Definicja pojęcia:

sen

Sen – stan czynnościowy ośrodkowego układu nerwowego (mózgu) cechujący się okresowym obniżeniem wrażliwości na bodźce zewnętrzne i spontanicznym zniesieniem świadomości, niemal całkowitym obniżeniem aktywności motorycznej, spadkiem tempa przemiany materii, zwolnieniem czynności pracy serca, częstości oddychania i innych procesów fizjologicznych zachodzących w organizmie. Sen jest stanem występującym prawdopodobnie u wszystkich gatunków zwierząt (bezkręgowców i kręgowców); u kręgowców wyższych (owodniowców), czyli gadów, ptaków i ssaków, pojawia się cyklicznie w rytmie dobowym naprzemiennie ze stanem czuwania. Cechą charakterystyczną snu ptaków i ssaków jest dwufazowość; sen tych zwierząt składa się z powtarzających się cyklicznie fazy SEM (N-REM), czyli snu normalnego (wolnofalowego) i fazy REM, czyli snu paradoksalnego. Stan snu i czuwania regulowany jest przez ośrodki nerwowe w pniu mózgu (tzw. twór siatkowaty) oraz podwzgórzu (tzw. jądro nadskrzyżowaniowe). Sen stanowi jedną z podstawowych potrzeb biologicznych niezbędnych do życia; odpowiada m.in. za regenerację i prawidłowe funkcjonowanie ośrodkowego układu nerwowego i innych układów narządowych, reguluje metabolizm i gospodarkę hormonalną, wspomaga koncentrację, procesy uczenia się i zapamiętywania, wzmacnia działanie układu odpornościowego. Niedobór i zaburzenia snu mają wpływają więc niekorzystnie na zdrowie fizyczne i psychiczne organizmu; wywołują uczucie ciągłego zmęczenia i rozdrażnienia, bóle głowy, spadek koncentracji, a w dłuższej perspektywie czasowej mogą prowadzić do rozwoju chorób przewlekłych (m.in. otyłości, cukrzycy, chorób układu sercowo-naczyniowego).
  1. Behawioralna i fizjologiczna definicja snu
  2. Zapotrzebowanie na sen u ssaków i człowieka
  3. Fazy snu
  4. Regulacja dobowego rytmu snu i czuwania
  5. Biologiczne znaczenie snu

Behawioralna i fizjologiczna definicja snu

Sen jest podstawowym stanem czynnościowym ośrodkowego układu nerwowego (mózgu) cechującym się okresowym obniżeniem wrażliwości na bodźce zewnętrzne i spontanicznym zniesieniem świadomości, niemal całkowitym spadkiem aktywności motorycznej (ruchowej), obniżeniem tempa procesów metabolicznych, zwolnieniem czynności pracy serca, częstości oddychania i innych procesów fizjologicznych zachodzących w organizmie. Sen jest stanem występującym prawdopodobnie u wszystkich zwierząt; obserwowany jest zarówno wśród bezkręgowców (m.in. nicieni Caenorhabditis elegans; meduz Cassiopea; skorupiaków oraz owadów, np. muszki owocowej, pszczoły miodnej, karaluchów) i kręgowców (ryb, płazów, gadów, ptaków i ssaków). Stan snu, przejawiający się całkowitym bezruchem zwierzęcia oraz brakiem reakcji na bodźce zewnętrzne (definicja behawioralna), jest charakterystyczny dla bezkręgowców oraz kręgowców niższych (ryb i płazów). Stan snu, polegający na odwracalnej utracie świadomości, spadku napięcia mięśniowego i spowolnieniu procesów fizjologicznych (definicja fizjologiczna), jest cechą charakterystyczną kręgowców wyższych – owodniowców (gadów, ptaków i ssaków, w tym człowieka), u których powtarza się cyklicznie w ciągu doby naprzemiennie ze stanem czuwania (stanem pełnej świadomości).
Sen jest odwracalnym stanem zniesienia świadomości występującym prawdopodobnie u wszystkich zwierząt. Źródło: shutterstock

Zapotrzebowanie na sen u ssaków i człowieka

Zapotrzebowanie na sen u ssaków jest indywidualną cechą gatunkową i osobniczą zależną głównie od prowadzonego trybu życia, sposobu odżywiania się, wieku oraz rozmiarów ciała. Aktywnie latające nietoperze i nadrzewne koale prowadzące nocny tryb życia z reguły śpią odpowiednio 18-20 i 20-22 godziny na dobę; natomiast aktywne w ciągu dnia ssaki kopytne zasiedlające rozległe tereny otwarte (np. zebry, żyrafy) w związku z dużą presją drapieżników poświęcają na sen tylko 3-4 godziny w ciągu doby. Największe zapotrzebowanie na sen mają ssaki drapieżne (np. lew afrykański – ok. 20 godzin), nieco krócej śpią ssaki wszystkożerne (np. szympans zwyczajny – ok. 9-10 godzin), zaś najmniejszą ilość czasu na sen przeznaczają duże ssaki roślinożerne spędzające większość doby na poszukiwaniu i pobieraniu pożywienia (np. słoń afrykański – ok. 2 godziny). Duże gatunki ssaków roślinożernych (np. konie, krowy, żyrafy, słonie) śpią również krócej (ok. 2-6 godzin) niż roślinożerne gryzonie (ok. 10 godzin) oraz zajęczaki (ok. 11-12 godzin). Młode większości ssaków śpią zaś z reguły znacznie dłużej w porównaniu z osobnikami dorosłymi, poświęcając na sen większą część doby. Niektóre ssaki morskie (np. butlonosy zwyczajne) wykazują zdolność snu jednopółkulowego; zwierzęta te w trakcie 12-godzinnego snu śpią na przemian jedną lub drugą półkulą mózgową, podczas gdy druga z nich znajduje się w stanie czuwania. Człowiek poświęca na sen nieco mniejszą ilość czasu niż inne ssaki wszystkożerne (ok. 7-9 godzin); zaś jego zapotrzebowanie na sen zmienia się wraz z wiekiem. Największą ilość czasu na sen poświęcają noworodki (ok. 14-17 godzin), niemowlęta (ok. 12-15 godzin) oraz małe dzieci (ok. 10-13 godzin), nieco krócej śpią dzieci w wieku szkolnym (ok. 9-11 godzin) i nastolatki (ok. 8-10 godzin); najmniejszej ilości snu potrzebują osoby dorosłe (ok. 7-9 godzin) i osoby w podeszłym wieku (ok. 7-8 godzin).

Fazy snu

Sen kręgowców stałocieplnych (ptaków i ssaków) zróżnicowany jest na dwie powtarzające się cyklicznie fazy – fazę SEM/N-REM (ang. slow eye movements/non-rapid eye movements – wolne ruchy gałki ocznej) określaną również mianem snu normalnego (snu wolnofalowego, snu głębokiego) i fazę REM (ang. rapid eye movements – szybkie ruchy gałki ocznej) znaną również pod nazwą snu paradoksalnego. Faza SEM (N-REM) wraz z fazą REM współtworzą jednostkę fizjologiczną snu, czyli charakterystyczny cykl snu powtarzający się kilkukrotnie w trakcie trwania tego stanu odwracalnej utraty świadomości (1-2 razy u większości gatunków ssaków; 4-6 razy u człowieka). Sen rozpoczyna się od fazy N-REM, po której następuje faza REM oraz ponownie kolejna faza N-REM. W miarę upływu czasu fazy N-REM stają się coraz krótsze aż do całkowitego zaniku snu głębokiego; fazy REM stają się natomiast coraz dłuższe, a organizm przechodzi przez drzemkę do stanu pełnego przebudzenia. Pojedyncza faza snu N-REM trwa ok. 60-90 minut, zaś pojedyncza faza snu REM – ok. 15-20 minut; sen normalny zajmuje więc ok. 75%, a sen paradoksalny – ok. 25% całkowitego czasu snu człowieka.
Fazy snu. Źródło: shutterstock
Sen normalny, zwany również snem wolnofalowym, snem zsynchronizowanym bądź snem bez szybkich ruchów gałek ocznych (N-REM) jest fazą charakteryzującą się występowaniem fal mózgowych o niskiej częstotliwości (1-4 Hz) i wysokiej amplitudzie (tzw. fal delta), która pozostaje pod wpływem oddziaływania układu przywspółczulnego (parasympatycznego). Faza N-REM cechuje się spadkiem napięcia mięśniowego, obniżeniem aktywności i zużycia energii metabolicznej przez komórki mózgu, zwolnieniem tempa metabolizmu, czynności serca, częstości oddychania oraz innych procesów fizjologicznych, m.in. wytwarzania moczu przez nerki, wydzielania śliny przez gruczoły ślinowe, wydzielania śluzu przez wyściółkę górnych dróg oddechowych (jamy nosowej i gardła) bądź wydzielania łez przez gruczoły łzowe. Podczas snu normalnego obniża się nieznacznie temperatura ciała (ok. 0,5°C), spada ciśnienie krwi, wzrasta poziom hormonu wzrostu, szybciej zachodzą procesy gojenia się ran. Faza N-REM określana jest więc mianem fazy odpoczynku mózgu i regeneracji organizmu.

Sen paradoksalny, określany również mianem snu zdesynchronizowanego lub snu z szybkimi ruchami gałek ocznych (REM) jest fazą charakteryzującą się występowaniem nieregularnych fal mózgowych o wysokiej częstotliwości (13-28 Hz) i niskiej amplitudzie (tzw. fal beta), która regulowana jest głównie przez współczulną (sympatyczną) część układu nerwowego. Faza REM charakteryzuje się niemal całkowitym zmniejszeniem napięcia mięśni szkieletowych (tzw. atonii) oraz nagłymi i szybkimi ruchami gałek ocznych pod zamkniętymi i trzepoczącymi powiekami. W trakcie fazy snu paradoksalnego nieregularnie wzrasta częstotliwość pracy serca i układu oddechowego; obniża się temperatura wewnętrzna ciała, może występować drżenie rąk, stóp i żuchwy bądź mruczenie i mówienie przez sen. Podczas fazy REM pojawiają się najczęściej marzenia senne mające głównie charakter doznań wzrokowych (wizualnych). W jej trakcie odbywa się ponadto przetwarzanie i utrwalanie zgromadzonych w ciągu dnia informacji. Faza REM określana jest więc mianem fazy intensywnej pracy mózgu.
Regulacja okołodobowego rytmu snu i czuwania przez zegar biologiczny organizmu. Źródło: shutterstock

Regulacja dobowego rytmu snu i czuwania

Dobowy rytm snu i czuwania u człowieka i innych gatunków ssaków regulowany jest przez wyspecjalizowane ośrodki nerwowe znajdujące się w pniu mózgu (tzw. twór siatkowaty) oraz podwzgórzu (tzw. jądro nadskrzyżowaniowe). Twór siatkowaty (układ siatkowaty) stanowi rozproszoną (dyfuzyjną) sieć komórek nerwowych (neuronów) rozciągającą się w pniu mózgu w obrębie śródmózgowia i mostu. Neurony tworu siatkowatego wydzielają neuroprzekaźniki (noradrenalinę, serotoninę, acetylocholinę), które poprzez bezpośrednie oddziaływanie na wzgórze, kontrolują aktywność kory mózgowej (stany snu i stany czuwania). Wysoki poziom trzech neuroprzekaźników warunkuje utrzymanie stanu czuwania; wysoki poziom serotoniny umożliwia przejście w fazę snu głębokiego (N-REM), przy jednoczesnym hamowaniu fazy snu paradoksalnego (REM); zaś wysoki poziom acetylocholiny przy niskim poziomie pozostałych neuroprzekaźników promuje fazę snu REM i odpowiada za procesy powstawania pamięci. Stany snu i czuwania regulowane są również przez położone w przedniej części podwzgórza jądro nadskrzyżowaniowe (SCN, ang. suprachiasmatic nucleus), pełniące rolę biologicznego zegara organizmu. Neurony jądra nadskrzyżowaniowego odbierają bodźce z siatkówki oka informujące o dobowych zmianach natężenia światła. Gdy zapada zmrok i do siatkówki nie docierają promienie świetlne, jądro nadskrzyżowaniowe stymuluje szyszynkę do wydzielania melatoniny, czyli „hormonu snu”. Melatonina odpowiedzialna jest za regulację dobowych cykli snu i czuwania, przy jednoczesnej koordynacji aktywności jądra nadskrzyżowaniowego.

Biologiczne znaczenie snu

Sen stanowi jedną z podstawowych potrzeb biologicznych niezbędnych do życia. Odpowiada za regenerację i prawidłowe funkcjonowanie ośrodkowego układu nerwowego (mózgu) oraz innych układów narządowych, reguluje przebieg procesów metabolicznych (m.in. trawienia) oraz gospodarkę hormonalną organizmu. Stan snu wspomaga koncentrację, procesy uczenia się i zapamiętywania (konsolidacja pamięci) i wzmacnia działanie układu odpornościowego. Niedobór i zaburzenia snu wynikające z nieprawidłowej ilości i jakości snu (tzw. dyssomnie, np. bezsenność; hipersomnia, czyli nadmierna senność; narkolepsja, zaburzenia dobowego rytmu snu i czuwania) bądź związane z występowaniem niepożądanych zjawisk ruchowych lub wegetatywnych (tzw. parasomnie, np. somnambulizm, czyli lunatykowanie; lęki nocne) wywierają więc bardzo niekorzystny wpływ zarówno na kondycję fizyczną jak i psychiczną organizmu. Powodują uczucie ciągłego zmęczenia i rozdrażnienia, zwiększoną podatność na stres, bóle głowy, obniżenie nastroju, spadek koncentracji i brak możliwości wykonywania codziennych czynności oraz osłabienie układu odpornościowego. Niewystarczająca ilość snu w dłuższej perspektywie czasowej może prowadzić do rozwoju chorób przewlekłych, takich jak m.in. otyłość, cukrzyca, choroby układu sercowo-naczyniowego bądź depresja.
Objawy niedoboru snu. Źródło: shutterstock

Bibliografia

  1. Ramotowski Witold, PZWL; “Anatomia i fizjologia człowieka, Aleksander Michajlik”; Wydawnictwo Lekarskie, Warszawa 2013.;
  2. Jane B. Reece, Lisa E. Urry, Michael L. Cain, Steven A. Wasserman, Peter V. Minorsky, Robert B. Jackson; “Biologia Campbella ”; Dom Wydawniczy Rebis, Poznań 2020. ;
  3. Eldra Pearl Solomon, Linda R. Berg, Diana W. Martin, Claude A. Villee; “Biologia ”; Multico Oficyna Wydawnicza, Warszawa 1996.;
  4. Zdzisława Otałęga (red. nacz.); “Encyklopedia biologiczna T. IX ”; Agencja Publicystyczno-Wydawnicza Opres, Kraków 1999.;
  5. Valerie C. Scanlon, Tina Sanders, F.A. ; “Essentials of Anatomy and Physiology ”; Davis Company 2006.;
  6. Ricardo A. Velluti, Pier Luigi Parmegiani; “The Physiologic Nature of Sleep ”; Imperial College Press, London 2005.;
Legenda. Pokaż objaśnienia oznaczeń i skrótów
Szukaj
Oceń stronę
Ocena: 4.7
Wybór wg alfabetu:
a b c ć d e f g h i j k l ł m n o q p r s ś t u v w x y z ż ź