خواب

خواب بخش مهمی از روال روزانه شما است – شما حدود یک سوم وقت خود را صرف انجام آن می کنید. خواب کافی – و به اندازه کافی از آن در زمان مناسب – برای زنده ماندن به عنوان غذا و آب ضروری است. بدون خواب، نمیتوانید مسیرهای عصبی جدید را در مغز ایجاد کرده و نگهداری کنید که به یادگیری و ایجاد خاطرات جدید کمک کند و تمرکز و پاسخ سریع به آنها بدون خواب کافی سختتر می شود.

خواب برای تعدادی از کارکردهای مغز، از جمله چگونگی ارتباط سلول های عصبی (نورون ها) با یکدیگر، مهم است. در حقیقت، مغز و بدن شما در هنگام خواب به شدت فعال هستند. یافته های اخیر نشان دهنده نقش مهم خواب در از بین رفتن سموم در مغز شما دارد.

هر کس به خواب نیاز دارد، خواب بر تقریبا هر نوع بافت و سیستم در بدن تاثیر می گذارد – از مغز، قلب و ریه ها گرفته تا به متابولیسم، عملکرد ایمنی، خلق و خو و مقاومت در برابر بیماری ها. تحقیقات نشان می دهد که کمبود مزمن خواب یا کم خوابی، باعث افزایش اختلالاتی نظیر فشار خون بالا، بیماری های قلبی عروقی، دیابت، افسردگی و چاقی می شود. با روش های جدیدی که دانشمندان اکنون کشف کرده اند مشخص شده است که خواب یک فرایند پیچیده و پویا است که بر روی نحوه عمل شما تأثیر می گذارد.

آناتومی خواب

چندین ساختار درون مغز با خواب همراه است.

نخست هیپوتالاموس، یک ساختار با اندازه بادام زمینی در عمق مغز، که حاوی گروهی از سلول های عصبی است که به عنوان مراکز کنترل کننده موثر بر خواب و آشفتگی عمل می کنند. در داخل هیپوتالاموس بخشی وجود دارد (SCN) که اطلاعات مربوط به نور را به طور مستقیم از چشم دریافت می کنند و ریتم رفتاری خود را کنترل می کنند. برخی از افراد دارای اختلال در SCN در طول روز به طور ناگهانی خواب می بینند زیرا قادر نیستند ریتم شبانه روزی خود را با چرخه تاریکی روشنایی مطابقت دهند. اکثر افراد نابینا این نوع از حساسیت را دارند و میتوانند چرخه خواب / بیداری خود را تغییر دهند.

ساقه مغز، با هیپوتالاموس ارتباط برقرار می کند تا تغییرات بین بیدار و خواب را کنترل کند. (مغز ما شامل ساختارهایی است که به نام pons، medulla و midbrain شناخته می شوند.) سلول های مسوول خواب در هیپوتالاموس و ساقه مغز یک ماده شیمیایی مغناطیسی به نام GABA تولید می کنند که باعث کاهش فعالیت های مراکز تحریک پذیر در هیپوتالاموس و ساقه مغز می شود . ساقه مغز (به خصوص pons and medulla) همچنین نقش مهمی در خواب REM دارد. مغز از طریق آن سیگنال هایی را برای کاهش حرکات اندام، در هنگام خواب، ارسال می کند.

تالاموس به عنوان یک رله برای اطلاعات از حواس به قشر مغزی (پوشش مغز است که تفسیر و پردازش اطلاعات از حافظه کوتاه مدت و بلند مدت را بر عهده دارد) عمل می کند. در بیشتر مراحل خواب، تالاموس آرام می شود، به شما اجازه می دهد که خود را نسبت به جهان خارج تنظیم کنید. اما در طول خواب REM، تالاموس فعال است و ارسال تصاویر مغز، صداها و سایر احساساتی که رویاهای ما را پر می کنند را بر عهده دارد.

غده Pinealکه در دو نیمکره مغز واقع شده است، سیگنال های SCN را دریافت می کند و تولید ملاتونین هورمون را افزایش می دهد و پس از اینکه نور محیط کم می شود، شما می توانید خوابید. افرادی که چشم خود را از دست داده و نمیتوانند چرخه خواب و خواب طبیعی خود را با استفاده از نور طبیعی هماهنگ کنند، می توانند الگوهای خواب خود را با مصرف مقادیر کم ملاتونین در همان زمان تثبیت کنند. دانشمندان معتقدند که فراز و فرود ترشح ملاتونین در طول زمان برای تطبیق ریتم شبانه روزی بدن با چرخه خارجی نور و تاریکی مرتبط هستند.

basal forebrain، در نزدیکی جلو و پایین مغز، باعث خواب و بیداری می شود، در حالی که بخشی از مغز میانی است به عنوان یک سیستم تحریک کننده عمل می کند. انتشار آدنوزین (یک ماده شیمیایی تولیدی از مصرف انرژی سلولی) از سلولهای basal forebrain و احتمالا سایر مناطق از شروع خواب شما پشتیبانی می کند. کافئین با مسدود کردن اعمال آدنوزین، خواب آلودگی را کنترل می کند. Amygdala، یک ساختار بادام شکل درگیر در پردازش احساسات، در طول خواب REM به طور فزاینده ای فعال می شود.

مراحل خواب

دو نوع اساسی خواب وجود دارد: خواب سریع چشم (REM) و خواب غیر REM که دارای سه مرحله مختلف است. هر یک با امواج مغزی خاص و فعالیت های عصبی ارتباط دارد. شما در یک شب معمولی چندین بار در تمام مراحل خواب غیر REM و REM چرت میزنید و دوره های REM عمیقتر در نزدیکی صبح تجربه می شود.

 

مرحله اول خواب غیر REM تغییر از بیداری به خواب است. در طول این مدت کوتاه (چند دقیقه ای) خواب نسبتا کم، ضربان قلب، تنفس، و حرکات چشم تان کم می شود و ماهیچه ها با تکان های گاه به گاه منقبض می شوند. امواج مغزی شما از الگوهای تند و پرفرکانس روزانه به سمت امواج آهسته میل می کند.

مرحله دوم خواب بدون REM، دوره ای از خواب سبک است که قبل از خواب عمیق تر تجربه می شود. ضربان قلب شما و تنفس کم و ماهیچه ها حتی بیشتر از حالت قبل شل می شوند. دمای بدن شما کاهش می یابد و حرکات چشم متوقف می شود. فعالیت موج مغزی کند می شود اما فعالیت مغزی با جهش های کوچک فعالیت الکتریکی همراه است. دوره های تکراری خواب شما در این مرحله بیشتر از سایر مراحل است.

مرحله 3 خواب غیر REM دوره خواب عمیق است که شما با آن در صبح احساس رفرش بودن می کنید. در نیمه اول شب در دوره های طولانی رخ می دهد. ضربان قلب و تنفس به پایین ترین سطح خود در طول خواب می رسد. عضلات شما آرام هستند و به سختی از خواب بیدار می شوید. امواج مغزی در این دوره کندتر می شوند.

خواب REM ابتدا حدود 90 دقیقه پس از خوابیدن اتفاق می افتد. چشم های شما به سرعت در حال حرکت هستند. فعالیت فرکانسی مغز به آنچه که در بیداری وجود دارد، نزدیک تر می شود. تنفس شما سریعتر و نامنظم تر می شود و ضربان قلب و فشار خون شما به سطح نزدیک بیداری افزایش می یابد. بیشتر خواب های شما در طول خواب REM اتفاق می افتد، اگر چه برخی نیز می توانند در خواب غیر REM اتفاق بیفتند. عضلات بازو و پای شما به طور موقت فلج می شوند، که مانع از حرکت آنها در طی خواب دیدن می شود. با افزایش سن، زمان کمتری از وقت خواب خود را در خواب REM می گذرانید. تثبیت حافظه به احتمال زیاد همزمان نیاز به خواب غیر REM و REM دارد.

مکانیسم خواب

دو عامل ریتم روزانه و هوموستاز با هم در تعاملند تا زمانی که بیدار می شوید و می خوابید را تنظیم کنند.

 

ریتم های دوران بارداری، طیف گسترده ای از توابع از نوسانات روزانه در بیداری به درجه حرارت بدن، متابولیسم و آزاد سازی هورمون ها را هدایت می کنند. آنها زمان خواب شما را کنترل می کنند و باعث می شوند شب هنگام خواب آلودگی داشته باشید و شما در صبح بدون زنگ زدن ساعت بیدار شود. ساعت زیستی بدن شما، که بر اساس تقریبا روز 24 ساعته است، بیشتر ریتم های روزانه را کنترل می کند. ریتم های دیجیتال با نشانه های زیست محیطی (نور، دما) با زمان واقعی روز همگام هستند، اما حتی در صورت عدم وجود نشانه ها ادامه می یابد.

هوموستاز در خواب به دنبال نیاز شما به خواب است.

فاکتورهایی که نیاز به خواب شما را تحت تأثیر قرار می دهند عبارتند از شرایط پزشکی، داروها، استرس، محیط خواب، و آنچه که می خورید و می نوشید. شاید در معرض نور قرار گرفتن بیشترین تأثیر را داشته باشد. سلول های اختصاصی در شبکیه چشم شما نور را پردازش می کنند و به مغز می گویند که آیا روز یا شب است و می تواند چرخه خواب و خواب ما را پی بگیرد یا تاخیر دهد. قرار گرفتن در معرض نور باعث می شود از خواب بیدار شویم.

کارگران شیفت شب هنگام روز به خواب می روند و به خواب می روند و به سختی می خوابند، زیرا ریتم طبیعی شبانه روزی از بین می رود.

مغز را بهتر بشناسیم

مغز را بهتر بشناسیم

هر حیوانی مانند پستانداران، پرندگان، خزندگان، ماهی ها، دوزیستان – همانند انسان دارای اندامی به نام مغز است. اما مغز انسان منحصر به فرد است. اگر چه مغز ما بزرگترین مغز در میان جانداران نیست، به ما قدرت صحبت کردن، تصور و حل مشکل را می دهد. این واقعا ارگانی شگفت انگیز است.


مغز تعداد باور نکردنی از وظایف از جمله موارد زیر را انجام می دهد:

دمای بدن، فشار خون، ضربان قلب و تنفس را کنترل می کند.

مغز سیل اطلاعاتی را از حواس های مختلف خود (دیدن، شنیدن، بوییدن، مزه کردن و لمس کردن) درباره جهان اطراف شما می پذیرد.

هنگام حرکت، صحبت کردن، ایستادن یا نشستن، و تکان دادن اشیا شما را کنترل می کند.

به شما امکان می دهد تا احساسات، رویاها، و افکار خود را داشته باشید.

تمام این وظایف تنظیم و هماهنگ شده توسط عضوی می باشد که به اندازه یک گل کلم کوچک است.


مغز، ستون فقرات و اعصاب محیطی یک سیستم پیچیده و یکپارچه اطلاعات پردازش و کنترل است که به عنوان سیستم عصبی مرکزی شناخته می شود. در کنار هم، تمام جنبه های آگاهانه و ناخودآگاه زندگی شما را تنظیم می کنند. مطالعه علمی مغز و سیستم عصبی به نام علوم اعصاب و یا نوروبیولوژی است.

مغز شما از تقریبا 100 میلیارد سلول عصبی ساخته می شود که نورون نامیده می شود. نورون ها توانایی شگفت انگیز را برای جمع آوری و انتقال سیگنال های الکتروشیمیایی دارند

نورونها مشابه دیگر سلول ها هستند، اما جنبه الکتروشیمیایی آنها را قادر می سازد سیگنال هایی را در فاصله های طولانی ارسال کنند.

نورونها سه بخش اساسی دارند:

بدن سلولی. این قسمت اصلی شامل تمام اجزای لازم سلول است، مانند هسته (حاوی DNA)، سلول اندوپلاسمی و ریبوزوم (برای ساخت پروتئین ها) و میتوکندری (برای ساختن انرژی).

آکسون، که همانند کابل پیام الکتروشیمیایی (ضربان عصبی یا پتانسیل عمل) را در طول سلول حمل می کند. با توجه به نوع نورون، آکسون ها می توانند مثل عایق سیم الکتریکی با یک لایه نازک از غلاف میلین پوشیده شوند،. میلین از چربی و پروتئین ساخته شده است و به سرعت انتقال یک ضربه عصبی به یک آکسون طولانی کمک می کند. نورونی های میلینی به طور معمول در اعصاب محیطی (نورون های حسی و حرکتی) یافت می شوند، در حالی که نورون های غیر میلینین در مغز و نخاع یافت می شوند.

دندریت ها یا انتهای عصبی. این استطاله های کوچک باعث اتصال به سلول های دیگر می شود و اجازه می دهد که نورون با سلول های دیگر ارتباط برقرار کند یا محیط را درک کند. دندریت ها را می توان در یک یا هر دو انتهای یک سلول مشاهده کرد.

نورون ها اندازه های مختلفی دارند. به عنوان مثال، یک نورون حسی از نوک انگشت شما دارای یک آکسون است که تمام طول بازو را می پیماید تا به مغز برسد، در حالی که یک نورون در مغز ممکن است تنها چند میلی متر طول داشته باشد.


بسته به عملکرد نرون ها متفاوت هستند. نورونهای حرکتی که کنترل انقباض عضلات را دارند، در یک طرف بدنه سلول قرار دارد، در انتهای دیگر دندریت ها که از طریق یک آکسون بلند به بدنه سلول وصل می شوند.

نورونهای حسی در هر دو انتهای خود دندریت دارند، و توسط یک آکسون طولانی با بدنه سلول در وسط متصل می شوند. اینترنئورونها یا نورونهای بینابینی اطلاعات بین نورونهای حرکتی و حسی را حمل می کنند.

این اعضای اساسی سیستم عصبی نیز با توجه به عملکرد آنها متفاوت است.

نورونهای حسی سیگنال هایی را از قسمت های بیرونی بدن (محیط) خود به سیستم عصبی مرکزی انتقال می دهند.

نورون حرکتی یا موتونرون ها سیگنال ها را از سیستم عصبی مرکزی به قسمت های بیرونی بدن شما (عضلات، پوست، غدد) حمل می کند.

اینترنئورون ها نورون های مختلف را درون مغز و نخاع متصل می کنند.

ساده ترین نوع مسیر عصبی یک مسیر رفلکس تک سیناپسی (تک اتصال) مانند رفلکس زانو است. هنگامی که پزشک با یک چکش لاستیکی نقطه مناسب را در زانوی شما با ضربه تحریک می کند، گیرنده ها از طریق یک نورون حسی سیگنال را به طناب نخاعی می فرستند. نورون حسی این پیام را به یک نورون حرکتی منتقل می کند که عضلات پای شما را کنترل می کند. پالس های عصبی در نورون حرکتی پایین آمده و منجر به انقباض عضلانی می شوند. این پاسخ یک حرکت عضلانی شدید است که به سرعت اتفاق می افتد و در مغز پردازش نمی شود. انسانها رفلکس های این چنینی زیادی دارند، اما هر چه پیچیده تر شوند این رفلکسها پیچیده تر خواهند شد و مغز هم در بسیاری از آن ها درگیر می شود.

مغز دارای بخش های زیر است:


ساقه مغز، که شامل مدولا (بخش بزرگی از نخاع فوقانی)، پون و مغز میانی هستند. مغز رفلکس ها و عملکرد های خودکار (ضربان قلب، فشار خون)، حرکات اندام و عملکردهای احشایی (هضم، ادرار) را کنترل می کند.

مخچه اطلاعاتی از سیستم ویستیبولار را نشان می دهد که موقعیت و حرکت را نشان می دهند و از این داده ها برای هماهنگ کردن حرکات اندام استفاده می کند.

هیپوتالاموس و غده هیپوفیز مسئولیت توابع فکری، درجه حرارت بدن و پاسخ های رفتاری مانند تغذیه، نوشیدن، پاسخ جنسی، خشونت و لذت را دارند.

مخ (کورتکس مغزی و یا قشر نیز نامیده می شود) شامل قشر، دستگاه های زیادی فیبر (جسم پینه ای) و برخی از سازه های عمیق تر (عقده های قاعده ای، آمیگدال و هیپوکامپ). این بخش ها ادغام اطلاعات از تمام اندام های حسی، آغاز حرکت، کنترل احساسات و حافظه و فرایندهای تفکر را در زمره وظایف خود دارند.

مغز پایینی شامل نخاع، ساقه مغز و دیانسفال می شود. مغز میانی خود شامل مدولا، جسم پینه ای، مغز میانی، هیپوتالاموس و تالاموس است.

در هر یک از این ساختار ها، مراکز سلولی عصبی وجود دارند که به نام هسته شناخته می شوند، که برای عملکردهای خاص (تنفس، تنظیم قلب، خواب) تخصصی شده اند.

مدولا- مدولا حاوی مرکزی برای تنظیم فشار خون و تنفس، و همچنین بخشی برای توزیع اطلاعات برآمده از ارگان های حسی است که از اعصاب جمجمه ای می آید.

جسم پینه ای- این بخش حاوی مرکزیست که اطلاعات حرکت و موقعیت را از مخچه به قشر می دهد. همچنین شامل هسته هایی است که در تنفس، چشایی و خواب دخالت دارند و مدولا را به مغز میانی متصل می کند.

مغز میانی شامل مراکزی است که بخش های مختلف مغز را درگیر در عملکرد حرکتی (مخچه، عقده های قاعده ای ، قشر مغزی)، حرکات چشم و کنترل شنوایی مرتبط می کند. یک بخش، به نام substantia nigra، درگیر حرکت های ارادی است. هنگامی که این بخش عمل نمی کند، حرکات لرزشی همانند علایم بیماری پارکینسون تجربه می شود.

تالاموس – تالاموس مسیرهای حسی ورودی به مغز را به مناطق مناسب قشری ارتباط می دهد، موجب آگاه شدن از اطلاعات حسی شده و در تبادل اطلاعات حرکتی بین مخچه، عقده های قاعده ای و قشر مغز شرکت می کند.

هیپوتالاموس – هیپوتالاموس حاوی مرکزی است که ترشحات هورمونی را از غده هیپوفیز کنترل می کند. این مراکز بر تولید مثل جنسی، خوردن، نوشیدن، رشد و رفتار مادران نظیر شیردهی (تولید شیر در پستانداران) نظارت دارند. هیپوتالاموس نیز در تقریبا در همه جنبه های رفتار، از جمله “ساعت” بیولوژیکی شما، دخیل است که با چرخه تاریکی و روشنی (ریتم های روزانه) مرتبط است

فعالیت مغز هنگام مطالعه چگونه است؟

در هنگام مطالعه بخش های مختلفی از مغز همزمان فعال می شوند. برای مثال بخش های ناحیه پشتی مغز برای شکل دادن به اطلاعاتی که چشم ها از کتاب دریافت می کنند در هنگام مطالعه فعالتر خواهند شد. برای درک پیچیدگی های متن بخش های دیگری از مغز که در قسمت جلوی مغز قرار دارند وارد عمل خواهند شد.

مکانیسم کشف تغییرات فعالیت مغز در حین فعالیت های مختلف، با استفاده از ابزارهای مختلفی من جمله fMRI ممکن است. این تکنولوژی به دانشمندان کمک می کند که در حین انجام یک کار مانند مطالعه به بررسی فعالیت مغز بپردازند. در شکل هایی از این آزمایش به تغییرات خونرسانی مغز و یا مصرف اکسیژن توجه می شود.

اکثر مطالعاتی که روی خواندن کتاب و بررسی فعالیت مغزی حین آن انجام شده است به یک الگوی تقریبا سراسری در فعالیت مغز منجر شده است. ابتدا جزیره هایی در قسمت های فرونتال، تمپورال و اکسیپیتال فعال شده و کم کم در بخش هایی به هم اتصال پیدا می کنند.

بسته به موضوعی که مورد مطالعه می باشد ممکن است بخش هایی از این ناحیه های فعال بیشتر یا کمتر فعال شوند. برای مثال هنگام مطالعه متن های رنگی یا دارای عکس های زیاد بیشتر فعالیت ها در ناحیه پس سری به چشم می خورد و هنگام خواندن متن های ریاضی یا دارای مفاهیم انتزاعی ممکن است فعالیت های ناحیه جلوی مغز زیاد شوند. در هنگام مطالعه متونی که به چالش زبانی نیاز دارند همانند متون خارجی یا غیر از زبان مادری، بخش هایی از بغل سر و در قسمت بالاتر از گوش ها فعال تر می شوند.

در تصاویر زیر نمونه هایی از فعالیت مغزی را در حالات مختلف مشاهده می کنید.