzebują one jednak czasu na wyciszenie się i odpoczynek w ciągu dnia.
Dzieci, które uczęszczają do przedszkola w grupach 3-5 latków mają 1,5 – 2 godzinne leżakowanie popołudniowe. W zerówce odchodzi się od leżakowania jest jednak czas na odpoczynek.
Dzieci w wieku 4-6 lat w nocy śpią zwykle 10,5-12godzin i większość z nich ma kłopoty z zasypianiem. Dzieciom w wieku szkolnym trzeba 11-9 godzin snu.


•    Nieliczne badania (na przykład w Japonii) oraz obserwacje na dzieciach skłaniają do poglądu, że we wczesnym okresie rozwojowym u dzieci przeważa chronotyp wieczorny.
Stwierdzono także ze dzieci matek niepracujących wstają później.


Okres dojrzewania biologicznego

•    Między 11-14 rokiem życia wykazano dodatnią współzależność miedzy dojrzałością płciową a godziną zakończenia wydzielania melatoniny: stwierdzono, że wraz z osiągnięciem dojrzałości płciowej następuje przesunięcie fazy tego endogennego rytmu w kierunku późniejszych godzin (tę samą prawidłowość stwierdzono w przypadku osób dorosłych, będących chronotypami wieczornymi). Sen młodzieży jest o 1 godzinę krótszy.

•    Po 25 roku życia wiek sprzyja przesunięciu faz rytmów okołodobowych w kierunku godzin wcześniejszych→ im starszy wiek, tym większe prawdopodobieństwo bycia chronotypem rannym.

Wiek dojrzały

Wiek dojrzały charakteryzuje się dynamicznym wzrostem ekspansji człowieka w środowisku naturalnym oraz dużą aktywnością rozrodczą. Z tych względów dobowa ilość snu u zdrowych osób wynosi 5–10 godzin. Dochodzi także do zróżnicowania dobowej dystrybucji snu w zależności od płci. U kobiet, podczas każdego cyklu miesiączkowego wraz z wahaniem stężenia estradiolu, obserwuje się zmiany jakości i ilości snu. Okresowo w fazie okołoowulacyjnej, a także okołomenstruacyjnej sen ulega skróceniu i spłyceniu, może dochodzić do samoistnych wybudzeń.
Zaburzenia rytmu sen-czuwanie często związane są z procesem starzenia. Dotyczy to zarówno długości, jak i jakości snu.
Osoby w podeszłym wieku mają tendencję do wcześniejszego zasypiania i wcześniejszego budzenia się, Sen osób starszych jest płytszy, łatwiej ulega przerwaniu przez bodźce zewnętrzne w ciągu dnia,co jest prawdopodobnie wynikiem związanego z wiekiem przyspieszenia fazy zegara biologicznego. Ponadto zmniejsza się wyraźnie czas aktywnego snu, sen często nie jest ciągły, z licznymi przebudzeniami w nocy. Zaburzenia snu występują częściej u kobiet niż u mężczyzn.
Badania epidemiologiczne wykazały, że aż 40–70% osób po 65 roku życia zgłasza kłopoty ze snem, a 12 do 25% skarży się na bezsenność.


Okres klimakterium i wiek podeszły

W okresach menopauzy i andropauzy dochodzi do skrócenia, spłycenia oraz fragmentacji snu, co wiąże się ze zwolnieniem czynności wydzielniczej hormonów rozrodczych. W tym okresie nasilają się objawy chorób somatycznych oraz psychicznych. W dalszym okresie starzenia się ujawniają się postępujące zmiany zwyrodnieniowe, zwłaszcza w obrębie układu nerwowego, które są głównymi przyczynami desynchronizacji czynności bioelektrycznej mózgu, a także rozchwiania aktywności SCN. Nasilają się również zaburzenia przewodzenia bodźców świetlnych, spowodowanych chorobami zwyrodnieniowymi narządu wzroku. Konsekwencją tych
zmian jest postępująca desynchronizacja rytmu sen-czuwanie. Objawia się ona różnego typu zaburzeniami snu, które pogłębiają zmiany obniżające poziom aktywności w czuwaniu. Regularny tryb życia, czyli utrzymanie stałych godzin przeznaczonych na sen, stałych pór spożywania posiłków, codzienna aktywność fizyczna i intelektualna oraz wielogodzinna ekspozycja na światło słoneczne lub zastosowanie fitoterapii przy użyciu specjalistycznych lamp, wpływają stabilizująco na rytmikę sen-czuwanie, szczególnie w tym okresie życia.

Faza czuwania ma rytm fizjologiczny, który charakteryzuje się okresami zwiększonej i zmniejszonej aktywności. Są to 2-3 godz., okresy wysokiej i obniżonej aktywności. Wykryto, że spadek aktywności następuje w godz. 8.00 – 10.00 i 14.00, wyraźny wzrost między 10.00 i 12.00 i 16.00.

Chronotypy biologiczne

Chronotyp A to osoba, która wstaje wcześnie rano, jest rześka i gotowa do działania, a wieczorem szybko odczuwa zmęczenie. Osoby takie budzą się średnio o 72 min. wcześniej, a idą spać o 88 min. Wcześniej.


Natomiast osoby typu B najchętniej wstawałyby koło południa, ale za to mają dużo energii żeby pracować w nocy.
Naukowcy odkryli, że biologiczny zegar osób o chromotypie A odmierza 24-godzinną dobę; a chronotypy B zachowują się tak, jakby ich doba była dłuższa o trzy godziny.

Pracownicy zmianowi cierpią na zaburzenia snu i czuwania, gdyż sen można raptownie nagiąć do zmiany, natomiast rytmy przemiany materii, wydzielanie hormonów przystosowują się do zmian czasu powoli. Spoczynek przypada na porę, którą wewnętrzny zegar przeznacza na aktywność. Sen na początku adaptacji jest przerywany i krótki. Występują kłopoty z czuwaniem, które wypada w porze snu, są skargi na gorszą sprawność i zmęczenie.
Skutki rytmiki okołodobowej to podział ludzi na introwertyków – wola pracować rano i ekstrawertyków – wolą pracować po południu i wieczorem. Zalecana jest praca w godzinach 7.00-12.00, a dostosowanie trybu życia jest koniecznością.


Sen latem a zimą

Istnieją różnice w długości snu latem a zimą.
Badania przeprowadzone na mieszkańcach Nowego Jorku wykazały, że czas snu latem skraca się o 1 godzinę. Oznacza to, że amplituda czasu trwania snu w ciągu roku wynosi blisko 2 godziny (najdłuższy sen zimą i najkrótszy latem). Zależności te przedstawiono na rys.
Faza czuwania ma rytm fizjologiczny, który charakteryzuje się okresami zwiększonej i zmniejszonej aktywności. Są to 2-3 godz., okresy wysokiej i obniżonej aktywności. Wykryto, że spadek aktywności następuje w godz. 8.00 – 10.00 i 14.00, wyraźny wzrost między 10.00 i 12.00 i 16.00.

Zespół przesuniętej fazy snu

-osoby cierpiące na to zaburzenie nie są zdolne zasnąć przed 2.00 w nocy, a spontaniczne budzenie występuje późnym przedpołudniem lub po południu,

-występują trudności z zasypianiem, ale po zapadnięciu w sen nie ma kłopotów z kontynuowaniem snu,

-przeciętna długość snu w granicach 7 – 9 godzin na dobę,

-skrajnie duże trudności w obudzeniu się o określonej godzinie,

-bardzo poważne trudności lub wręcz niemożność przyspieszenia faz snu (mimo systematycznych prób przestrajania się),

-w przypadku osób o chronotypie wieczornym możliwa jest planowa „ingerencja” w godziny zasypiania i budzenia się; osoby z zespołem przesuniętej fazy mają z tym ogromne kłopoty.

Zespół przyspieszonej fazy snu

    Osoby cierpiące na to zaburzenie zasypiają około godziny 19.00, a budzą się już koło 4.00 rano. Jest to wyraźnie syndrom rodzinny.

FASPS

FASPS rodzinny syndrom zaawansowanej fazy sennej. FASPS to rzadkie, ale bardzo ciekawe schorzenie genetyczne, które powoduje przestawienie zegara biologicznego - skrajnie ranną aktywność. Jego wyjątkowość polega też na tym, że FASPS odpowiada tylko jeden gen. Jest on zlokalizowany na drugim chromosomie i koduje enzym z rodziny kinaz. FASPS jest dziedziczone jako cecha dominująca. Oznacza to, że rodzice dotknięci zaburzeniem przekażą je swoim dzieciom z 50-proc. prawdopodobieństwem.
Schorzenie to nie powoduje problemów z zasypianiem czy nadmiernej płytkości snu. To nie jest choroba w pełnym brzmieniu tego słowa; większość osób po prostu żyje z tym problemem. Ci ludzie nie śpią ani więcej, ani mniej - po prostu żyją w innym rytmie niż reszta świata.

Niedobór snu

Sen jest niezbędny do życia i prawidłowego przebiegu procesów psychicznych. Już jedna nieprzespana noc obniża sprawność psychofizyczną. Brak snu przez dłuższy czas powoduje szereg negatywnych efektów psychicznych i fizjologicznych:
-zaburzenia nastroju,
-utrudnione skupienie uwagi,
-spowolnienie reakcji,
-długotrwała (ok. 1 tyg.) deprywacja (tj. pozbawienie) snu lub zaburzenia fazy REM mogą prowadzić do stanów zbliżonych do psychozy, halucynacji oraz stanów paranoidalnych. Zaburzenia fazy REM występują także przy alkoholizmie.
-upośledzenie aktywności układu immunologicznego – zaburzenia w liczbie białych krwinek, upośledzenie aktywności limfocytów w tym cytotoksycznych, które normalnie zwalczają nieprawidłowe komórki: zarażone wirusem lub zmienione nowotworowo.

Czym sen zwierząt różni się od snu ludzi?

Na długość snu u zwierząt wpływają rozmiary ciała, tempo metabolizmu, czyli przemiany materii, to czy jest się łowcą, czy ofiarą, tropionym czy tropiącym.

Różnice dotyczą także pozycji w czasie snu. Człowiek zwykle musi spać w pozycji leżącej, gdyż we śnie dochodzi do zupełnego rozluźnienia, a nawet okresowo zwiotczenia mięśni. Natomiast niektóre zwierzęta potrafią czasem spać na stojąco (np. konie) lub też śpią, trzymając się czegoś kurczowo (np. nietoperze czy misie koala) - w takich wypadkach sen zamiast rozluźnienia wywołuje odruchowy skurcz pewnych grup mięśni.
Zaburzenia snu
Do zaburzeń snu możemy zaliczyć :
-Insomnię- Bezsenność to jedna z najbardziej powszechnych dolegliwości. Polega na tym, że osoba cierpiąca na nią nie może zasnąć. Przyczyną tego są różne codzienne sytuacje powodujące ogólny niepokój i napięcie.
- hipersomnię- nadmierna senność, przejawia się występowaniem nadmiernej senności w ciągu dnia, lub zbyt długim czasem snu.
-parasomnię- zjawisko to polega na nieprzewidywalnych, i często gwałtownych zachowaniach podczas snu.
-zaburzenia rytmu snu i czuwania- problemem nie jest nadmierna senność czy jej brak. Jedynym efektem tego zaburzenia jest problem z właściwym zagospodarowanie czasu pracy i odpoczynku.
Zaburzenie snu polegają na trudnościach w zasypianiu, budzeniu się po krótkim czasie oraz niemożności kontynuacji raz przerwanego snu. Przyczyną takiego stanu mogą być różne zaburzenia, a nawet z choroby psychiczne bądź fizyczne.


Sen w liczbach
-7 godzin 12 minut wynosi optymalna długość snu dla kobiet.
-7 godzin 58 minut wynosi optymalna długość snu dla mężczyzn.
-17 stopnic C wynosi idealna temperatura na sen.
-22 lata przesypia średnio Polak w trakcie swojego życia.
-770 tysięcy Polaków przyznaje się że zasneło podczas posiłku.
-9 milinów Polaków miało prorocze sny.
-15 milionów Polaków cierpi na bezsenność.
-1,5 godziny mniej snu mają patnerzy osób chrapiących.
-4,5 godziny snu na dobe gwarantuje normalne funkcjonowanie człowieka.

CZY WIESZ ŻE…
-Leonardo da Vinci sypiał po 15 minut co cztery godziny..
-Winston Churchill, John F. Kennedy i Napoleon Bonaparte na sen przeznaczali od czterech do sześciu godzin na dobę,
-żyrafy śpią 2 godz. na dobę,
-nietoperze śpią 20 godz. na dobę,
-najdłużej żyją ci, którzy śpią siedem godzin na dobę,
-osoby, które za mało śpią, łatwiej tyją,
-przerywany, niespokojny sen przyczynia się także do rozwoju cukrzycy.