Forskare trodde en gång att sömnen var ett passivt tillstånd, en tid då en persons hjärna och kropp stängdes för natten för att vila och återhämta sig. Men nu vet forskare att sömn är en mycket aktiv tid, en period under vilken hjärnan och vissa fysiologiska processer kan vara svåra att arbeta.
Till exempel förstärks vissa hormoner som är involverade i tillväxt hos barn, cellreparation eller matsmältning under sömnen. Hjärnvägarna involverade i lärande och minne ökar också, enligt National Institute of Health (NIH).
I själva verket är hjärnan ibland mer aktiv när en person sover än när han eller hon är vaken, enligt Harvard Medical School. Men sömn kan också bromsa många andra fysiologiska processer, från hjärtfrekvens och andning till kroppstemperatur och blodtryck.
Steget av sömn en person är påverkar också hur aktiv hjärnan och kroppen är.
I mer än 60 år har sömnforskare visat att det finns två huvudsakliga sömnkategorier: REM-sömn, som står för "snabb ögonrörelse," och icke-REM eller icke-snabb ögonrörelsesöm, sade Dr. Stuart Quan, klinisk chef för avdelningen av sömn- och døgnadsjukdomar vid Brigham och Women's Hospital i Boston.
Sömn utan REM anses nu bestå av tre stadier, kända som N1, N2 och N3, sade Quan. Före 2007 delades icke-REM-sömn upp i fyra steg, men då beslutade sömnmedicinska specialister att det inte fanns någon fysiologisk anledning att skilja mellan två av stadierna, det gamla steget 3 och steg 4-sömnen, förklarade han. De kombinerades i ett steg, nu kallad N3.
Under sömnen cyklar hjärnan upprepade gånger genom fyra olika stadier av REM och icke-REM-sömn i en specifik sekvens. Denna sekvens förändras något mellan den första och den andra halvan av sömnen. När sömnen fortskrider i en serie av fyra till fem sömncykler under natten, blir tiden som tillbringas i REM-scenen längre och tiden som går i N3-sömn blir kortare, sa Quan.
Live Science bad Quan om en mer detaljerad förklaring av vad som händer i kroppen och hjärnan under vart och ett av dessa fyra sömnstadier.
Sömn som inte är REM
Steg N1
När en person blir dåsig, hamnar han eller hon i N1-sömn, sa Quan. I detta första steg av sömn som inte är REM gör en person övergången från att vara vaken till att somna.
Detta är en relativt lätt sömnform som varar cirka 5 till 10 minuter. Under detta skede börjar hjärt- och andningsfrekvensen bli långsam, ögonrörelserna sakta också, och musklerna slappnar av. Kroppstemperaturen sjunker, och hjärnvågorna, om de observeras på ett elektroencefalogram (EEG) i ett sömnlaboratorium, kunde ses.
En person kan lätt väckas från N1-sömn, och den personen kanske inte tror att han eller hon hade sovit, sa Quan. N1-sömn är det första steget som går in när du tar en tupplur.
Det är normalt för en person att uppleva "hypniska ryck", även känd som "sömnstart", under N1-sömn, sa Quan. Detta är en plötslig, kort muskelryck som kan hända tillsammans med en fallande känsla när en person ligger i sängen, sade han. När det inträffar kan den plötsliga rörelsen kanske inte kännas upp.
Vuxna tillbringar minsta tid i steg N1-sömn, vilket motsvarar cirka 5 procent av deras totala sömntid, sa Quan.
Steg N2
Strax efter att N1-sömnen slutar, kommer en person in i det andra steget av sömn som inte är REM, vilket vanligtvis varar 10 till 25 minuter, berättade Quan för Live Science. Det betraktas också som en period med lätt sömn.
Under detta skede stannar ögonrörelsen, hjärtfrekvensen blir långsammare, hjärnvågorna blir långsammare och musklerna slappnar av ytterligare.
När sömncyklerna upprepas under hela natten, tillbringar en person mer tid i steg N2-sömn än i något annat sömnsteg, enligt National Institute of Health. Vuxna spenderar cirka 55 procent av sin totala sömntid i steg N2-sömn, sa Quan.
Steg N3
Icke-REM-sömn fortsätter sedan till sitt tredje steg, som ofta kallas "långsam våg", "delta" eller "djup" sömn. ("Delta" -vågor är en typ av långsam hjärnvåg som vanligtvis ses under detta skede på EEG i ett sömnlaboratorium.)
N3-sömn är en period med djup sömn som behövs för att en individ ska känna sig uppdaterad nästa dag. En person tillbringar vanligtvis mer tid i N3-stadiet under den första halvan av sömnen än den andra halvan, men varför detta händer är inte känt.
Vanligtvis varar 20 till 40 minuter, N3-sömn är när hjärnan blir mindre lyhörd för yttre stimuli, och som ett resultat är det svårast att väcka upp en person från detta skede, sa Quan. Någon väckt från N3-sömn är extremt groggy och desorienterad, sa Quan.
Denna grogginess är en anledning till att människor kanske inte vill tuppla i mer än 30 minuter, eftersom de kan tappa i N3-sömn, sa Quan.
Under N3-sömn går hjärtfrekvensen och andningen långsamt till de lägsta nivåerna under sömnen. Blodtrycket sjunker och kroppstemperaturen sjunker ännu långsammare. Muskelaktiviteten minskar och det finns ingen ögonrörelse. Blodtrycket faller men inte i farlig utsträckning, förklarade Quan.
Han sa att detta också är stadiet när sömnpromenader och sömnprat troligen uppstår. "Mardrömmar och nattförskräckningar är också N3-sömnfenomen," sade Quan. (Nattskräck, även kallad sömnsskräck, förekommer vanligtvis hos barn och involverar ett barn som sitter upp i sängen under sömn och skriker, enligt Mayo Clinic.)
Långsamvågssömn inträffar för längre sträckor hos spädbarn och små barn, och den tid som spenderas i N3-sömn minskar stadigt med åldern av orsaker som är oklara, sa Quan.
Vuxna tillbringar vanligtvis cirka 15 procent av sin totala sömntid i etapp N3, sa Quan.
REM-sömn
En person kommer först in i REM-sömn cirka 90 minuter efter att ha somnat och gått igenom alla tre stadierna av sömn som inte är REM, sa Quan. Den första REM-cykeln på natten varar vanligtvis cirka 10 minuter, men varje efterföljande REM-steg blir gradvis längre när natten går, sade han.
Det karakteristiska tecknet på REM-sömn är att en persons ögon rör sig snabbt från sida till sida under stängda ögonlock.
Även om denna ögonrörelse inte konstant sker, vet forskare inte exakt varför den äger rum, även om vissa har spekulerat i att det är kopplat till drömmar.
Som stöd för den idén är REM-sömn scenen när mest drömmande och livliga bilder inträffar, berättade Quan till Live Science. Människor kommer ofta inte ihåg mycket av sina drömmar, men de är mer benägna att komma ihåg vissa aspekter av en dröm om de väcks från REM-sömn, sade han.
Under denna typ av sömn ökar hjärtfrekvensen och blodtrycket stiger något jämfört med N1-sömnen. Kroppstemperaturen faller till sin lägsta punkt under sömnen. Arm- och benmusklerna slappnar djupt av så att de är nästan orörliga, möjligen för att förhindra att människor utmanar sina drömmar, enligt Mayo Clinic.
Andningen blir snabb och grunt, och hjärnan kan vara ännu mer aktiv under detta sömnstadium än under vakenhet, säger sömnsexperter. REM-sömn är när hjärnan bearbetar information från dagen så att den kan lagras i långvarigt minne, enligt National Sleep Foundation, en ideell grupp som utbildar allmänheten om sömn.
Ett nyfött barn kan tillbringa cirka 80 procent av sin totala sömntid i sömn i REM-steg, medan spädbarn spenderar minst 50 procent av sin sömntid i REM-sömn, enligt NIH. Som jämförelse tillbringar de flesta vuxna 20 till 25 procent av sin totala sömntid i REM-sömn, sa Quan.
Andelen tid som tillbringas i detta tillstånd av sömn förblir relativt konstant under vuxen ålder, men det kan sjunka hos personer som är 65 år och äldre, sa Quan. Han tillade att sömnen tenderar att bli lättare hos äldre vuxna, som upplever mer "mikroarousaler" eller blixts i vakenhet. Men dessa korta uppvakningar påverkar inte om en äldre vuxen gör eller inte känner sig uppfriskad på morgonen, sa Quan.
