VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Тайны сна
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение.
Актуальность исследовательской работы.
Актуальность и выбор темы моего исследования подсказала сама жизнь. Ведь самое большое достояние каждого человека – это здоровье. Об этом говорят повсюду! При встречах, расставаниях с близкими и дорогими людьми мы желаем им крепкого здоровья. А одна из составляющих здоровья – это здоровый полноценный сон. Сон – очень интересное, таинственное явление, привлекающее внимание многих ученых во все времена. Сон это – жизненная необходимость. Нам очень часто дома говорят: «Ложись спать, уже поздно. Утром опять не разбудить тебя», а в школе постоянно напоминают о режиме дня, о полноценном сне. Что мы знаем о сне? Как правильно спать? Сколько должен спать ученик 10-ти лет? Что нужно делать, чтобы быстрее уснуть? Какие сны видят дети? И от чего это зависит? А есть ли определённые правила для сна?
Объект исследования:
Сон
Цель исследовательской работы:
Изучить литературу по данному вопросу.
Выявить зависимость продолжительности сна от возраста человека.
Задачи:
1.Изучить литературу по данному вопросу.
2.Определить условия полноценного здорового сна для школьников
3.Выявить зависимость продолжительности сна от возраста человека
Методы исследовательской работы:
- Чтение литературы о сне, его видах, фазах;
- изучение исследования о зависимость продолжительности сна от возраста человека;
Основная часть исследовательской работы.
Теоретическая часть.
Что из себя представляет сон
Люди всегда интересовались природой сна. Учёные прежних времён не знали причин сна и часто выдвигали ошибочные теории о сне. Так более ста лет назад некоторые учёные считали, что сон является отравлением организма т. к. во время бодрствования в теле человека накапливаются яды, которые вызывают отравление мозга и наступление сна. По другой версии сон наступал вследствие снижения кровообращения в головном мозге.
Человек отдаёт сну почти треть своей жизни. Сон является циклическим явлением, обычно за 8 -10 часов сна, друг друга сменяют 4-5 циклов. Каждый цикл включает в себя 2 фазы: фазу медленного сна, продолжительностью до 90 минут, и фазу быстрого сна - на 10-20 минут. В эти короткие минутки мы и видим сновидения. (Рис.1)
Рис.1 Цикл быстрого и медленного сна
Когда мы спим, мозг не бездействует. В это время в головном мозге происходит обмен веществ, нервные клетки мозга восстанавливают свою работоспособность.
В какой-то степени сон для человека важнее пищи. Человек может прожить без пищи около 2 месяцев. Без сна человек может прожить очень мало. Учёные не ставили таких экспериментов, но это подтверждает казнь, которую проводили в древнем Китае. Люди, которых лишали сна во время такой казни, не жили дольше 10 дней.
Фазы сна
Фаза медленного сна
Эта фаза по современным данным делится на 4 стадии:
1. Дремотная стадия - характеризуется постепенным замещением ά - ритма на ЭЭГ низкочастотными колебаниями и появлением низкоамплитудных θ-волн (3,5-7,5Гц). Эта стадия делится на две части: стадию А, в которой еще сохраняется ά-ритм, и стадию В - начинающуюся с появления θ-волн.
2. Стадия "сонных" веретен, или стадия С, характеризуется появлением сонных веретен - ритмических колебаний с частотой 12-14 Гц. Для этой стадии характерно наличие К-комплексов - двухфазных колебаний потенциала (острая волна высокой амплитуды), часто непосредственно переходящих в веретена. С этого момента повышается порог восприятия внешних стимулов на 30-40%. Зрачки человека суживаются так, что даже при открытых веках человек перестает реагировать на свет. Порог слухового восприятия также повышается. Однако на протяжении всего сна человек остается чувствительным к значимым для него звукам. Разбуженный на этой и предыдущей стадиях человек обычно утверждает, что еще не спал.
3. Стадия D характеризуется увеличением числа регистрируемых на ЭЭГ δ - волн (менее 3,5 в сек), которые занимают от 20 до 50% эпохи записи.
4. Стадия Е определяется наличием на ЭЭГ δ-волн частотой менее 3,5 Гц и амплитудой выше 75 мкВ, занимающих более 50% эпохи записи. Это наиболее глубокая стадия сна, в которой появляются кошмары, и пробуждение в которой связано с дезориентацией в пространстве и времени.
Третью и четвертую стадии иногда объединяют в одну, которую называют δ-сном. 80% сновидений приходится именно на эту стадию, но они не запоминаются. В эту стадию у детей возможен энурез, у отдельных людей возможен сомнамбулизм.
В медленном сне отмечается возрастание спонтанных кожно-гальванических реакций, увеличивается выброс гормона роста, что приводит к усилению синтеза белка. В медленном сне происходит усиленная выработка антител. К концу медленного сна состояние человека значительно меняется по сравнению с тем, в котором он находился, когда засыпал: примерно на половину градуса снижается температура тела, расслабляются мышцы, замедляется частота сердечных сокращений. Возникает сонное дыхание - ровное и медленное. При этом заполняются не верхние, а нижние отделы легких. Вслед за медленным сном наступает быстрый сон.
Фаза быстрого сна
Поведенчески эта фаза начинается угасанием тонуса мышц шеи. Начало парадоксального сна может проявляться подергиванием ног и рук, что объясняется подавлением активности двигательных нейронов спинного мозга нейрональными образованиями варолиевого моста. Вслед за этим следует угнетение спинномозговых рефлексов. Пороги восприятия увеличиваются на 400%. На фоне мышечной релаксации во время быстрого сна усиливается тонус мышц, закрывающих веки, и кольцевой мышцы, запирающей мочевой пузырь, фиксируется эрекция пениса и усиливается вагинальная секреция. Одновременно меняется частота сердечных сокращений и дыхания. Увеличивается выброс гормона стресса - кортизола. Под закрытыми веками быстро двигаются глазные яблоки с частотой 60-70 Гц. Пробуждающийся в этой фазе человек в 80% случаев сообщают о том, что видели сновидения. На стадии быстрых движений глаз человека трудно разбудить, но, просыпаясь, он довольно точно ориентирован во времени и пространстве.
Состав стадий от цикла к циклу меняется в зависимости от времени сна. Рисунок сна (последовательность появления стадий) обеспечивается активностью вентрального латерального ядра таламуса и системой скорлупа - бледный шар - черная субстанция.
В первом цикле первая и вторая стадии длятся около 15 минут каждая. Третья стадия составляет около 20 минут, за ней следует четвертая, длящаяся до 45 минут. Затем она прерывается 10-минутной фазой быстрых движений глаз, и начинается новый цикл.
Длительность первых двух стадий второго цикла не отличается от первого, третья стадия сокращается до 15 минут, а четвертая - до 20 минут, длительность фазы быстрого сна, напротив, возрастает до 15-20 минут.
В более поздних циклах четвертая стадия отсутствует, а фаза парадоксального сна увеличивает свою длительность от цикла к циклу.
Монофазные сны
Монофазный цикл сна, это цикл, излюбленный большинством всех людей. Он может состоять из различных стадий, но всегда состоит из одной фазы. Самым важным в этом цикле является достижение организмом человека состояния быстрого движения глаз – состояния, когда сознание человека уже спит, а его тело функционирует максимально эффективно, т.к. стадия быстрого движения глаз способствует выполнению организмом благотворно влияющих на здоровье и тело функций. И эта стадия достигается примерно через час-полтора часа после засыпания.
Люди, следующие монофазному циклу, как правило, ложатся спать вечером (часов в 11-12), спят от 7 до 10 часов и утром просыпаются. Следует уточнить: если деятельность человека связана с посменным режимом работы, то, бодрствуя ночью, он будет отсыпаться днём, следуя этому же циклу. Итак, человек просыпается, чувствует себя вполне хорошо и готов к новому трудовому дню. Здесь же стоит заметить, что исследователи ещё до конца не понимают, зачем вообще человеку нужен сон, даже если он ведёт пассивный образ жизни, но посредством наблюдения за животными был сделан вывод, что сон является необходимым для выживания процессом.
Полифазные сны
Полифазный сон - это сон человека, разбитый на несколько периодов.
далёкие предки человека
дети от рождения до 5-6 лет (сон в обед)
люди, заболевшие вирусными или инфекционными болезнями (сон в бреду)
жители южных стран, когда в дневные жаркие часы всё закрыто (сон на сиесту)
люди творческих профессий (писатели, художники, композиторы, архитекторы, Леонардо да Винчи)
люди, работающие по сменному графику (участники морских регат, астронавты, моряки, Штирлиц)
ученики старших классов и студенты (сон на уроках)
люди преклонного возраста, пенсионеры (самый крепкий сон)
люди праздного образа жизни, богачи и миллионеры (экспериментаторский сон)
Известно, что физиологически самое продуктивное для работы и творчества – время после сна. В это время работоспособность организма особенно высока. Прерывание времени бодрствования через каждые четыре часа с последующим непродолжительным отдыхом приводит к резкому увеличению времени повышенной работоспособности.
Полифазный сон – характерен для большинства животных. Этот сон является адаптацией к потенциальной опасности – т.е. животное одновременно и отдыхает и находится настороже в течение дня и ночи, это эффективный способ контроля среды обитания во время короткого отдыха. Физиологическое и этологическое значение полифазного сна и особенность такого состояния организма хорошо демонстрируется у зубатых китов, в частности, у дельфинов. У этих вторичноводных животных акты вдоха и выдоха являются произвольными процессами, т.е. они должны прекращаться, если животное теряет сознание или впадает в состояние сна. Но сон, как физиологическое состояние, необходим для всякого живого организма. Он должен обеспечивать функциональный отдых нервной системы этого животного. Таким образом, в течение суток идёт периодическая смена сна и бодрствования то в правом, то в левом полушарии мозга. Это доказано методом электроэнцефалографии
Интересные факты о сне
Считается, что Леонардо да Винчи спал по 15—20 минут каждые 4 часа, практикуя полифазный режим сна «Uberman. Режим сна 2 часа ночью и 20 минут днём применял Никола Тесла, в честь которого данный режим носит неофициальное название «Tesla». Все жители племени Пираха на протяжении жизни спят только многофазным сном, считая продолжительный сон вредным.
Первый из задокументированных переходов на полифазный сон совершил Бакминстер Фуллер. Эксперименты со сном Фуллер проводил в середине 1900-х годов и разработал режим, получивший название «Димаксион» (такое же название Фуллер дал своей торговой марке, объединившей несколько изобретений). В журнале Time 11 октября 1942 года была короткая статья, посвящённая этому методу. Согласно ей, автор придерживался такого графика в течение двух лет, но потом ему пришлось прекратить это занятие, потому что «его расписание противоречило расписанию его компаньонов, которые настаивали на том, чтобы спать, как нормальные люди». Врачи, обследовавшие его, заключили, что он здоров.[8]
В 2006 году американский блогер Стив Павлина в течение 5,5 месяцев жил в режиме полифазного сна (Uberman), выкладывая в своем блоге подробные отчеты о ходе своего эксперимента. Его записи до сих пор являются наиболее исчерпывающим руководством по переходу на полифазный режим сна. В процессе настройки на полифазный сон, Стив выделяет этапы физиологической и психологической адаптации. Потратив несколько недель на адаптацию, Стив сообщает о полном исчезновении негативных побочных эффектов (сонливость, физические недомогания и проч.). Приспособившись к полифазному режиму, автор проводит (и подробно описывает) ряд экспериментов (растягивание фаз, пропуск одной из фаз, изучает влияние кофе на организм спящего полифазно и т. п.). После 5,5 месяцев полифазного сна, Стив возвращается к монофазному режиму, объясняя свое решение отсутствием синхронизации с окружающим миром, живущим в монофазном режиме.[9]
Практическая часть исследовательской работы.
Мне стало интересно, как с возрастом человека изменяется продолжительность его сна и его параметры. В одном из источников я узнала, что от младенчества до взрослой жизни произошли заметные изменения в том, как начинается и поддерживается сон, процент времени, затрачиваемого на каждую стадию сна, и общую эффективность сна (то есть, как успешно спать инициируется и поддерживается). Ученые пришли к выводу, что эффективность сна снижается с возрастом. Иными словами, контролирование сна и внимательное отношение ко сну существенно влияет на здоровье человека и на процесс старения.
Описание опыта.
Для проведения эксперимента, в течении недели члены моей семьи замеряли продолжительность своего сна при условии, что они полностью здоровы.
Возрастной состав объектов наблюдения:
Пол мужской, 3 года;
Пол женский, 9 лет;
Пол мужской, 16лет;
Пол мужской,30 лет;
Пол женский 30 лет;
Пол женский,48 лет;
Пол мужской, 50 лет;
Пол мужской, 70 лет.
Первый объект исследования ложился спать стабильно в 9 вечера и спал около 12 часов. В течение дня у него наблюдался дремотный сон с 2 до 4.
Пол женский, 9 лет – данный ребенок ходит в школу и не смотря на режим, который диктует школьное расписание у нее четко сформированный «режим совы». Мы пришли к данному выводу, получив ее диаграмму сна за исследуемую неделю: в выходные дни, когда не было нужны просыпаться по будильнику, объект исследования просыпался не ранее 10 часов утра. В целом, для данного объекта исследования 10 часов сна в день было достаточно для того чтобы утверждать что он выспался и восстановился.
Пол мужской, 16 лет – Данный объект исследования чувствовал себя выспавшимся при условии, что спал около 9 часов ежедневно. Так же он утверждал, что не смотря на полноценный ночной сон в промежутке с 12 до 4 возникали приступы сонливости, а ближе к 9 вечера наоборот нежелание идти спать и отсутствие сонливости.
Пол мужской,30 лет – данный испытуемый спал около 8 часов ежедневно, однако он отметил, что примерно через 1,5 часа он пробуждался не некоторое время и снова засыпал.
Пол женский 30 лет – у данного объекта исследования аналогичное описание сна что и у предыдущего испытуемого;
Пол женский,48 лет – данный объект исследования в течение недели показывал следующие результаты: сон 7,5 часов с 12 до 7.30 утра, без перерывов, крепкий, пробуждение происходит без будильника, самостоятельно в одно и то же время.
Пол мужской, 50 лет- данный объект исследования в течение недели показывал следующие результаты: сон 8 часов с 11 до 7 утра, без перерывов, крепкий, пробуждение происходит без будильника, самостоятельно в одно и то же время.
Пол мужской, 70 лет – у данного объекта наблюдались очевидные нарушения сна, а именно: сон был недолгий, сон был прерывистый и неглубокий, однако по ощущениям испытуемого «5 часов сна в день» более чем достаточно для хорошего самочувствия
Обработка полученных результатов.
На рис. 1 показана диаграмма, которое показывает качество сна и структуру сна в зависимости от возраста.
Рис.1. Изменение структуры сна в соответствии с возрастом.
Осуществив наблюдение за людьми разных полов и возрастов, мы пришли к следующим выводам.
Дети в возрасте до 10 лет спят около 10 часов, их сон крепкий, и основные стадии сна в этом возрасте приходятся на второй этап и на этап медленного сна.
В пубертатный период на фоне гормональных изменений, меняется и качество сна у подростков. Идет снижение медленного сна, появляется дневная сонливость, вторая стадия сна практически не меняется.
Архитектура сна продолжает меняться с возрастом в зрелом возрасте. Двумя основными признаками изменения сна, связанные со временем, являются более раннее время пробуждения и снижение концентрации сна. Изменение отличия с возрастом - тенденция к более ранним временам жизни и пробуждению. Сон у взрослого достаточно консолидированный, третья и четвертая стадия практически равны.
Что касается гендерных изменения то здесь стоит отметить следующее:
Все испытуемые женского пола, жаловались на медленное засыпание и трудное пробуждение, если оказывались в фазе глубокого сна.
В пожилом возрасте люди гораздо меньше испытывают потребности во сне, а когда засыпают их сон прерывистый и таким людям значительно тяжелее засыпать.
Чтобы сон был крепким, засыпание было легким следует придерживаться следующих правил:
не употреблять пищу за 2–3 часа до сна;
небольшая прогулка (30 мин.) перед сном;
теплая ванна перед сном;
проветривание комнаты перед сном;
засыпать в полной тишине;
спать на животе или левом боку.
Заключение.
Во время работы над этим исследованием я многое узнала о сне, его структуре. Так же мною были изучены основные факторы влияющие не качество сна – возраст, самочувствие, внешняя среда (свежий воздух). Ответила на те вопросы, которые были заданы в начале исследования: Что мы знаем о сне? Как правильно спать? Сколько должен спать ученик 10-ти лет? Что нужно делать, чтобы быстрее уснуть? Какие сны видят дети? И от чего это зависит? А есть ли определённые правила для сна?
Мы узнали, что сон является циклическим явлением, обычно за 8 -10 часов сна, друг друга сменяют 4-5 циклов. Каждый цикл включает в себя 2 фазы: фазу медленного сна, продолжительностью до 90 минут, и фазу быстрого сна - на 10-20 минут. В эти короткие минутки мы и видим сновидения.
Так же мы узнали, что физиологически самое продуктивное для работы и творчества – время после сна. В это время работоспособность организма особенно высока. Прерывание времени бодрствования через каждые четыре часа с последующим непродолжительным отдыхом приводит к резкому увеличению времени повышенной работоспособности.
Изучив интересные факты о сне, мы узнали что такие знаменитые люди как Николай Тесла и Леонардо да Винчи практиковали полифазный сон, который заключался в том, что через каждые 4 часа они засыпали на 20 минут а затем продолжали активную научную деятельность.
Проведя эксперимент и наблюдая за тем, как спят мои близкие я сформулировала следующие выводы. С взрослением снижается количество времени, которое тратится на сон. Сон становится менее глубоким. С возрастом так же появляются нарушения во время засыпания и пробуждения, а также нарушения в качестве сна.
Используемая литература.
Википедия http://ru.wikipedia.org/wiki/Сон
Интересные факты о сне http://www.passion.ru
Интересные факты о сне http://uucyc.ru
Интересные факты о сне http://www.kariguz.ru/articles/a14.html
Интересные факты о сне http://www.SLEEP-DRIVE.ORG.RU
Как легко проснуться утром http://www.znaikak.ru/legkostanduputrom.html
ЛИЧНАЯ ГИГИЕНА http://www.shitoryu.narod.ru/shitoryu/bibliotek/index2.htm
Наука сна, или что происходит за закрытыми глазами? http://www.spa.su/rus/content/view/133/746/0/
Про Сон http://www.kariguz.ru/articles/a3.html
Сон ребенка http://www.rusmedserver.ru
Тайны сна http://www.kariguz.ru/articles/a1.html