تا دهه ۱۹۵۰، تصور عمومی بر این بود که خواب بخشی غیر فعال از زندگی روزانه می‌باشد.امروزه می‌دانیم که مغز به هنگام خواب فعالیت بسیاری دارد. به علاوه این نیز ثابت شده است که خواب تأثیر بسیاری بروی فعالیت روزانه و سلامت روحی و جسمی افراد دارد، مواردی که علم بخش کوچکی از آنرا درک کرده است. مواد شیمیایی ویژه ای به نام پیام رسان عصبی، بیدار یا خواب بودن را از طریق فعالیت در گروههای مختلف سئولهای عصبی یا نورنها در مغز فرد هدایت میکنند. نورونهای واقع در نخاع که ارتباط دهنده مغز با طناب نخاعی می‌باشد با تولید پیام رسان عصبی چون سروتونین و نورآدرنالین باعث میشوند تا بخشی از مغز به هنگام خواب فعال بماند.
بخش دیگری از نورونهای واقع در مغز با به خواب رفتن شروع به ارسال سیگنال (علائم) میکنند. این نورونها ظاهرا باعث خاموش شدن سیگنالهایی میشوند که فرد را بیدار نگه میدارد. تحقیقات به همچنین نشان میدهند که به هنگام بیداری، در خون فرد ماده ای شیمیایی به نام آدنوزین تولید میشود که حس خواب آلودگی را به همراه میاورد. موادی که میزان آن در خواب به تدریج کاهش میابد.
به هنگام خواب، فرد از ۵ مرحله عبور می‌کند، مراحل ۱،۲،۳،۴ و حرکت سریع چشم (REM). این مراحل به صورت دورانی از مرحله ۱ تا حرکت سریع چشم پیش میرود، و دوباره چرخه جدید از مرحله ۱ آغاز میشود. خواب غالب افراد حدود ۵۰ درصد در مرحله ۲، حدود ۲۰ درصد در حرکت سریع چشم ، و۳۰ درصد باقی در دیگر مراحل طی میشود. در مقابل، کودکان، که قریب به نیمی از زمان خواب را در مرحله حرکت سریع چشم می‌گذرانند.
در مرحله ۱ که همان خواب سبک باشد، فرد به راحتی به خواب فرو رفته یا بیدار میشود. حرکت چشمها و فعالیت عضلات آرام میشوند. کسانی که از خواب مرحله ۱ بیدار میشوند، غالباً تصاویر مقطعی رابه یاد میاو‌رند. بسیاری، گرفتگی عضلانی که غالباً با احساس سقوط همراه است را تجربه میکنند. حرکاتی ناگهانی به مانند از جا پریدنی که به هنگام جا خوردن شکل می‌گیرد.
با وارد شدن به مرحله ۲ حرکت چشمها متوقف شده و امواج مغزی ( نوسانات فعالیت الکتریکی که توسط الکترودها قابل اندازه گیری میباشند) کندتر میشوند، به همراه انفجار مقطعی امواجی سریع به نام دوک های خواب. در مرحله ۳، امواج بسیار آرام مغز – به نام امواج دلتا -نمایان میشوند، در قالبی آمیخته با امواج کوتاهتر و سریعتر. با ورود به مرحله ۴، مغز تقریبا فقط امواج دلتا تولید می‌کند. بیدار کردن فرد در مرحله ۳ و ۴ بسیار سخت می‌باشد، و ترکیب این دو مرحله خواب عمیق نامیده میشود. در جریان خواب عمیق، چشمها و عضلات حرکتی از خود نشان نمیدهند. افرادی که از خواب عمیق بیدار میشوند نمیتوانند به راحتی خود را با شرایط تطبیق دهند و برای چند دقیقه حس بیحالی و گیجی دارند. برخی از کودکان در مرحله خواب عمیق کابوس دیدن، راه رفتن در خواب و خیس کردن محل خواب را تجربه میکنند.
با آغاز مرحله خواب عمیق، تنفس فرد سریعتر، نامنظم تر و کم عمق‌تر میشود، چشمها حرکاتی سریع در جهات مختلف نشان میدهند و عضلات بدن فرد بطور موقت به حالت فلج در میایند. در کنار، ضربان قلب شدت گرفته، فشار خون افزایش میباد و نعوظ آلت تناسلی در مردان توسعه میابد. افراد پس از بیداری از خواب عمیق غالباً تجربه رویایی عجیب وغیر منطقی را بیاد می آورند.
اولین دوره خواب عمیق معمولا بین ۷۰ تا ۹۰ دقیقه پس از به خواب رفتن رخ می‌دهد. بطور میانگین یک چرخه خواب بین ۹۰ تا ۱۱۰ دقیقه به طول می‌انجامد. اولین چرخه خواب شبانه، دوره نسبتا کوتاه حرکت سریع چشم و دوره طولانی خواب عمیق را در بر می‌گیرد. در ادامه شب، بلندی دوره خواب حرکت سریع چشم افزایش می یابد در حالیکه طول خواب عمیق کاهش نشان می‌دهد. به هنگام صبح خواب افراد در مرحله ۱ و ۲ و حرکت سریع چشم سپری میشود.
کسانی که پس از چند دقیقه به خواب رفتن بیدار شوند غالباً قادر به یادآوری وقایع مربوط به چند دقیقه قبل از به خواب رفتنشان نیستند. این فراموشی مرتبط با خواب توضیح این نکته است که چرا افراد غالبا مکالمات یا صحبت های تلفنی انجام شده در نیمه های شب را به خاطر نمی‌آورند. و هم توضیح اینکه چرا فرد صدا ی زنگ ساعت در ساعات اولیه صبح را – اگر فرد پس از آن دوباره به خواب برود- را به خاطر نمی آورد.
از آنجایی که خواب و بیداری توسط سیگنال های پیام رسان های عصبی مختلفی در مغز تحت تاثیر قرار میگیرند، غذا و داروهایی که تعادل این سیگنال ها را تغییر میدهند میتوانند به احساس کسلی فرد و کندی در هوشیاری منجر شده و نهایتا بر چگونگی کیفیت خواب تاثیر بگذارند. نوشیدنیهای کافیین دار به مانند قهوه و داروهایی چون قرصهای رژیم غذایی یا ضدّ احتقان موجب تحریک بخشی از مغز شده و باعث بیخوابی یا ناتوانی در به خواب رفتن میشوند. بسیاری از داروهای ضدّ افسردگی مانع شکل گیری خواب حرکت سریع چشم میشوند. افرادی که زیاد سیگار میکشند غالباً خواب سبکی دارند و میزان خواب حرکت سریع چشم آنها کاهش می‌یابد. به هم چنین میل به بیدار شدن پس از ۳ یا ۴ ساعت بخاطر کاهش میزان نیکوتین افزایش میابد.
بسیاری افراد که از بیخوابی رنج میبرند میکوشند تا با مصرف الکل این مشکل را حل کنند، که اصطلاحا به آن کلاه شب میگویند. هر چند که الکل به بخواب رفتن فرد کمک می‌کند ولی در عین حال فرد از خواب حرکت سریع چشم و خواب عمیق محروم میگردد، مراحلی که در آن پروسه تجدید حافظه و دیگر موارد مشابه اتفاق می‌افتد. در نتیجه این افراد در خواب سبک میمانند و امکان بیدار کردنشان براحتی وجود دارد.
توانایی تنظیم دمای بدن در مرحله حرکت سریع چشم ضعیف میگردد، از اینرو دمای بیش از حد گرم یا سرد محیط میتواند منجر به اختلال این مرحله از خواب شود. اگر خواب مرحله حرکت سریع چشم دچار اختلال شود، بدن ما در نوبت بعدی خواب، ادامه چرخه معمولی خواب را دنبال نمیکند. به عوض آن غالباً فرد مستقیم به مرحله حرکت سریع چشم وارد میشود و از آنجا از طریق ادامه مرحله گسترده حرکت سریع چشم در جهت جبران مرحله از دست رفته تلاش میشود.
گفته میشود که افرادی که دچار بیهوشی هستند و یا در حالت کما قرار دارند، در واقع در خواب به سر میبرند. اما افرادی در این وضعیت، قادر به به بیدار شدن و تولید مدلهای امواج مغزی پیچیده و فعالی که در یک خواب عآدی قابل مشاهده است، نیستند. با لعکس، موجهای تولیدی در این افراد ضعیف و کند است، که گاهی اوقات حتی قابل تشخیص نیز نمیباشند.
http://www.ninds.nih.gov/disorders/brain_basics/understanding_sleep.htm
