عملکرد مغز به هنگام خواب(قسمت اول)

یکی از عملکردهای اساسی بدن ما، خواب است. بدن ما برای آنکه تجدید قوا کند، باید ساعاتی را به خواب و استراحت اختصاص دهیم. مغز به عنوان فرمانده بدن، یکی از مهم‌ترین اعضای بدن است که به خواب نیاز دارد. در این مقاله قصد داریم چگونگی عملکرد مغز به هنگام خواب را بررسی کنیم. با باشگاه مغز و حافظه همراه باشید.

چرا می‌خوابیم؟

“چرا می‌خوابیم” ؟ شاید این سوال ذهن خیلی از افراد را به خود مشغول کرده است که چرا باید بخوابیم و چرا بهترین ساعات خواب، خواب در طول شب است. از منظری دیگر نیز می‌توان این سوال را مطرح کرد: “چرا بیدار می‌شویم” ؟ ما برای یافتن و خوردن آب و غذا و گریز از خطر و تولیدمثل و تمرین و بسیاری از دلایل دیگر باید بیدار باشیم.

برای محافظت از سیستم ایمنی بدن، شکست دادن سلول‌های سرطانی، تثبیت حافظه و تخلیه مغز از سموم تولیدشده در طی فعالیت‌های روزانه، به خواب نیاز داریم. اغلب افراد بالغ برای حفظ سلامتی خود به ۷ تا ۹ ساعت خواب نیاز دارند.

خواب برای سلامتی ضروری است. در حقیقت، ما برای زنده ماندن به خواب احتیاج داریم – درست مثل اینکه به غذا و آب احتیاج داریم. بنابراین جای تعجب نیست که حدود یک سوم زندگی خود را در خواب سپری کنیم.

بسیاری از فرآیندهای بیولوژیکی هنگام خواب اتفاق می افتند که عبارتند از:

مغز به هنگام خواب اطلاعات جدیدی را ذخیره و خود را از زباله‌های سمی خلاص می‌کند.
سلولهای عصبی به ارتباط و سازماندهی مجدد می‌پردازند که از عملکرد سالم مغز پشتیبانی می‌کند.
بدن سلول‌ها را ترمیم می‌کند، انرژی را بازیابی می‌کند و مولکول‌هایی مانند هورمون‌ها و پروتئین‌ها را آزاد می‌کند.
این فرایندها برای سلامتی کلی ما بسیار مهم هستند. بدون آنها بدن ما نمی‌تواند درست عمل کند.

خواب چیست؟

خواب حالتی طبیعی است که به‌صورت روزانه در مغز ما اتفاق می‌افتد و در طی آن هشیاری و پاسخ‌دهی ما به عوامل بصری و شنوایی محیطی از بین می‌رود. ولی خواب با بیهوشی که سبب از بین رفتن کامل هشیاری حین جراحی می‌شود، متفاوت است. هرچند در اصطلاح چنین گفته می‌شود که متخصص بی‌هوشی قبل از عمل بیمار را «می‌خواباند»، اما پس از به هوش آمدن، اغلب بیماران هیچ آگاهی از زمانی که با بیهوشی سپری کرده‌اند را ندارند. به‌علاوه چرخه خواب به‌صورت مرتب با مراحل هشیاری آگاهانه‌ای به نام حرکت سریع چشم (REM) وارد فاز هشیاری می‌شود.

خوابیدن پدیده ای است که در تمام موجودات اتفاق می‌افتد. از گیاهان تا ریزاندام‌های درون دریا و انسان، همه به خواب احتیاج دارند. حال در موجوداتی مثل زرافه روزی ۳۰ دقیقه اتفاق می‌افتد و در جانور تنبلی مانند کوالا روزی ۱۸ ساعت رخ می‌دهد و اگر این مقدار را نخوابد، احتمال مرگ برای او در نظرگرفته می‌شود.

خواب مکانیسم و مراحلی دارد که از لحظات از دست دادن هوشیاری نسبی مغز آغاز می‌شود که به آن non-REM می‌گویند. خواب دیدن در خواب non-REM بسیار کم است و اگر هم خواب ببینیم آن را فراموش می‌کنیم.

در این خواب ماهیچه‌‌ها بی‌حس نیستند. دانشمندان در تلاش از رمزگشایی از این ناشناخته دوست داشتنی کشف کرده‌اند که تمایل شدید انسان‌ها به خواب بیشتر به عوامل ژنتیکی ارتباط دارد و وجود یک ژن عجیب در آنان باعث می‌شود تا در مقایسه با سایرین به حدود ۳۰ دقیقه خواب بیشتر در هر ۲۴ ساعت احتیاج داشته ‌باشند و این میزان با تغییر فصول و طول شب و روز تغییری نمی‌کند.

البته این مورد هم شگفت انگیز است که خوابیدن در طول شب به صورت کنونی، حدود ۲۰۰ سال است که در میان مردم رایج شده است. تا قبل از آن، مردم دو بار در طول شبانه روز می‌خوابیدند. بسیاری از مطالعات نشان می‌دهد که آن سبک و سیاق خواب بسیار مفیدتر از الگوی کنونی بود.

ساعت بدن

مهم‌ترین عاملی که شما را با جادویی عجیب به خواب می‌کشاند ساعت بدن شماست. تمام موجودات زنده دارای یک سازوکار زمان‌سنجی یا ساعت هستند که دوره‌های فعالیت و استراحت آن‌ها را کنترل می‌‌کند. این ساعت‌‌ها که به نام «چرخه‌های زیستی» خوانده می‌شوند، به دوره فرایندهای فیزیولوژیک و بیولوژیکی که در یک جدول زمانی تقریبا ۲۴ ساعته نوسان دارند، اشاره می‌‌کنند. شما احتمالا خودتان نیز متوجه این تغییرات در بدن خود شده‌‌اید، احساس انرژی و هوشیاری بیشتر در طول روز و خستگی و کمبود انرژی در ساعات شب. با وجود این که بسیاری از افراد به چرخه‌های زیستی به صورت یک فرایند منفرد می‌نگرند، اما در واقع تعدادی ساعت مختلف در بدن وجود دارد که در طول روز نوسان می‌کنند.

چرخه خواب شبانه‌روزی (ریتم شبانه‌روزی) توسط ساعت زیستی قرارگرفته در مغز, کنترل می‌شود. یکی از عملکردهای کلیدی این ساعت، واکنش نشان‌دادن به نشانه‌های نوری، افزایش تولید هورمون ملاتونین در شب و سپس متوقف کردن آن در زمان روشنایی و روز است. به همین خاطر است که افراد با کوری مطلق، اغلب با خوابیدن مشکل دارند، چون در تشخیص نشانه‌های نوری و واکنش نسبت به آن ناتوان هستند.

نیاز بیولوژیکی به خواب هم نقش مهمی را ایفا می‌کند. بدن ما میل شدیدی به خواب دارد، خیلی شبیه به وقتی که گرسنه است و نیاز به غذا دارد. سرتاسر روز، میل و نیاز به خوابیدن ایجاد می‌شود و زمانی‌‌که این میل به یک نقطه مشخص برسد، ما به خواب نیاز داریم.

یک تفاوت مهم میان میل به خواب و گرسنگی وجود دارد: بدن ما نمی‌تواند ما را در زمان گرسنگی، مجبور به خوردن کند، اما زمانی‌که خسته هستیم، بدن می‌تواند ما را به خواب ببرد، حتی اگر در جلسه‌ مهمی باشیم یا پشت فرمان ماشین و در حال رانندگی.

زمانی که به شدت خسته می‌شویم، بدن‌مان حتی قادر است که دوره‌های خواب جزئی در حد ۱ یا ۲ ثانیه‌ای را ایجاد کند، حتی اگر چشمهایمان باز باشد. چرت ۳۰ دقیقه‌ای در اواخر روز می‌تواند با کاهش نیاز زیستی بدنمان به خواب، خواب شبانه را از ما فراری دهد.

سیکل خواب

خواب را می‌توان به دو بخش تقسیم کرد: خواب REM و خواب غیر REM یا Non REM. خواب REM مرحله‌ای است که به‌شدت وابسته به دیدن رویا است. البته ما هم‌اکنون می‌دانیم که خواب‌های مرحله Non REM  یا NREM نیز همراه با گزارش‌هایی از دیدن خواب است.

خواب NREM شامل چهار مرحله است که طی آن‌ها خواب فرد به‌تدریج عمق پیدا می‌کنند. در هر مرحله، هماهنگی نورون‌ها افزایش می‌یابد – معروف به هماهنگ‌سازی – که درنتیجه این هماهنگ شدن، فرکانس امواج مغزی کاهش و در مقابل دامنه این امواج افزایش پیدا می‌کند. پایش امواج مغزی از طریق تکنیکی به نام EEG که طی آن امواج مغزی توسط الکترود‌های متصل به پوست سر ضبط می‌شود، امکان‌پذیر است.

در واقع مراحل خواب غیر REM به این صورت است که مرحله اول، میان هوشیاری و خواب‌آلودگی اتفاق می‌افتد. مرحله دوم، شامل خواب سبک است، زمانی‌که ضربان قلب، تنفس منظم و فشار خون افت می‌کند. مرحله سوم و چهارم در خواب عمیق اتفاق می‌افتد.

همانطور که چرخه خواب شما وارد خوابREM می‌شود، چشم‌ها به سرعت در پشت پلک‌ها حرکت می‌کنند و امواج مغزی مشابه همان‌هایی هستند که در طول بیداری وجود دارند. همانطور که ما خواب می‌بینیم، سرعت تنفس افزایش می‌یابد و جسم موقتا سست و بی‌حس می‌شود.

سپس، همین چرخه مادام تکرار می‌شود، با این نکته که در هر چرخش، زمان کمتری را در مراحل عمیق‌تر خواب (مرحله سوم و چهارم) می‌گذرانیم و زمان بیشتری را در خوابREM بسر می‌بریم. در یک شب عادی و همیشگی,  ما چهار یا پنج بار این چرخه را در خواب تکرار می‌کنیم.