Переход с усн на осно в 2019 году: Как перейти с УСН на ОСНО в середине года

Содержание

Переход с ОСНО на УСН: восстановление НДС

«Упрощенка» (УСН) считается многими предпринимателями более привлекательной, по сравнению с ОСНО, ведь платить один налог вместо нескольких гораздо выгоднее, кроме того, на УСН можно выбрать «доходный», или «доходно-расходный» объект налогообложения. Как ИП осуществить переход с ОСН на УСН, какие особенности перехода принять к сведению, расскажем в нашей статье.

Условия перехода с ОСНО на УСН

Налогоплательщики, решившие сменить налоговый режим, должны соответствовать требуемым критериям и вовремя сообщить о переходе в ИФНС. Перейти на «упрощенку» с общего режима можно с начала календарного года.

Переход индивидуального предпринимателя с ОСНО на УСН возможен, если:

  • численность его работников не превышает в среднем 100 человек,
  • деятельность ИП не связана с добычей и продажей полезных ископаемых, а также с производством подакцизных товаров.

Если ИП данным условиям соответствует, его переход с общей системы на УСН возможен со следующего года. Выбрав для себя наиболее благоприятный налоговый объект («доходы» или «доходы минус расходы»), предприниматель заполняет «Уведомление о переходе на УСН» по утвержденной форме № 26.2-1, или в произвольном виде. Важно не пропустить срок уведомления и сделать это до 31 декабря текущего года. Сообщение о переходе на УСН с 2018 г. можно представить в более продолжительный срок, который из-за новогодних праздников был перенесен на 09.01.2018 г.

Поскольку порядок перехода с ОСНО на УСН уведомительный, от ИФНС согласия на переход ждать не надо – на «упрощенке» предприниматель может работать уже с начала нового года.

Переход с ОСНО на УСН: особенности

Переходя на «упрощенку» с ОСНО, следует учитывать особенности исчисления «переходной» налоговой базы. В НК РФ такие правила перехода с ОСНО на УСН установлены для ИП статьей 346.25:

  • Переходя на УСН «доходы минус расходы», по купленным и оплаченным на ОСНО НМА и ОС отражают остаточную стоимость на дату перехода. Она определяется, как покупная цена минус амортизация при переходе с ОСНО на УСН (п. 2.1 ст. 346.25 НК РФ).
  • Если до перехода на «упрощенку» ИП получил предоплату в счет будущих поставок (работ, услуг и т.д.), которые он осуществил уже перейдя на УСН, он может вычесть уплаченные в бюджет суммы НДС по этим предоплатам. Уплаченный НДС возвращается покупателю в связи с переходом на «упрощенный» режим, и на основании подтверждающих документов принимается к вычету последним кварталом применения ОСНО (п. 5 ст. 346.25 НК РФ).

Полученный на общем режиме убыток, при переходе с ОСНО на УСН не учитывается. Это значит, что налоговую базу по УСН «доходы минус расходы» предприниматель не сможет уменьшить за счет убытка, полученного им на ОСНО.

Переход с ОСН на УСН: восстановление НДС

Работая на ОСНО, предприниматель начисляет и платит НДС, а значит, имеет право вычета по этому налогу. Перейдя на «упрощенку», ИП восстанавливает НДС в сумме, которую он до перехода принял к вычету по приобретенным товарам, работам, услугам, ОС, НМА и т.п. (пп. 2 п. 3 ст. 170 НК РФ). Налог восстанавливается в последнем квартале применения ОСНО, по действовавшей на момент приобретения ставке.

Не придется восстанавливать НДС, если на ОСНО вычет по налогу не заявлялся, а также, если товары приобретались без НДС (письма Минфина РФ от 18.10.2016 № 03-07-14/60503; от 14.03.2011 № 03-07-11/50).

По приобретенным ОС и НМА, при переходе с ОСНО на УСН, восстановление НДС возможно только пропорционально их остаточной стоимости по состоянию на 31 декабря.

Суммы восстановленного НДС нужно отразить в «Книге продаж», указав документ, на основании которого налог ранее приняли к вычету (письмо ФНС РФ от 20.09.2016 № СД-4-3/17657), а также в разделах 3 и 9 «Декларации по НДС».

Восстановленный НДС в налоговом учете относится к прочим расходам (п. 1 ст. 264 НК РФ). В бухгалтерском учете, который может вести ИП, при восстановлении налога в порядке перехода с ОСНО на УСН проводки будут следующими:

  • Дт 19 Кт 68 – восстановлен НДС, принятый ранее к вычету;
  • Дт 91 Кт 19 – сумма восстановленного НДС отнесена на прочие расходы.

Переход с ОСН на УСН: бухгалтерский учет и КУДиР

«Закон о бухучете» от 06.12.2011 № 402-ФЗ дает право индивидуальным предпринимателям не вести бухгалтерию даже на общем налоговом режиме. При этом они обязаны учитывать свои доходы и расходы в книге учета для ИП – КУДиР (приказ Минфина РФ № 86, МНС РФ № БГ-3=04/430 от 13.08.2002). Книга должна храниться вместе с подтверждающими документами не менее 4 лет.

На УСН предпринимателю вести бухучет можно в обычном или в упрощенном порядке (без двойной записи, по сокращенному плану счетов). «КУДиР на УСН» – это специальный налоговый регистр, на основании которого рассчитывается «упрощенная» налоговая база не только ИП, но и организаций (приказ Минфина РФ от 22.10.2012 № 135н). Поэтому, если на ОСНО предприниматель может выбирать между ведением бухучета, или заполнением «КУДиР для ИП», то при переходе на «упрощенку» ему в обязательном порядке придется заполнять «КУДиР для УСН», даже если он ведет бухучет. 

УСН в 2020 году: новые критерии, изменения, налоги

Изменения УСН в 2020 году гарантирует новый закон №325-ФЗ, а также законопроект №90556. Одна часть изменений начнет действовать уже 1 января, другая — только 1 июля. Мы постарались собрать всю информацию об изменениях, которые ждут «упрощенцев» в этот период.

Новый режим «УСН-онлайн»

С 1 июля 2020 года «упрощенцы» с онлайн-кассами смогут перейти на новый налоговый режим — УСН-Онлайн. Данное изменение УСН 2020 года освобождает бизнесменов от подачи налоговой декларации и КУДиР. Однако все доходы нужно отображать в онлайн-кассе и передавать чеки в налоговую через интернет.

Отмена деклараций для «упрощенцев»

Переход на УСН-Онлайн в 2020 году вкупе с подключением к ОФД позволит не сдавать налоговую декларацию. Все остальные «упрощенцы» обязаны сдавать ежегодную отчетность ИП в Москве (до 30 апреля) или декларацию ООО (до 31 марта). Статья 346.23 НК РФ сохраняет свою силу.

Вместе с появлением нового режима УСН-Онлайн старая система налогообложения ЕНВД прекращает свое существование с 1 января 2020 года, но только в некоторых субъектах России. Остальные регионы планируют отменить ЕНВД в 2021 году.

Лимиты УСН на 2020 год

С 1 января 2020 года предприниматели и организации смогут превышать лимиты по доходам и численности сотрудников, сохраняя право на УСН. Новшество закреплено в законопроекте №90556.

Лимиты по доходам Лимиты по среднему числу сотрудников
Лимит 150 000 000 ₽ 100 чел
Сверхлимит + 50 000 000 ₽
(200 000 000 ₽)
+ 30 чел
(130 чел)
Если ИП/ООО между лимитом и сверхлимитом Налог по повышенной ставке (+2…+5%)
Если ИП/ООО пересек верхнюю границу сверхлимита Принудительный перевод на ОСНО и доначисление налогов

Таким образом, базовые лимиты УСН на 2020 год остаются на уровне прошлых лет. Переход в разряд «среднего бизнеса» — с УСН на ОСНО — становится более плавным и безболезненным с точки зрения налогового бремени.

Размер налога УСН в 2020 году

Превышение границы размера доходов и (или) средней численности персонала автоматически повышает ставку единого налога:

  • «Доходы» — 8% (вместо 6%)
  • «Доходы минус расходы» — 20% (вместо 15%)

В обоих случаях налоговая нагрузка увеличится на треть, тем не менее переход на УСН в 2020 году станет более выгодным для бизнесменов на ОСНО с доходами до 200 000 000 ₽. Если налогоплательщик не выйдет за старые лимиты, действовавшие в 2019 году, он заплатит налог по классическим ставкам — 6% или 15%.

Изменения УСН 2020 года в порядке учета

Новый закон № 325-ФЗ от 29 сентября 2019 года внес изменения для отдельных категорий предпринимателей и компаний на УСН.

1. Новый порядок учета основных средств

Теперь расходы на недвижимость можно списывать быстрее. Стоимость объектов ОС можно списывать в расходы сразу после ввода в эксплуатацию, не дожидаясь подачи бумаг на госрегистрацию. Это касается даже той «недвижки», для которой регистрация права собственности закреплена в законе.

2. Новый порядок учета для УК и ТСЖ

С 2020 года товарищества собственников жилья, управляющие компании и прочие кооперативы не будут включать в доходы оплату «коммуналки» собственниками, если эти деньги передаются коммунальщикам. В то же время, при переходе на УСН в 2020 году УК и ТСЖ не смогут включать эти поступления в список материальных расходов.

3. Новый порядок учета субсидий

Еще одно важное изменение УСН 2020 года: порядок учета субсидий на развитие бизнеса или содействие самозанятости ИП теперь распространяется на дополнительный случай — субсидию для компенсации расходов. До 2020 года он распространялся только на покупку имущества, работ или услуг.

Переход на УСН в 2020 году

С точки зрения простоты ведения бизнеса и размера налогов УСН в 2020 году останется лучшим режимом для большинства предпринимателей и компаний.

Для перехода на УСН проверьте, соответствует ли ваше дело критериям:

  1. Бизнес без филиалов
  2. Средняя численность сотрудников — до 100 (130) человек
  3. Доля участия других компаний — до 25%
  4. Доходы за 3 квартала 2019 года — до 112 500 000 ₽
  5. Остаточная стоимость ОС — до 150 000 000 ₽

Если вы ответили «да» на все пять пунктов, смело подавайте уведомление о переходе на УСН в налоговую инспекцию. Сделать это можно очно (форма из Приказа ФНС №ММВ-7-3/[email protected]) или через интернет (форма из Приказа ФНС РФ №ММВ-7-6/[email protected]).

Переход на УСН с ОСНО. Инструкция для 1С БП

Организации, применяющие общую систему налогообложения, могут с начала календарного года перейти на упрощенную систему налогообложения.

Переход с ОСН на УСН предполагает выбор одной из двух баз для налогообложения единым налогом.

Это может быть как весь получаемый доход, так и его часть за вычетом понесенных затрат. Соответственно, в этих двух случаях будут и разные ставки для единого налога. Если за основу берется весь доход, платить по нему придется единый налог по ставке 6%. Когда базой для единого налога является чистый доход, он платится в размере 15%.

В какой момент заносить доходы

На УСН применяется кассовый метод, а значит все поступления вносят в КУДиР в момент поступления денег на расчетный счет или в кассу.

В какой момент заносить расходы (только для УСН 15%)

Здесь все зависит от характера расходов.

1. Материальные затраты вносят тогда, когда материалы и отгружены, и оплачены. То есть в КУДиР будет стоять наиболее поздняя дата. Если материалы уже оплачены, но еще не получены, или наоборот, сумма расходов в налогообложении пока не участвует и запись в КУДиР не вносят.

2. Траты на основные средства (покупку, сооружение, изготовление) и нематериальные активы вносят последним числом квартала на основании расчетов из раздела II.

3. Расходы на покупку товаров, предназначенных для перепродажи, вносят только по мере их реализации. То есть закупочную стоимость товаров, которые еще не проданы и лежат на складе, в расходах для налогообложения учитывать нельзя.

В справке в конце раздела I на УСН 6% заполняют только строку 010.

В программе “1С:Бухгалтерия 8”, редакция 3.0 для перехода на УСН рекомендуется использовать “Помощник по переходу на УСН”. («Операции»- “Помощник по переходу на УСН”).

 

Перед использованием помощника необходимо сделать следующие настройки. Установить настройки налогового учета («Главное» – «Налоги и отчеты»)

 

 

Устанавливаем “Налоговый режим”, дату перехода на УСН, флажок «До перехода на УСН применялся общий налоговой режим».

 

 

Теперь переходим в «Помощник перехода по УСН»

 

 

Так как организации, применяющие УСН, не признаются налогоплательщиками по НДС, необходимо проанализировать остатки НДС по авансом покупателей. Для этого в «Помощнике по переходу на УСН» есть отчет «Остатки НДС по авансам покупателей»

 

 

Проанализировав остатки, организация принимает решение, сто с ними делать. Варианты решения:

• вернуть покупателю НДС, относящийся к остатку аванса;

• вернуть покупателю остаток аванса целиком;

• исполнить обязательства по договору до даты перехода на УСН.

Если принято решение вернуть покупателю НДС или остаток аванса целиком, можем воспользоваться «Помощником по переходу на УСН» – операция «Возврат НДС покупателям», с помощью которой, вводим документ «Списание с расчетного счета» с видом операции «Возврат покупателю».

 

 

Если возвращаем покупателю только суммы НДС с аванса в форме документа “Списание с расчетного счета” в поле сумма “НДС” вручную указывается то же значение, что и в поле “Сумма” платежа. При возврате покупателю остатка аванса полностью значение в поле сумма “НДС” подсчитывается автоматически исходя из суммы платежа и ставки НДС.

После того, как в учете будут отражены все возвраты покупателям, операцию необходимо пометить как выполненную:

 

 

После завершения операций по возврату НДС покупателям, «Помощник» предложит ввести документы по отражению вычета НДС

 

 

При заполнении этого документа, нужно обязательно заполнить следующие реквизиты:

На закладке “Главное” должны быть установлены флажки:

• “Использовать как запись книги покупок”;

• “Формировать проводки”;

• “Использовать документ расчетов как счет-фактуру”.

• В документе расчетов, указываем счет-фактуру на аванс, которым был начислен НДС по полученному авансу

 

 

Закладку «Товары и услуги» можно заполнить автоматически, по кнопке «Заполнить» (по данным из документа расчетов). В графе «Событие» указываем – «Предъявлен НДС к вычету»

 

 

Табличную часть на закладке “Документы оплаты” заполнять не нужно.

После отражения всех вычетов НДС с авансов, операцию необходимо пометить как выполненную.

 

 

Для упрощения учета документы “Отражение НДС к вычету” рекомендуется вводить с датой возврата налога покупателю. При этом не обязательно дожидаться, когда будет полностью выполнена предыдущая операция отражения возврата НДС покупателю. Возможен и такой сценарий: вводится документ “Списание с расчетного счета” и сразу за ним документ “Отражение НДС к вычету”. Когда будет введен документ списания на последний возврат НДС и относящийся к нему документ отражения НДС к вычету, обе операции помечаются как выполненные.

Следующий этап перехода на УСН это восстановление НДС

Одним из важнейших условий применения вычетов (подп. 1 п. 2 ст. 171 НК РФ) является использование активов и ТМЦ в деятельности, которая подлежит обложению НДС.

С переходом на УСН данное условие перестанет выполняться, а это значит, что в соответствии с подп. 2 п. 3 ст. 170 НК РФ возникает обязанность восстановить ранее взятый к вычету НДС по тем товарам, материалам и активам, которые остались на балансе к моменту перехода на новую систему налогообложения. И сделать это необходимо, подавая декларацию за квартал, предшествующий переходу на УСН.

Для определения суммы НДС, подлежащей восстановлению с помощью “Помощника…” выполним регламентные операции закрытия месяца, влияющие на остаточную стоимость активов, по которым требуется восстановить НДС .

Выполнить эти операции необходимо после того, как в учете будут отражены все хозяйственные операции с запасами на текущий год. Иначе, выполненные операции в дальнейшем, могут оказаться неактуальными, и их придется выполнять заново.

 

 

При вызове операции (двойным щелчком) открывается форма «Закрытия месяца» за последний месяц перед переходом на УСН в специальном режиме «Подготовка к восстановлению НДС».

 

Далее нажимаем «Выполнить закрытие месяца”.

 

После завершения операции остались не закрыты 2,3,4 блоки. Для их закрытия нам нужно перейти в раздел «Операции» – «Закрытие месяца».

 

 

Далее в «Помощнике…» выполняем операцию «Восстановление НДС», при этом автоматически создается и заполняется документ «Восстановление НДС». Открыть документ можно по ссылке «Открыть сформированный документ».

 

При проведении документа “Восстановление НДС по каждой строке табличной части “НДС к восстановлению” программа вводит в регистр бухгалтерии две проводки на сумму НДС к восстановлению:

По дебету счета, указанного в колонке “Счет учета НДС”, и кредиту счета 68.02 “Налог на добавленную стоимость”;

По дебету счета 91.02 по предопределенной статье прочих доходов и расходов “Списание НДС на прочие расходы при переходе на УСН” и кредиту счета учета НДС.

По отдельным видам ценностей (основные средства, нематериальные активы, прочие внеоборотные активы) в документе проставляется признак “Нет данных о счете-фактуре” и приводится сумма НДС к восстановлению по виду ценности в целом. В печатной форме документа для таких ценностей в графе “Счет-фактура” программа указывает реквизиты документа “Восстановление НДС”

 

 

Второй этап перехода на УСН включает:

• Включение авансов покупателей в состав доходов;

• Ввод начальных остатков для УСН;

• Списание остатков налогового учета по налогу на прибыль и из регистров, не используемых при УСН.

При вводе команды “Выполнить операцию” для операции “Включение авансов покупателей в состав доходов” программа автоматически создает документ «Запись книги учета доходов и расходов (УСН)». Дата документа – первое января года начала применения УСН. В документ программа вводит единственную строку на закладке “I. Доходы и расходы”, в которой в графе «Доходы, учитываемые при расчете ЕН» проставляет общую сумму остатка по авансам покупателей на дату перехода на УСН по данным на счетах 62.02, 62.22, 62.32.

Посмотреть (и если потребуется – отредактировать) сформированный документ можно по команде «Открыть сформированный документ» для операции “Включение авансов покупателей в состав доходов”

При применении УСН с объектом налогообложения «Доходы минус расходы» необходимо ввести остатки для целей УСН.

При выполнении операции программа автоматически создает документы «Ввод начальных остатков» по налоговому учету УСН по соответствующим разделам учета. Документы вводятся с последней датой года, предшествующего переходу на УСН.

Посмотреть (и если потребуется – отредактировать) сформированные документы можно по команде «Открыть список сформированных документов» для операции “Ввод начальных остатков для УСН»

Документы “Ввод начальных остатков” формируются по следующим разделам учета (если на дату перехода на соответствующих счетах имеются остатки, которые необходимо учесть для целей УСН):

• “Основные средства”;

• “Нематериальные активы”;

• “Материалы”;

• “Товары”;

• “Расчеты по налогам и взносам”;

• “Расчеты с персоналом по оплате труда”;

• “Расчеты с подотчетными лицами”;

• “Расходы будущих периодов”;

• “Прочие расходы налогового учета УСН и ИП”.

По разделу “Основные средства” документ вводит сведения об основных средствах в регистр “Первоначальные сведения ОС (налог. учет УСН)”.

По разделу “Нематериальные активы” документ вводит сведения о нематериальных активах и расходах на НИОКР в регистр “Первоначальные сведения НМА (налог. учет УСН)”.

По разделам “Расчеты по налогам и взносам”, “Расчеты с персоналом по оплате труда”” и “Расчеты с подотчетными лицами” в документе фиксируются остатки по расчетам.

По остальным разделам документ вводит сведения об остатках неучтенных по налогу на прибыль расходов в регистр “Расходы по УСН”.

Для целей УСН аналитический учет запасов в программе требуется вести в разрезе каждой партии. Для выполнения этого требования в параметрах учета должен быть установлен флажок учета запасов “По партиям (документам поступления)” .

Если до перехода на УСН организация не вела аналитический учет запасов в разрезе партий, то его нужно включить. В этом случае при выполнении операции “Ввод начальных остатков для УСН” программа дополнительно создает документ «Операция» для приведения в соответствие партионного учета остатков запасов в регистре «Расходы при УСН» и на счетах бухгалтерского учета путем заполнения аналитики по субконто “Партии”.

Последней операцией перехода на УСН является списание остатков налогового учета из регистра бухгалтерии, а также остатков из регистров, которые не используются при УСН.

Операция является служебной. При ее выполнении запускается процедура, анализирующая на дату перехода на УСН остатки ресурсов “НУ”, “ПР” и “ВР” на счетах бухгалтерского учета, а также остатки по регистрам накопления, не использующимся при УСН. По полученным данным формируются документы «Операция», которые заполняются таким образом, чтобы вывести указанные остатки «в ноль». Дата документов – первое января года начала применения УСН.

Посмотреть (и если потребуется – отредактировать) сформированные документы можно по команде «Открыть список сформированных документов» для операции “Списание остатков НУ и неиспользуемых регистров.

Счетная палата видит риски сокращения налоговой базы при переходе с ЕНВД на УСН - Экономика и бизнес

МОСКВА, 10 февраля. /ТАСС/. Счетная палата видит риски сокращения налоговой базы при переходе с единого налога на вмененный доход (ЕНВД) на упрощенную систему налогообложения (УСН). Об этом заявил аудитор контрольного ведомства Андрей Батуркин на заседании Совета Федерации.

"При массовом переходе налогоплательщиков на УСН есть опасения, что налогооблагаемая база сократится", - сказал аудитор, говоря о смене режима налогообложения.

По его словам, в 2019 году около трети плательщиков ЕНВД сдавали нулевую отчетность, что может продолжиться и при переходе на УСН.

"Даже в относительно благополучном 2019 году, тогда было порядка 3,3 млн налогоплательщиков этого режима, 973 тыс. из них сдавали нулевую отчетность, то есть это фактически треть. И поэтому мы считаем, что существует риск того, что какая-то часть бывших плательщиков ЕНВД пополнит их число, а это, прежде всего, негативно отразится на доходах субъектов Российской Федерации", - пояснил Батуркин.

Он также попросил Федеральную налоговую службу обратить на это внимание. "Здесь просим ФНС обратить внимание на это обстоятельство с точки зрения обеспечения контроля за полнотой уплаты налогов", - сказал Батуркин.

Об отмене ЕНВД

Единый налог на вмененный доход (ЕНВД) перестал действовать в России с 1 января 2021 года, использовавшие его предприниматели будут использовать альтернативные налоговые режимы. Альтернативными режимами без серьезного повышения налоговой нагрузки являются упрощенная система налогообложения (УСН), единый cельскохозяйственный налог (ЕСХН), патентная система налогообложения (ПСН), налог на профессиональный доход (НПД). Предприниматели, не определившиеся с выбором до конца 2020 года, автоматически переводятся на общую систему налогообложения.

Режим ЕНВД был введен в 1998 году. Он не зависел от полученной выручки и рассчитывался исходя из предполагаемого - вмененного дохода по ставке от 7% до 15% в зависимости от региона России. При этом те предприниматели, которые пользовались ЕНВД, освобождались от уплаты налога на прибыль, НДС (за исключением импортного) и налога на имущество, кроме рассчитываемого по кадастровой стоимости. Данный режим в России применяли около 280 тыс. организаций и 1,8 млн индивидуальных предпринимателей.

Среди отрицательных сторон режима ЕНВД называлась несоразмерность налоговой нагрузки и рентабельности бизнеса, непрозрачность формирования финансового результата, а также использование этого режима при дроблении бизнеса. Отказ от ЕНВД, по задумке, будет способствовать развитию конкуренции и создаст равные условия ведения бизнеса для всех предпринимателей.

Главная

Бухгалтерский и налоговый учет

1C:Бухгалтерия

Все участки учета, любая система налогообложения (ОСНО, ЕНВД, УСН), любой вид деятельности. Можно вести учет нескольких организаций в одной базе. Мощные и удобные средства анализа и отчетов. Регламентные операции автоматизированы.

1C:Бухгалтерия

Бухгалтерский и налоговый учет, сдача отчетности через Интернет для ИП и организаций

1C:Мультибух

Позволяет «одной кнопкой» выполнять регулярные задачи по всем клиентам, например, автоматически формировать декларации, контролировать сдачу отчетности, выполнять централизованный аудит, распознавать документы и автоматически распределять их по базам клиентов, и т.д.

1C:Мультибух

Сервис фирмы 1С для бухгалтеров и компаний, ведущих учет и отчетность нескольких юридических лиц и/или ИП c помощью программы 1С:Бухгалтерия в облачном сервисе 1cfresh.com

1C:Бухгалтерия СПЕЦ (лом+шкуры)

Приложение рекомендуется использовать организациям, на постоянной основе занимающимся покупкой и продажей лома и отходов чёрных и цветных металлов, алюминия вторичного и его сплавов, сырых шкур животных

1C:Бухгалтерия СПЕЦ (лом+шкуры)

Бухгалтерский и налоговый учет, учет НДС при покупке и продаже лома и отходов чёрных и цветных металлов, алюминия вторичного и его сплавов, сырых шкур животных

Комплексная автоматизация малого и среднего бизнеса

1С:Управление нашей фирмой

Владельцу и руководителю – управление бизнесом: планирование, контроль, анализ. Сотрудникам – планирование и отражение текущей повседневной деятельности. Планируйте, оперативно учитывайте и эффективно управляйте различными участками учета на предприятии. Используйте электронный документооборот, обрабатывайте заказы покупателей с сайта интернет-магазина.

1С:Управление нашей фирмой

Решение для комплексной автоматизации компаний и ИП. Идеально до 20 рабочих мест. Автоматизирует продажи (оптовые, розничные, через интернет), услуги и сервисы, несложное производство, работу с клиентами и CRM.

Решения для торговли

1C:Розница

Программа обеспечивает оперативный учет, планирование, анализ, оперативную и управленческую отчетность для торгового предприятия. Также может использоваться в качестве кассовой программы.

1C:Розница

Автоматизация розничных магазинов, как одиночных, так и сетевых. Подключение необходимого обрудования, использование штрихкодов на всех этапах работы с товаром.

1C:Касса

Программа работает с автономными ККТ Штрих-МПЕЙ-Ф, Атол 91Ф/92Ф, смарт-терминалами Эвотор и любыми ККТ с сертификатом «Совместимо! Система программ 1С:Предприятие». Поддерживает ЕГАИС 3.0, НДС 20%, продажу маркированных товаров (выбытие из оборота).

1C:Касса

1С:Касса — облачный сервис для подключения онлайн-касс, централизованного управления торговыми точками, простого товароучета, работы с интернет-заказами, контроля доставки и аналитики.

Для малого и микро-бизнеса

Сервис 1С:Нулевка

Для предпринимателей, у которых нет доходов и не начисляется заработная плата с начала года, и которые не уплачивают ЕНВД (вмененка) или ПСН (патент). Программа напомнит, какую отчетность необходимо сдавать и когда, и сформирует все требуемые документы.

1С:Предприниматель

Ведите учет и сдавайте отчетность через Интернет. Любые виды деятельности, любые системы налогообложения. Расчет налогов, и составление отчетности и отправка ее через Интернет. Простое оформление типичных операций, электронный обмен с банками и контрагентами, подготовка счетов, накладных, актов, платежек, договоров и др.

1С:Предприниматель

Понятная бухгалтерия для предпринимателей — для работы не нужно знать бухучет

1С:Электронные трудовые книжки

Для организаций и ИП, которые не ведут кадровый учет в программах 1С (1С:Бухгалтерия 8, 1С:Зарплата и управление персоналом 8 и др.)

1С:Электронные трудовые книжки

Бесплатная программа для ведения электронных трудовых книжек, простого кадрового учета и подготовки отчета СЗВ-ТД для Пенсионного фонда России

Расчет зарплаты, кадровый учет

1С:Зарплата и управление персоналом

Для предприятия любого масштаба: от индивидуального предпринимателя до холдинга. Ведите кадровый учет, рассчитывайте зарплату и другие начисления, выплачивайте зарплату, формируйте и сдавайте через Интернет отчетность в ФНС, ПФР, ФСС и Росстат.

1С-КАМИН: Зарплата

Программа позволит вам легко и быстро рассчитать заработную плату сотрудникам, вести кадровый учёт, формировать регламентированную отчётность. Программа идеально подходит для коммерческих организаций любого масштаба и вида деятельности, а также для индивидуальных предпринимателей.

1С-КАМИН: Зарплата

Ведение кадрового учета и формирование регламентированной отчётности для коммерческих организаций и индивидуальных предпринимателей, полноценный учет совместителей.

Универсальные межотраслевые продукты и сервисы

1C:CRM

Приложение позволяет предприятиям всех сфер деятельности, ИП и самозанятым работать с клиентами в режиме «онлайн», организовать единую базу клиентов с удобным поиском, фиксировать входящие и исходящие активности по клиентам, ускорить процессы продажи благодаря «роботам-помощникам» и др.

1C:CRM

Облачный продукт для повышения продаж с универсальным набором инструментов для пользователей.

1С:Маркетинг. Лидогенерация

Приложение позволяет создавать и управлять рекламными кампаниями на популярных интернет-площадках, таких как Яндекс.Директ, Яндекс.Маркет, Google Реклама, myTarget; обеспечивает автоматизацию работы с социальной сетью ВКонтакте.

1С:Маркетинг. Лидогенерация

Специализированное решение для поиска и привлечения потенциальных клиентов в сети Интернет с использованием широких возможностей контекстной и таргетированной рекламы.

Решения для среднего бизнеса

1C:Бухгалтерия КОРП

Все возможности 1С:Бухгалтерии, а также полноценный сквозной учет в разрезе подразделений, учет НДС при покупке и продаже лома и отходов чёрных и цветных металлов, алюминия вторичного и его сплавов, сырых шкур животных, расчеты в рамках государственных контрактов и многое другое

1C:Бухгалтерия КОРП

Полнофункциональная бухгалтерия, подходит для организаций, которым необходим полноценный сквозной учет в разрезе подразделений

1С:Комплексная автоматизация

Автоматизация управления и учета: планирование, CRM и маркетинг, продажи, закупки, склад, доставка, производство, кадры, зарплата, казначейство, финансовый результат и контроллинг. Управленческий, бухгалтерский и налоговый учет по одной или нескольким организациям. Поддержка интернет-магазинов. Аналитические отчеты, контроль эффективности ключевых процессов. Формирование и сдача регламентированной отчетности через Интернет.

1С:Комплексная автоматизация

Управленческий, торговый, производственный, бухгалтерский и налоговый учет по одной или нескольким организациям. Полный расчет зарплаты. Планирование, повышение эффективности бизнеса

Решения для крупного бизнеса

1С:ERP Управление предприятием

Функциональные возможности на уровне ERP-систем международного класса. Управление финансами, бюджетированием, продажами, закупками, производством, складом, запасами, персоналом и затратами. Организация ремонтов, регламентированный учет и многое другое.

1С:ERP Управление предприятием

Решение для построения комплексных информационных систем управления деятельностью любого предприятия или холдинга. Разработано с учетом лучших мировых и отечественных практик автоматизации крупного и среднего бизнеса

Для некоммерческих организаций

1С:Бухгалтерия некоммерческой организации

Для образовательных учреждений операции по родительской плате и обучение студентов.

1С:Бухгалтерия некоммерческой организации КОРП

Все участки учета, учет обособленных подразделений, выделенных на отдельный баланс, раздельный учет НДС, бюджет НКО и его план-фактный анализ.

Для государственных учреждений gos.1cfresh.com

1С:Бухгалтерия государственного учреждения

Высокий уровень автоматизации: учет нефинансовых и финансовых активов, обязательств, расчетов по доходам и ущербу, государственных и муниципальных контрактов, НДС и налога на прибыль, санкционирование расходов бюджетов и плановых показателей деятельности, расчет финансовых результатов и учет исполнения сметы.

1С:Зарплата и кадры государственного учреждения

Программа позволяет автоматизировать кадровый и воинский учет, расчет заработной платы в государственных и муниципальных учреждениях, правоохранительных органах, воинских частях, медицинских и образовательных учреждениях и т. д. Позволяет вести учет в учреждениях любого масштаба и юридической структуры, формировать и сдавать отчетность через Интернет.

1С-КАМИН: Зарплата для бюджетных учреждений

В программе вы сможете рассчитать зарплату, налоги и страховые взносы, вести кадровый учёт, сформировать и отправить отчётность. Позволяет вести учет в учреждениях любого масштаба и юридической структуры, формировать и сдавать отчетность через Интернет.

Отраслевые и специализированные решения 1С

1C:Расчет квартплаты и бухгалтерия ЖКХ

Приложение предназначено для управляющих компаний, товариществ собственников жилья, расчетно-кассовых центров, жилищно-эксплуатационных управлений, абонентских отделов поставщиков услуг. Автоматизирует расчет начислений по квартплате, коммунальным услугам, бухгалтерский и налоговый учет.

1C:Расчет квартплаты и бухгалтерия ЖКХ

Автоматизирует расчет начислений по квартплате, коммунальным услугам, а также бухгалтерский и налоговый учет для предприятий жилищно-коммунальной отрасли

1С:Садовод

Программа не требует специального обучения. Отчетность СНТ заполняется автоматически, программа заранее предупредит о сроках ее сдачи.

1С:Садовод

Понятная программа для председателей и бухгалтеров СНТ. Учет участков, взносов, расходов, зарплаты, составление и сдача регламентированной отчетности

1С:Бухгалтерия сельскохозяйственного предприятия

Автоматизирует бухгалтерский и налоговый учет сельскохозяйственного предприятия, включая подготовку регламентированной и специализированной отчетности

1С:МДЛП

Для организаций, оказывающих медицинскую помощь, аптек и аптечных пунктов/киосков, образовательных организаций, учреждений социального обслуживания и др.

1С:МДЛП

Приложение позволяет регистрировать вывод из оборота лекарственных препаратов в МДЛП (автоматизированной системе мониторинга движения маркированных лекарственных препаратов от производителя до конечного потребителя)

Образец резюме бухгалтера. Бланк резюме с комментариями специалистов

Добавить фото

Иванова Анна

Пол, дата рождения

Контактный телефон

Контактный эл. адрес

Проживает: город

Гражданство:

Готов \ не готов к переезду, готов \ не готов к командировкам

Желаемая должность и зарплата

Бухгалтер

Бухгалтерия, управленческий учет, финансы предприятия

  • Бухгалтер
  • Первичная документация

Занятость: полная занятость

График работы: полный день

Желательное время в пути до работы: не имеет значения

Опыт работы — 10 лет 2 месяца

Октябрь 2010 — настоящее время7 лет 1 месяц

Октябрь 2010 — настоящее время7 лет 1 месяц

Производственная компания,

Москва

Бухгалтер

Основные обязанности:

  • Ведение бухгалтерского учета на участках: реализация, основные средства, подотчетные лица.
  • Ведение книги продаж.
  • Контроль взаиморасчетов и проведение сверок с поставщиками и покупателями.
  • Подготовка к сдаче бухгалтерской отчетности.
  • Подготовка документов к налоговым проверкам.
  • Участие в проведении инвентаризации.

Достижения:

  • Восстановила бухгалтерский учет на участках реализации и основных средств.
  • Наладила работу со смежными подразделениями по своевременному предоставлению отчетности по командировочным расходам.
  • Участвовала в проекте по переходу на программное обеспечение 1С 8.3: тестирование программы, подготовка замечаний для доработки.

Описывать в резюме больше 10 лет стажа не имеет смысла, если только это не работа в одной компании или в профессиональном стаже были длительные перерывы.
Часто бывает так, что бухгалтер несколько раз меняет участок работы, поэтому пишем общее название позиции. Если есть желание описать подробнее опыт на разных участках, то их можно разделить в блоке «Обязанности». Блок достижений в этом случае будет общим.

Описывать в резюме больше 10 лет стажа не имеет смысла, если только это не работа в одной компании или в профессиональном стаже были длительные перерывы.

Часто бывает так, что бухгалтер несколько раз меняет участок работы, поэтому пишем общее название позиции. Если есть желание описать подробнее опыт на разных участках, то их можно разделить в блоке «Обязанности». Блок достижений в этом случае будет общим.

Важно показать, в каких системах учета и в каких сферах бизнеса есть опыт.

Если образование непрофильное, то важно иметь законченные курсы по бухгалтерскому учету, приветствуется прохождение отдельных курсов по узким направлениям учета.

Август 2007 — Июнь 20102 года 10 месяцев

Август 2007 — Июнь 20102 года 10 месяцев

Оптовая компания,

Москва

Бухгалтер

Основные обязанности:

  • Ведение бухгалтерского учета на участках: реализация, основные средства, подотчетные лица.
    • контроль корректности предоставленных первичных документов;
    • контроль соблюдения условий договоров;
    • отражение операций на счетах бухгалтерского учета.
  • Помощь главному бухгалтеру в ведении других участков бухгалтерского учета.
  • Помощь в подготовке бухгалтерской, налоговой отчетности и отчетности в фонды.

Достижения:

  • Участвовала в постановке бухгалтерского учета с нуля.
  • Разработала базу по ведению договоров с клиентами.

Ключевые навыки

Бухгалтерская отчетность Налоговая отчетность Основные средства реализация товаров и услуг Первичная документация Участок «ТМЦ» Участок «Банк — клиент» Бухгалтерский учет

Рекомендации

по запросу

Обо мне

Опыт работы в сфере ведения бухгалтерского и налогового учета более 10 лет.
Опыт работы в сферах: производство и оптовая торговля.
Опыт работы в системах ОСНО, УСН.
Опыт постановки учета с нуля и восстановления участков бухгалтерского учета.
Знание участков бухгалтерского учета: первичные документы, банк, реализация, основные средства, подотчетные лица.
Развитые аналитические навыки. Умение работать с большим объемом информации.
Развитые коммуникативные навыки и навыки переговоров.
Опыт построения эффективных отношений со смежными подразделениями и контрагентами.
Умение работать в режиме многозадачности.
Внимательность и ответственность.
Ориентация на результат.

Уверенное владение пакетом MS Office (Word, Excel), 1С Бухгалтерия, Торговля и склад 7.7, 8.0, 8.2, 8.3.

Важно показать, в каких системах учета и в каких сферах бизнеса есть опыт.

Высшее образование

Основное образование: высшее

Дата окончания вуза

Полное наименование вуза

Факультет \ специальность

Знание языков

Русский — родной

Английский — уровень владения языком

Повышение квалификации, курсы

Год окончания 2007

Ведение бухгалтерского учета со знанием программы 1С

Учебный центр

Если образование непрофильное, то важно иметь законченные курсы по бухгалтерскому учету, приветствуется прохождение отдельных курсов по узким направлениям учета.

Отмена деклараций по УСН «доходы» в 2020 году + быстрый обзор законопроекта

Добрый день, уважаемые ИП!

Два года (а может и более) читаю и пишу про отмену налоговых деклараций по УСН. Но до последнего времени все эти сообщения не были подкреплены каким-либо законопроектом. Было много сообщений в СМИ, но не было никакой конкретики.

Но вот появился, наконец, первый официальный документ в виде законопроекта «О внесении изменений в главу 26.2 части второй Налогового кодекса Российской Федерации».

Сразу скажу, что пока не вижу смысла очень подробно его разбирать, так как с очень большой вероятностью его перепишут несколько раз.

Проект действительно сложный, технологичный, а значит мелкие (и не очень) правки будут неизбежны. Поэтому, выделил только самое главное.

1. Так для кого отменят декларации по УСН?

Только для тех предпринимателей, которые находятся на УСН «доходы» и применяют онлайн-кассы. Применение онлайн-кассы — обязательное условие для того, чтобы освободиться от обязанности сдавать декларацию по упрощенке.

В пояснительной записке к законопроекту написано:

Законопроектом предусматривается предоставление права налогоплательщикам, применяющим упрощенную систему налогообложения с объектом налогообложения в виде доходов, перейти на исчисление налога (авансовых платежей по налогу) налоговым органом путем направления в налоговый орган уведомления о таком переходе через личный кабинет налогоплательщика в электронной форме.

Также для целей исчисления налога указанные лица должны осуществлять расчеты с покупателями товаров (работ, услуг) с применением контрольно-кассовой техники. При этом налоговая декларация налогоплательщиками не представляется, а сумма налога, подлежащая к уплате в бюджет, будет исчисляться налоговым органом на основании поступивших в налоговый орган сведений об осуществленных расчетах, зафиксированных контрольно – кассовой техникой.

2. Когда эти поправки вступят в силу?

С 1 июля 2020 года. Но это пока не точно, так как до финальной версии закона еще далеко. Но я внимательно слежу за этой темой и, как будут новости, то обязательно напишу на блоге. Следите за обновлениями моего сайта.

3. А если я хочу сдавать декларацию как раньше? Сам хочу все считать?

Обратите внимание, что это дело добровольное. Для того, чтобы налоговики самостоятельно считали налоги по УСН, нужно перейти на новый порядок расчета налога по УСН.

Для этого нужно будет подать заявление через личный кабинет налогоплательщика. Для ИП, как понимаю, речь идет о личном кабинет ИП на сайте ФНС.

И снова цитата из пояснительной записки к проекту:

Законопроектом предусматривается предоставление права налогоплательщикам, применяющим упрощенную систему налогообложения с объектом налогообложения в виде доходов, перейти на исчисление налога (авансовых платежей по налогу) налоговым органом путем направления в налоговый орган уведомления о таком переходе через личный кабинет налогоплательщика в электронной форме.

То есть, для того чтобы перейти на новый режим расчета налога по УСН, необходимо подать уведомление в ФНС.

4. А как налоговики будут считать налог по УСН?

На основе данных, которые передаются из онлайн-касс сначала в ОФД, а затем в ФНС.

И опять цитата из пояснительной записки:

Также для целей исчисления налога указанные лица должны осуществлять расчеты с покупателями товаров (работ, услуг) с применением контрольно-кассовой техники.

При этом налоговая декларация налогоплательщиками не представляется, а сумма налога, подлежащая к уплате в бюджет, будет исчисляться налоговым органом на основании поступивших в налоговый орган сведений об осуществленных расчетах, зафиксированных контрольно – кассовой техникой.

Как будут учитывать доходы, которые были получены без применения онлайн-кассы — не очень понятно. Например, прошла сделка между ИП и юрлицом. Юрлицо заплатило со своего счета в банке на счет ИП в банке. Онлайн-кассу в этом случае не нужно применять.

Понятно, что это можно по счету ИП отследить, но ведь это нужно все автоматизировать в масштабах всей страны.

5. А как я узнаю сколько платить по УСН?

По итогам налогового (отчетного) периода налогоплательщику через личный кабинет налогоплательщика направляется уведомление о сумме налога (авансовых платежей по налогу), подлежащего уплате.

Цитата из законопроекта:

«51. В случае, предусмотренном пунктом 22 настоящей статьи, налоговый орган через личный кабинет налогоплательщика:

1) не позднее 12 числа месяца, следующего за истекшим налоговым (отчетным) периодом, передает налогоплательщику следующие сведения о:

  • налоговой базе;
  • сумме налога (авансовых платежей по налогу), исчисленной по итогам истекшего налогового (отчетного) периода;
  • сумме страховых взносов, пособий по временной нетрудоспособности и платежей (взносов) по договорам добровольного личного страхования, предусмотренных пунктом 31 настоящей статьи, на которую налоговым органом уменьшена сумма налога (авансовых платежей по налогу) в соответствии с пунктом 32 настоящей статьи;
  • сумме торгового сбора, на которую налоговым органом уменьшена сумма налога (авансовых платежей по налогу) в соответствии с пунктом 9 настоящей статьи;
  • сумме налога (авансовых платежей по налогу), исчисленной по итогам истекшего налогового (отчетного) периода, после уменьшений, предусмотренных пунктами 32 и 9 настоящей статьи;

2) не позднее 20 числа месяца, следующего за истекшим налоговым (отчетным) периодом, уведомляет налогоплательщика о сумме налога (авансовых платежей по налогу), исчисленной и подлежащей уплате по итогам истекшего налогового (отчетного) периода, после уменьшений, предусмотренных пунктами 32 и 9 настоящей статьи, а также о реквизитах, необходимых для уплаты налога (авансовых платежей по налогу).»;

6. А сроки по авансовым платежам по УСН изменятся?

Нет, не изменятся:

  • за 1 квартал: с 01 апреля до 25 апреля;
  • за 6 месяцев: с 01 июля до 25 июля;
  • за 9 месяцев: с 01 октября до 25 октября;

7. А по итогам года когда платить придется налог по УСН?

А вот по итогам года придется платить налог по УСН в иные сроки.

  • Если будете сдавать декларацию в обычном порядке, то итоговый платеж за прошедший год нужно будет совершить до 30 апреля (для ИП).
  • Если ФНС будет самостоятельно считать налог по УСН, то итоговый платеж за прошедший год нужно будет совершить до 1 марта.

На этом, пожалуй, остановлюсь и не буду пересказывать 16 страниц законопроекта. Кому интересно, можете здесь почитать.

Вместо итога

Подчеркну, что это пока законопроект, в самой первой версии. Лично я не сомневаюсь, что его не один раз поправят и перепишут, а значит, пока нет особого смысла зарываться в деталях.

Повторюсь, что задача автоматизации подсчета налога по УСН в масштабах всей страны — задача непростая. А после запуска проекта начнут появляться нюансы, которые невозможно предусмотреть заранее. Ведь есть достаточно сложные бизнес-процессы, при которых затруднительно подсчитать налоги опираясь лишь на данные онлайн-касс.

P.S. Лично я пока не буду спешить переходить на новый режим расчета налогов, несмотря на то, что я на УСН «доходы» и с 2017 года применяю онлайн-кассу.

Мне пока проще и удобнее раз в год сдать декларацию в бумажном виде, тем более, что «1С» формирует ее за несколько кликов. У меня все давно автоматизировано и
есть собственные наработки в виде небольших программ для расчета налогов и взносов (я пишу программы под свои задачи на C#, если кому интересно).

Ну, а вы сами решайте, что будет лучше в вашем случае. Может быть, для тех, кто как огня боится бухгалтерских программ, это нововведение будет огромным плюсом.
А таких предпринимателей достаточно много.


Напоминаю, что на мой видеоканал на Youtube можно подписаться по этой ссылке:

https://www.youtube.com/c/DmitryRobionek


Уважаемые предприниматели!

Готова новая электронная книга по налогам и страховым взносам для ИП на УСН 6% без сотрудников на 2021 год:

"Какие налоги и страховые взносы платит ИП на УСН 6% без сотрудников в 2021 году?"

В книге рассмотрены:

  1. Вопросы о том, как, сколько и когда платить налогов и страховых взносов в 2021 году?
  2. Примеры по расчетам налогов и страховых взносов "за себя"
  3. Приведен календарь платежей по налогам и страховым взносам
  4. Частые ошибки и ответы на множество других вопросов!

 

Советую прочитать:

  1. Когда сдавать первую декларацию по УСН, если ИП открылся в декабре?
  2. ИП на УСН закрылся и открылся в течение года. Сколько деклараций сдавать и какой код использовать для «налогового периода»?
  3. Возможно, ставки по УСН изменятся. Но только для тех, кто превысит лимиты по упрощенке

Я создал этот сайт для всех, кто хочет открыть свое дело в качестве ИП, но не знает с чего начать. И постараюсь рассказать о сложных вещах максимально простым и понятным языком.

Тенденции развития сна во время перехода подростков к молодости

Цель: Плохой сон имеет негативные последствия для здоровья молодежи, однако в нескольких исследованиях с продольной актиграфией изучались основные тенденции развития сна в период перехода подростков к молодости. В этом продольном исследовании актиграфии изучалась стабильность индивидуальных различий и траекторий сна во время и после окончания средней школы.Также изучалась степень, в которой траектории сна различались в зависимости от посещаемости колледжа.

Методы: В общей сложности 343 молодых человека с азиатским, латиноамериканским и европейско-американским происхождением завершили восьмидневную актиграфию запястья с двухлетними интервалами в 1-й волне (n = 295, M , возраст = 16,39), в волне 2 (n = 211, включая 34 новых пациента). участников, чтобы обновить выборку, M возраст = 18.31) и Волна 3 (n = 144, M , возраст = 20,29). Продолжительность сна, эффективность и время ожидания оценивались для будних и выходных дней. Также была получена внутриличностная изменчивость продолжительности по ночам.

Полученные результаты: Параметры сна умеренно коррелировали между Волной 1 и Волной 2, но не коррелировали между Волной 1 и Волной 3, что указывает на умеренную краткосрочную и небольшую долгосрочную стабильность индивидуальных различий.Многоуровневые модели роста продемонстрировали снижение продолжительности и эффективности сна в будние дни в средней школе и после окончания средней школы. Внутрииндивидуальная изменчивость продолжительности увеличивалась с годами. Траектории задержки больше изменились для студентов, не посещающих колледж, по сравнению с участниками колледжа.

Выводы: В целом полученные данные указывают на тенденции развития ухудшения сна во время перехода подростков во взрослую жизнь.Вмешательства по улучшению сна могут потребовать решения конкретных проблем, с которыми сталкивается молодежь в этот конкретный период своей жизни.

Ключевые слова: Актиграфия; Подростковый возраст; Колледж; Продольный; Спать.

Основы работы с мозгом: понимание сна | Национальный институт неврологических расстройств и инсульта

Анатомия сна
Стадии сна
Механизмы сна
Сколько вам нужно сна?
Сновидения
Роль генов и нейротрансмиттеров
Отслеживание сна с помощью умных технологий
Советы по получению хорошего ночного сна
Надежда благодаря исследованиям
Где я могу получить дополнительную информацию?


Введение

Сон - важная часть вашего распорядка дня, на него вы тратите около трети своего времени.Качественный сон - и получение его в достаточное время в нужное время - так же важен для выживания, как еда и вода. Без сна вы не сможете сформировать или поддерживать в своем мозгу проводящие пути, которые позволяют учиться и создавать новые воспоминания, и вам труднее сосредоточиться и быстро реагировать.

Сон важен для ряда функций мозга, включая то, как нервные клетки (нейроны) взаимодействуют друг с другом. Фактически, ваш мозг и тело остаются очень активными, пока вы спите. Недавние исследования показывают, что сон играет хозяйственную роль, выводя токсины из вашего мозга, которые накапливаются, пока вы бодрствуете.

Всем нужен сон, но его биологическое предназначение остается загадкой. Сон влияет практически на все типы тканей и систем в организме - от мозга, сердца и легких до обмена веществ, иммунной функции, настроения и устойчивости к болезням. Исследования показывают, что хроническое недосыпание или плохой сон увеличивает риск заболеваний, включая высокое кровяное давление, сердечно-сосудистые заболевания, диабет, депрессию и ожирение.

Сон - это сложный и динамичный процесс, который влияет на то, как вы функционируете, как сейчас начинают понимать ученые.В этом буклете описывается, как регулируется ваша потребность во сне и что происходит в мозге во время сна.

верх

Анатомия сна

Несколько структур мозга связаны со сном.

Гипоталамус , структура размером с арахис глубоко внутри мозга, содержит группы нервных клеток, которые действуют как центры управления, влияющие на сон и возбуждение. Внутри гипоталамуса находится супрахиазматическое ядро ​​ (SCN) - кластеры из тысяч клеток, которые получают информацию о воздействии света непосредственно из глаз и контролируют ваш поведенческий ритм.Некоторые люди с повреждением SCN спят беспорядочно в течение дня, потому что они не могут согласовать свои циркадные ритмы с циклом свет-темнота. Большинство слепых людей сохраняют некоторую способность чувствовать свет и могут изменять свой цикл сна / бодрствования.

Ствол головного мозга , расположенный в основании мозга, взаимодействует с гипоталамусом, чтобы контролировать переходы между бодрствованием и сном. (Ствол головного мозга включает в себя структуры, называемые мостом, мозговым веществом и средним мозгом.) Стимулирующие сон клетки в гипоталамусе и стволе головного мозга вырабатывают химическое вещество мозга, называемое ГАМК , которое снижает активность центров возбуждения в гипоталамусе и гипоталамусе. мозговой ствол.Ствол головного мозга (особенно мост и продолговатый мозг) также играет особую роль в фазе быстрого сна; он посылает сигналы, чтобы расслабить мышцы, необходимые для осанки тела и движений конечностей, чтобы мы не воплощали в жизнь свои мечты.

Таламус действует как ретранслятор информации от органов чувств в кору головного мозга (покрытие мозга, которое интерпретирует и обрабатывает информацию из краткосрочной и долгосрочной памяти). Во время большей части сна таламус успокаивается, позволяя отключиться от внешнего мира.Но во время быстрого сна таламус активен, посылая коре головного мозга изображения, звуки и другие ощущения, которые наполняют наши сны.

Шишковидная железа , расположенная в двух полушариях мозга, принимает сигналы от SCN и увеличивает выработку гормона мелатонина , который помогает вам уснуть, когда свет погас. Люди, которые потеряли зрение и не могут координировать свой естественный цикл бодрствования и сна с использованием естественного света, могут стабилизировать свой режим сна, принимая небольшое количество мелатонина в одно и то же время каждый день.Ученые считают, что пики и спады мелатонина с течением времени важны для согласования циркадного ритма организма с внешним циклом света и темноты.

Базальный передний мозг , около передней и нижней частей мозга, также способствует сну и бодрствованию, в то время как часть среднего мозга действует как система возбуждения. Высвобождение аденозина (химический побочный продукт потребления клеточной энергии) из клеток базального переднего мозга и, возможно, других областей поддерживает ваше стремление ко сну.Кофеин противодействует сонливости, блокируя действие аденозина.

Миндалевидное тело , миндалевидная структура, участвующая в обработке эмоций, становится все более активным во время быстрого сна.

верх

Стадии сна

Существует два основных типа сна: сон с быстрым движением глаз (REM) и сон без REM (который состоит из трех различных стадий). Каждый связан с определенными мозговыми волнами и нейрональной активностью. Вы циклически проходите все стадии медленного и быстрого сна по несколько раз в течение обычной ночи, причем к утру наступают все более длинные и глубокие периоды быстрого сна.

Стадия 1 медленный сон - это переход от бодрствования к сну. В течение этого короткого периода (продолжающегося несколько минут) относительно легкого сна ваше сердцебиение, дыхание и движения глаз замедляются, а мышцы расслабляются с периодическими подергиваниями. Волны вашего мозга начинают замедляться из-за дневного бодрствования.

Этап 2 Медленный сон - это период легкого сна перед переходом в более глубокий сон. Ваше сердцебиение и дыхание замедляются, а мышцы расслабляются еще больше.Температура вашего тела падает, глаза перестают двигаться. Активность мозговых волн замедляется, но отмечается кратковременными всплесками электрической активности. Вы проводите больше повторяющихся циклов сна на второй стадии сна, чем на других стадиях сна.

Стадия 3 Медленный сон - это период глубокого сна, который вам необходим, чтобы утром почувствовать себя отдохнувшим. Это происходит в более длительные периоды в течение первой половины ночи. Ваше сердцебиение и дыхание замедляются до минимума во время сна. Ваши мышцы расслаблены, и вас может быть трудно разбудить.Мозговые волны становятся еще медленнее.

Быстрый сон сначала происходит примерно через 90 минут после засыпания. Ваши глаза быстро перемещаются из стороны в сторону за закрытыми веками. Активность мозговых волн смешанной частоты становится ближе к активности, наблюдаемой в бодрствовании. Ваше дыхание становится учащенным и нерегулярным, а частота сердечных сокращений и артериальное давление повышаются почти до уровня бодрствования. Большая часть ваших сновидений происходит во время быстрого сна, хотя некоторые могут происходить и во время сна, не являющегося быстрым. Мышцы ваших рук и ног временно парализованы, что не позволяет вам реализовывать свои мечты.С возрастом вы спите меньше в фазе быстрого сна. Консолидация памяти, скорее всего, требует как быстрого сна, так и быстрого сна.

верх

Спальные механизмы

Два внутренних биологических механизма - циркадный ритм и гомеостаз - работают вместе, чтобы регулировать, когда вы бодрствуете и спите.

Циркадные ритмы управляют широким спектром функций, от суточных колебаний бодрствования до температуры тела, метаболизма и выработки гормонов.Они контролируют время вашего сна и вызывают сонливость по ночам и склонность просыпаться утром без будильника. Биологические часы вашего тела, основанные примерно на 24-часовом дне, контролируют большинство циркадных ритмов. Циркадные ритмы синхронизируются с сигналами окружающей среды (свет, температура) о реальном времени суток, но они продолжаются даже при отсутствии сигналов.

Гомеостаз сна и бодрствования отслеживает вашу потребность во сне. Гомеостатическое влечение ко сну напоминает телу о сне через определенное время и регулирует интенсивность сна.Это стремление к сну усиливается каждый час, когда вы бодрствуете, и заставляет вас спать дольше и глубже после периода недосыпания.

Факторы, которые влияют на ваши потребности во сне и бодрствовании, включают медицинские условия, лекарства, стресс, среду сна, а также то, что вы едите и пьете. Возможно, наибольшее влияние оказывает воздействие света. Специализированные клетки сетчатки ваших глаз обрабатывают свет и сообщают мозгу, день сейчас или ночь, и могут продвигать или задерживать наш цикл сна-бодрствования.Воздействие света может затруднить засыпание и возвращение в сон после пробуждения.

Работникам ночной смены часто трудно засыпать, когда они ложатся спать, а также им трудно бодрствовать на работе, потому что их естественный циркадный ритм и цикл сна-бодрствования нарушены. В случае смены часовых поясов циркадные ритмы не синхронизируются с временем суток, когда люди летят в другой часовой пояс, что создает несоответствие между их внутренними часами и реальными часами.

верх

Сколько вам нужно сна?

Ваша потребность во сне и режим сна меняются с возрастом, но это значительно различается у людей одного возраста.Не существует волшебного «количества часов сна», подходящего для всех людей одного возраста. Первоначально младенцы спят от 16 до 18 часов в день, что может ускорить рост и развитие (особенно мозга). Детям школьного возраста и подросткам в среднем требуется около 9,5 часов сна в сутки. Большинству взрослых требуется 7-9 часов сна в сутки, но после 60 лет ночной сон, как правило, короче, легче и прерывается множественными пробуждениями. Пожилые люди также чаще принимают лекарства, которые мешают спать.

В целом люди спят меньше, чем им необходимо, из-за более продолжительного рабочего дня и наличия круглосуточных развлечений и других занятий.

Многие люди считают, что они могут «наверстать упущенное» из-за недосыпания в выходные, но, в зависимости от того, насколько они недосыпают, более продолжительный сон в выходные может оказаться недостаточным.

верх

Мечтать

Все мечтают. Каждую ночь вы проводите сновидения около 2 часов, но не можете вспомнить большую часть своих снов.Его точное предназначение неизвестно, но сновидения могут помочь вам справиться со своими эмоциями. События дня часто вторгаются в ваши мысли во время сна, и люди, страдающие от стресса или беспокойства, чаще видят пугающие сны. Сны можно наблюдать на всех стадиях сна, но обычно они наиболее ярки во время быстрого сна. Некоторые люди видят сны в цвете, а другие вспоминают только черно-белые сны.

верх

Роль генов и нейротрансмиттеров

Химические сигналы сна

Кластеры нейронов, способствующих сну, во многих частях мозга становятся более активными, когда мы готовимся ко сну.Химические вещества, передающие нервные сигналы, называемые нейротрансмиттерами, могут «выключать» или ослаблять активность клеток, которые сигнализируют о возбуждении или расслаблении. ГАМК связана со сном, расслаблением мышц и седативным действием. Норэпинефрин и орексин (также называемые гипокретином) поддерживают активность некоторых частей мозга, пока мы бодрствуем. Другие нейротрансмиттеры, которые формируют сон и бодрствование, включают ацетилхолин, гистамин, адреналин, кортизол и серотонин.

Гены и сон

Гены могут играть важную роль в том, сколько нам нужно сна.Ученые идентифицировали несколько генов, связанных с нарушениями сна и сна, в том числе гены, контролирующие возбудимость нейронов, и гены «часов», такие как Per , tim и Cry , которые влияют на наши циркадные ритмы и время сна. . Полногеномные исследования ассоциации выявили участки на различных хромосомах, которые увеличивают нашу восприимчивость к нарушениям сна. Кроме того, различные гены были идентифицированы с такими нарушениями сна, как семейное расширенное расстройство фазы сна, нарколепсия и синдром беспокойных ног.Некоторые гены, экспрессируемые в коре головного мозга и других областях мозга, изменяют уровень своей экспрессии между сном и бодрствованием. Несколько генетических моделей, включая червя, плодовую муху и рыбок данио, помогают ученым идентифицировать молекулярные механизмы и генетические варианты, участвующие в нормальном сне и нарушениях сна. Дополнительные исследования позволят лучше понять унаследованный режим сна и риски циркадных расстройств и нарушений сна.

Исследования сна

Ваш лечащий врач может порекомендовать пройти полисомнограмму или другой тест для диагностики нарушения сна.Полисомнограмма обычно предполагает ночевку в лаборатории сна или центре сна. Он записывает ваше дыхание, уровень кислорода, движения глаз и конечностей, частоту сердечных сокращений и мозговые волны в течение ночи. Ваш сон также записывается на видео и аудио. Эти данные могут помочь специалисту по сну определить, правильно ли вы проходите различные стадии сна. Результаты могут быть использованы для разработки плана лечения или определения необходимости дальнейших анализов.

верх

Отслеживание сна с помощью интеллектуальной технологии

Миллионы людей используют приложения для смартфонов, прикроватные мониторы и носимые предметы (включая браслеты, умные часы и повязки на голову) для неформального сбора и анализа данных о своем сне.Интеллектуальная технология может записывать звуки и движения во время сна, вести журнал часов сна, а также контролировать сердцебиение и дыхание. С помощью сопутствующего приложения данные с некоторых устройств можно синхронизировать со смартфоном или планшетом или загрузить на ПК. Другие приложения и устройства издают белый шум, излучают свет, стимулирующий выработку мелатонина, и используют легкую вибрацию, чтобы помочь нам спать и просыпаться.

верх

Советы, как хорошо выспаться

Хороший сон полезен для вашего здоровья.Вот несколько советов, как улучшить сон:

Установите расписание - ложитесь спать и просыпайтесь в одно и то же время каждый день.

Делайте упражнения от 20 до 30 минут в день, но не позднее, чем за несколько часов до сна.

Избегайте кофеина и никотина в конце дня и алкогольных напитков перед сном.

Расслабьтесь перед сном - попробуйте теплую ванну, почитайте или другой расслабляющий режим.

Создайте комнату для сна - избегайте яркого света и громких звуков, поддерживайте в комнате комфортную температуру, не смотрите телевизор и не ставьте компьютер в спальне.

Не ложись спать без сна. Если вы не можете заснуть, займитесь чем-нибудь другим, например, читайте или слушайте музыку, пока не почувствуете усталость.

Обратитесь к врачу, если у вас проблемы со сном или вы чувствуете необычную усталость в течение дня. Большинство нарушений сна поддается эффективному лечению.

верх

Надежда через исследования

Ученые продолжают изучать функцию и регуляцию сна. Ключевым направлением исследований является понимание рисков, связанных с хроническим недосыпанием, и взаимосвязи между сном и болезнью.Люди, которые хронически недосыпают, чаще страдают избыточным весом, инсультами и сердечно-сосудистыми заболеваниями, инфекциями и некоторыми видами рака, чем те, кто высыпается. Нарушения сна часто встречаются у людей с возрастными неврологическими расстройствами, такими как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона. Остается много загадок о связи между сном и этими проблемами со здоровьем. Приводит ли недосыпание к определенным нарушениям или определенные заболевания вызывают недосыпание? Эти и многие другие вопросы о сне представляют собой передовые рубежи исследований сна.

Где я могу получить дополнительную информацию?

Для получения информации о других неврологических расстройствах или исследовательских программах, финансируемых Национальным институтом неврологических расстройств и инсульта, свяжитесь с Институтом мозговых ресурсов и информационной сети (BRAIN) по телефону:

BRAIN
P.O. Box 5801
Bethesda, MD 20824
(800) 352-9424
www.ninds.nih.gov

верх

Подготовлено:
Офис по связям с общественностью
Национальный институт неврологических расстройств и инсульта
Национальные институты здравоохранения
Bethesda, MD 20892

Публикация NIH No.17-3440c

Материалы

NINDS, связанные со здоровьем, предоставляются только в информационных целях и не обязательно представляют собой поддержку или официальную позицию Национального института неврологических расстройств и инсульта или любого другого федерального агентства. Консультации по лечению или уходу за отдельным пациентом следует получать после консультации с врачом, который обследовал этого пациента или знаком с историей болезни этого пациента.

Вся информация, подготовленная NINDS, находится в открытом доступе и может свободно копироваться.Благодарность NINDS или NIH приветствуется.

4 стадии сна (циклы медленного и быстрого сна)

Во время сна ваш мозг проходит четыре стадии сна.

  • Стадии с 1 по 3 - это то, что считается сном с небыстрым движением глаз (NREM), , также известным как спокойный сон.
  • Стадия 4 - это сон с быстрым движением глаз (REM) , также известный как активный сон или парадоксальный сон.

У каждого есть уникальная функция и роль в поддержании общей когнитивной деятельности вашего мозга.Некоторые этапы также связаны с физическим ремонтом, который сохраняет ваше здоровье и готовит вас к следующему дню.

Весь цикл сна повторяется несколько раз за ночь, причем каждая последующая стадия REM увеличивает продолжительность и глубину сна.

В этой статье рассматриваются основы цикла сна, что происходит, когда наступает каждая стадия сна, и что может повлиять на вашу способность проходить эти стадии должным образом.

Verywell / JR Би

Вход в спящий режим

Используя электроэнцефалограмму (ЭЭГ), неинвазивный тест, который регистрирует активность мозга, ученые могут увидеть, как мозг участвует в различных умственных действиях, когда человек засыпает и засыпает.

Во время самых ранних фаз сна вы все еще относительно бодрствуете и бодрствуете. В это время мозг производит так называемые бета-волны - небольшие и быстрые мозговые волны, которые означают, что мозг активен и занят.

Когда мозг начинает расслабляться и замедляться, он загорается альфа-волнами. Во время этого перехода в глубокий сон вы можете испытывать странные и яркие ощущения, известные как гипнагогические галлюцинации.

Распространенные примеры этого явления включают ощущение падения или когда вы слышите, как кто-то зовет вас по имени.

Также есть миоклонический толчок; если вы когда-либо внезапно испугались без всякой причины, значит, вы испытали это.

Разве не существует 5 стадий сна?

Сон раньше делился на пять различных стадий, но в 2007 году это было изменено Американской академией медицины сна (AASM).

NREM Этап 1

Первая стадия цикла сна - это переходный период между бодрствованием и сном.

Если вы разбудите кого-нибудь на этом этапе, он может сообщить, что на самом деле не спал.

Во время сна 1 стадии:

  • Ваш мозг замедляется
  • Ваше сердцебиение, движения глаз и дыхание замедляются вместе с ним
  • Ваше тело расслабляется, и ваши мышцы могут подергиваться

Этот короткий период сна длится от пяти до 10 минут. В это время мозг все еще довольно активен и производит тета-волны высокой амплитуды, которые представляют собой медленные мозговые волны, возникающие в основном в лобной доле мозга.

NREM Этап 2

По данным Американского фонда сна, люди тратят примерно 50% своего общего времени на сон во время стадии 2 NREM, которая длится около 20 минут за цикл.

Во время второго этапа сна:

  • Вы перестаете осознавать свое окружение
  • Температура вашего тела упала
  • Ваши глаза останавливаются
  • Ваше дыхание и частота сердечных сокращений стали более регулярными

Мозг также начинает производить всплески быстрой ритмичной активности мозговых волн, которые известны как веретена сна. Считается, что они являются особенностью консолидации памяти - когда ваш мозг собирает, обрабатывает и фильтрует новые воспоминания, которые вы приобрели накануне.

В то время как это происходит, ваше тело замедляется в подготовке к фазе 3 NREM-сна и REM-сну - стадиям глубокого сна, когда мозг и тело восстанавливаются, восстанавливаются и сбрасываются на следующий день.

NREM Этап 3

Глубокие медленные мозговые волны, известные как дельта-волны, начинают появляться во время 3-й стадии медленного сна - стадии, которая также называется дельта-сном. Это период глубокого сна, когда любой шум или деятельность в окружающей среде могут не разбудить спящего.

Получение достаточного количества сна на стадии 3 NREM позволит вам почувствовать себя отдохнувшим на следующий день.

Во время фазы 3 медленной фазы сна:

  • Ваши мышцы полностью расслаблены
  • У вас падает артериальное давление и замедляется дыхание
  • Вы погружаетесь в самый глубокий сон

Именно во время этой стадии глубокого сна ваше тело начинает физический ремонт.

Тем временем ваш мозг объединяет декларативные воспоминания - например, общие знания, факты или статистику, личный опыт и другие вещи, которые вы узнали.

Быстрый сон

Пока ваш мозг возбуждается умственной деятельностью во время быстрого сна, четвертой стадии сна, ваши произвольные мышцы обездвиживаются.

Именно на этой стадии активность вашего мозга больше всего напоминает его активность в часы бодрствования. Однако ваше тело временно парализовано - это хорошо, поскольку это мешает вам реализовать свои мечты.

Быстрый сон начинается примерно через 90 минут после засыпания. В настоящее время:

  • Ваш мозг загорается от активности
  • Ваше тело расслаблено и обездвижено
  • Ваше дыхание учащенное и нерегулярное
  • Ваши глаза быстро двигаются
  • Ты мечтаешь

Как и на этапе 3, консолидация памяти также происходит во время быстрого сна.Однако считается, что REM-сон - это когда эмоции и эмоциональные воспоминания обрабатываются и сохраняются.

Ваш мозг также использует это время для закрепления информации в памяти, что делает его важным этапом обучения.

Ремонтные работы в стадии выполнения

Во время глубокого сна (стадия 3 и REM) ваши клетки восстанавливаются и восстанавливаются, а гормоны выделяются, чтобы способствовать росту костей и мышц. Ваше тело также использует глубокий сон для укрепления иммунитета, чтобы вы могли бороться с болезнями и инфекциями.

Последовательность стадий сна

Важно понимать, что сон не проходит через четыре стадии в идеальной последовательности.

Когда вы спите всю ночь без перерывов, стадии прогрессируют следующим образом:

  1. Сон начинается с фазы 1 медленной фазы сна.
  2. Этап 1 NREM переходит в этап 2 NREM.
  3. За стадией 2 NREM следует стадия 3 NREM.
  4. Затем повторяется этап 2 NREM.
  5. Наконец, вы находитесь в фазе быстрого сна.

После того, как REM-сон закончился, тело обычно возвращается к стадии 2 NREM, прежде чем снова начать цикл.

Время, затрачиваемое на каждую стадию, меняется в течение ночи по мере повторения цикла (всего в четыре-пять раз).

Архитектура сна относится к точным циклам и стадиям, которые человек переживает за ночь. Специалист по сну может показать вам эту информацию на так называемой гипнограмме - графике, полученном с помощью ЭЭГ.

Что может прервать ваш цикл

Прерванный сон - это термин, используемый для описания непостоянного сна в течение ночи.Когда это происходит, ваш цикл сна может быть нарушен. Стадия незавершенного сна может быть прервана, а цикл может повториться до завершения.

Есть ряд проблем, которые могут нарушить ваш цикл сна. В зависимости от того, какой из них задействован, это может происходить время от времени или на постоянной основе.

Некоторые факторы, которые связаны с прерыванием сна и, следовательно, могут повлиять на его стадии, включают:

  • Пожилой возраст: Сон естественным образом становится легче, и вас легче просыпать.
  • Ноктурия: Часто просыпается с позывом к мочеиспусканию
  • Расстройства сна , включая обструктивное апноэ во сне (дыхание, которое останавливается и начинается во время сна) и синдром беспокойных ног (сильное ощущение необходимости пошевелить ногами)
  • Боль: Проблемы с засыпанием или засыпанием из-за острых или хронических болевых состояний, таких как фибромиалгия
  • Расстройства настроения , такие как депрессия и биполярное расстройство
  • Другие состояния здоровья , включая болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, ожирение, болезни сердца и астму
  • Образ жизни: Небольшие упражнения / отсутствие физических упражнений, курение сигарет, чрезмерное потребление кофеина, чрезмерное употребление алкоголя

Каждый раз, когда у вас возникают проблемы с засыпанием или засыпанием ночью, это влияет на ваш цикл сна.

Сводка

По мере того, как ваше тело проходит четыре стадии цикла сна, оно проходит через различные биологические процессы, которые влияют на вашу температуру, дыхание, клетки и мышцы.

Все это время ваш мозг занят формированием, организацией и хранением воспоминаний.

Со временем недосыпание и чередование четырех этапов должным образом могут вызвать проблемы со здоровьем и проблемы со следующим:

  • Обучение и концентрация
  • Творчество
  • Принятие рациональных решений
  • Решение проблем
  • Вызов воспоминаний или информации
  • Как контролировать свои эмоции или поведение

Слово Verywell

Важно не просто спать по семь-девять часов в сутки, но и обеспечить непрерывный качественный сон, который позволит вашему организму извлечь пользу из каждого из этих четырех этапов.

Если вы испытываете что-либо из следующего, запишитесь на прием к врачу, так как вы, возможно, не высыпаетесь, как вам нужно:

  • У вас проблемы с засыпанием по крайней мере три ночи в неделю
  • Вы регулярно просыпаетесь без чувств
  • Ваша дневная деятельность зависит от усталости или умственной активности
  • Вам часто нужно вздремнуть, чтобы пережить день
  • Ваш партнер по сну сказал вам, что вы храпите или задыхаетесь, когда спите
  • Недостаток сна влияет на ваше психическое благополучие

Разгадка, почему мы спим: количественный анализ показывает резкий переход от нейронной реорганизации к восстановлению на раннем этапе развития

Abstract

Сон выполняет разные функции, в первую очередь восстановление нейронов, очистку метаболитов и реорганизацию цепей.Тем не менее, относительная важность остается предметом горячих споров. Здесь мы создаем новую механистическую основу для понимания и прогнозирования изменений сна в онтогенезе и филогенезе. Мы используем эту теорию, чтобы количественно различать сон, используемый для реорганизации нервной системы, и ее восстановление. Наши результаты показывают резкий переход от 2 до 3 лет у людей. В частности, наши результаты показывают, что различия в сне в зависимости от филогении и в позднем онтогенезе (после 2 или 3 лет у людей) в первую очередь связаны с функционированием сна для восстановления или очищения, в то время как изменения сна во время раннего онтогенеза (до 2 или 3 лет) в первую очередь поддержка нейронной реорганизации и обучения.Более того, наш анализ показывает, что нейропластическая реорганизация происходит в основном во время быстрого сна, но не во время медленного сна. Этот переходный период развития предполагает сложное взаимодействие между ограничениями сна, связанными с развитием и эволюцией.

ВВЕДЕНИЕ

Распространенность сна во время развития и во всем животном мире предполагает, что это биологический процесс, необходимый для выживания. Хотя мы проводим примерно треть нашей жизни во сне, его явная физиологическая и эволюционная функция остается неясной, и выдвигается множество гипотез.Две из ведущих гипотез состоят в том, что сон обеспечивает (i) восстановление и очистку, необходимые для коррекции и предотвращения повреждения нейронов ( 1 - 7 ) и (ii) реорганизацию нейронов, необходимую для обучения и синаптического гомеостаза ( 8 - 13 ). Эти гипотезы убедительны, потому что ни один из этих процессов не может быть легко достигнут в состоянии бодрствования, и есть подтверждающие эмпирические доказательства того, что они происходят во время сна.

Например, длительное недосыпание может привести к смерти у крыс ( 14 ), собак ( 15 ), плодовых мух ( 16 ) и даже людей ( 17 ).Считается, что эти крайние случаи возникают в результате повреждения нейронных клеток, вызванного метаболическими процессами, которые обычно можно исправить путем удаления повреждающих агентов и восстановления, которое происходит в основном во время сна ( 2 , 5 ). Более того, недавняя гипотеза, связанная с повреждением нейронов в результате метаболических процессов, заключается в том, что сон управляет метаболическим очищением мозга ( 2 ). Поскольку в головном мозге отсутствует проникающая лимфатическая система, спинномозговая жидкость рециркулирует через мозг и удаляет интерстициальные белки, вероятно, через менингеальные лимфатические сосуды ( 18 ).Кроме того, концентрация β-амилоида (Aβ) выше в состоянии бодрствования, чем во время сна, что позволяет предположить, что бодрствование связано с производством (Aβ) ( 3 ), в то время как сон связан с его клиренсом. Эта точка зрения также подтверждается увеличением на 60% интерстициального пространства, связанного со сном ( 2 ).

Есть также существенные и прямые доказательства того, что сон способствует нейропластической реорганизации, связанной с обучением и консолидацией памяти, а также регулирует изменение масштаба синапсов.Например, последовательности срабатывания нейронов, которые кодируют пространственные карты, полученные в периоды бодрствования, воспроизводятся во время сна ( 11 , 19 - 21 ). Кроме того, сон способствует росту синапсов, связанных с обучением, а также гомеостатическому ослаблению и сокращению редко используемых синапсов ( 12 ). В более общем плане, два недавних исследования демонстрируют, что сон регулирует цикл белков, связанных с синаптическим функционированием ( 22 , 23 ).

Сравнительные исследования, исследования развития, физиологические исследования и исследования на людях были плодотворно использованы для ответа на вопросы о природе сна.Однако, поскольку данные редко анализируются таким образом, чтобы связывать их с математическими моделями или количественными прогнозами, выводы о функции сна продолжали развиваться медленно. В этом контексте мы разрабатываем общую теорию функции сна, которая обеспечивает основу для решения нескольких фундаментальных вопросов, таких как относительная роль восстановления и реорганизации во время сна? И меняются ли они в процессе онтогенетического развития?

Важным количественным наблюдением является то, что время сна систематически уменьшается с увеличением массы тела у млекопитающих ( 1 , 24 ).Более того, часть времени, проведенного в сне с быстрыми движениями глаз (REM) (также называемом активным сном), не зависит от массы мозга или тела ( 24 ). Поскольку увеличение массы тела сильно коррелирует со снижением удельной скорости метаболизма (т. Е. Скорости метаболизма на единицу массы) и, следовательно, со снижением скорости клеточного повреждения, это убедительно свидетельствует о том, что у более крупных животных для восстановления и поддержания жизни требуется меньше времени. . Эти эмпирические наблюдения привели двоих из нас ( 24 ) к разработке количественной механистической теории для понимания происхождения и функции сна у разных видов, основанной на центральной роли метаболизма как в повреждении, так и в восстановлении.В этой работе был предложен новый анализ эмпирических данных о размере мозга и скорости метаболизма мозга, которые нелинейно зависят от размера тела [с показателем примерно 3/4; ( 24 )] и показали, что размер мозга и скорость метаболизма в нем являются лучшими предикторами времени сна, чем размер тела. Это явилось убедительным доказательством того, что сон в первую очередь связан с восстановлением мозга, а не с другими частями тела. В частности, мы предсказали, что отношение времени сна к времени бодрствования должно уменьшаться с увеличением размера мозга по степенному закону с показателем -14 и, следовательно, оно должно уменьшаться с увеличением веса тела с показателем -16, что хорошо согласуется с данные.Коэффициент масштабирования -14 для размера мозга соответствует тому же масштабированию, что и массовая скорость метаболизма в головном мозге. Теория также дает количественное понимание того, почему пропорция быстрого сна не меняется в зависимости от массы мозга или тела.

Основная цель этой статьи - ответить на интригующий вопрос о том, сохраняются ли эти общие отношения продолжительности сна во время роста, подразумевая, что онтогенез повторяет филогенез, или возникают ли новые паттерны во время развития, отражающие другое динамическое происхождение сна.Более того, как в процессе развития, так и у разных видов время сна систематически уменьшается с увеличением размера мозга и тела. Но делают ли они это с одинаковой скоростью? И связаны ли они с одной и той же глубинной динамикой? Если появляются новые паттерны, что они говорят о неврологическом развитии и росте мозга? Чтобы ответить на эти вопросы, мы выводим количественную онтогенетическую модель сна для разных видов, которая объединяет онтогенез и филогению в единую структуру, и используем эту модель для анализа данных о сне человека от рождения до взрослого человека.Мы сравниваем наши новые результаты с предыдущими эмпирическими и теоретическими результатами о том, как сон меняется в зависимости от филогенеза, чтобы спросить, можно ли объяснить, почему мышь спит примерно в пять раз больше, чем кит, также могут быть использованы для объяснения того, почему младенцы спят примерно в два раза дольше, чем взрослые.

Хотя предыдущие исследования сосредоточены на общем времени сна, на том, как оно распределяется между быстрым движением глаз и небыстрым движением глаз (NREM), и как они меняются во время роста ( 25 , 26 ), мы не знаем о каких-либо систематических количественных показателях. механистические модели того, как и почему они меняются по мере взросления детей.Здесь мы объединяем наиболее полные опубликованные данные о сне на протяжении всего человеческого развития и у разных видов с новой механистической моделью, чтобы прояснить функцию сна, показать, как она заметно меняется во время раннего роста, и показать, как это связано с развитием мозга.

В следующем разделе мы разрабатываем структуру для моделирования нейрональной репарации / клиренса и реорганизации метаболитов во время сна и показываем, как скорость метаболизма мозга зависит от количества синаптических связей между нейронами.Более того, мы предлагаем общую количественную модель того, как онтогенетически изменяется время сна в зависимости от массы мозга. Затем мы описываем источники и сбор наших данных, а также статистические и численные методы анализа данных. Мы сопоставляем и интегрируем данные об общем времени сна, времени быстрого сна, массе мозга, массе тела, скорости мозгового метаболизма и плотности синапсов на основе систематического обзора литературы. Результирующий набор данных охватывает возраст от 0 до 15 лет и в совокупности представляет около 400 точек данных.Затем мы используем эмпирические данные, чтобы найти паттерны сна в онтогенезе, сравнить их с филогенетическими паттернами и проверить предсказания нашей теоретической основы. Поступая таким образом, мы:

1) разрабатываем отдельные количественные теории как для восстановления / клиренса нейронов, так и для реорганизации нейронов;

2) использовать обширные данные о сне и мозге человека от рождения до взрослого, чтобы четко проверить и различить эти теории;

3) убедительно свидетельствуют об очень резком переходе около 2.В возрасте 4 лет основная цель сна - от перестройки нервной системы, которая происходит во время цикла активного сна / REM на раннем этапе развития, до восстановления нейронов и выведения метаболитов на поздних этапах развития.

Наконец, мы объясняем наши выводы и обсуждаем оставшиеся вопросы и будущие направления.

Структура для прогнозирования времени сна и тестирования функций сна

Наша концептуальная, количественная структура того, как сон изменяется по мере увеличения размера и возраста мозга в процессе развития, основана на ключевых гипотезах о доминирующей функции сна, заключающейся в восстановлении / очищении и / или восстановлении нейронов. или реорганизация.Мы объясняем простые математические эквиваленты, которые приводят к конкретным базовым прогнозам для показателей масштабирования, которые инкапсулируют, как отношения REM, NREM и общего времени сна изменяются с размером мозга.

Теория сна для восстановления нервной системы . Ранее мы построили математическую теорию, которая фокусировалась на восстановлении нейронов в мозге взрослых и эмпирически проверили ряд прогнозов того, как характерные времена для сна меняются в зависимости от размера мозга и тела у разных видов ( 24 ).Теория, которую мы сначала кратко рассмотрим, была подтверждена экспериментами и результатами последних нескольких лет ( 2 ). Уже давно постулируется, и появляется все больше эмпирических и теоретических доказательств в пользу этого, что восстановление нейронов или удаление метаболических отходов является важной функцией сна. Одна из теорий, например, предполагает, что сон играет роль регулирования окислительного стресса в головном мозге, восстанавливая и восстанавливая нейроны, поврежденные этим окислительным стрессом ( 7 ).Также было обнаружено, что производство окислителей в мозге во время бодрствования способствует сну ( 27 ).

Основа нашей теории состоит в том, что общая сумма нанесенного ущерба и / или накопление повреждающих агентов во время бодрствования должно быть обращено вспять или нейтрализовано восстановлением во время сна. В отличие от других органов, для правильного восстановления неврологических повреждений крайне важно обеспечить непрерывную функциональность всего организма. Общий ущерб, наносимый во время бодрствования, пропорционален удельной скорости метаболизма мозга, B b (фактически, средняя скорость метаболизма клетки), умноженной на общее время бодрствования, t А .Чтобы противодействовать этому, общий объем восстановления или очистки, выполненный во время сна, представляет собой плотность мощности, P R , выделенную для восстановления или очистки во время сна, умноженную на общий объем мозга V b (∝ M b ) и общее время сна t S . Предполагая, что почти все повреждения должны быть восстановлены или устранены для того, чтобы мозг продолжал нормально функционировать и с высокой точностью на протяжении всего роста и взрослой жизни, общее повреждение или накопление повреждающих агентов должно быть уравновешено полным восстановлением или удалением.Это приводит к TotStA = cPRBbMb∝BbMb∝Mbα − 1 (1), где c - константа, которая включает эффективность процессов восстановления вместе с долей скорости метаболизма, которая приводит к повреждению через свободные радикалы, метаболические отходы или повреждение сосудов. P R - это местное количество клеток, которое, как предполагается, не зависит от размера тела или мозга. Следовательно, прогнозируемый масштабный показатель времени сна полностью определяется масштабированием скорости метаболизма мозга, Bb∝Mbα, и, следовательно, его масштабным показателем, α.Для простоты здесь мы также предположили, что все повреждения или накопления повреждающих агентов происходят во время бодрствования и что все восстановление и удаление происходит во время сна. Эту теорию можно просто обобщить, чтобы включить повреждение во время сна и, таким образом, показать, что доминирующие отношения масштабирования не меняются. Это приводит к оценке, что частота повреждений во время сна составляет примерно 1/3 от повреждений во время бодрствования ( 24 ).

Уравнение 1 предсказывает, что отношение времени сна к времени бодрствования следует простой зависимости степенного закона, которая хорошо подтверждается данными ниже.Теория предсказывает, что время сна, t S , само по себе не подчиняется чисто степенному закону в отношении размера мозга. Скорее всего, это соотношение времени сна и времени бодрствования или времени быстрого сна (раздел S3). Из-за этой функциональной формы традиционные графики в литературе для t S или ln ( t S ) в зависимости от ln ( M b ) будут иметь гораздо большую дисперсию, чем для соответствующих соотношений. и быть намного сложнее для интерпретации.

Другое ключевое предсказание этой теории, основанное на репарации нейронов, - это инвариантность доли REM sleeptRtS∝Mb0 (2)

Эта закономерность строго сохраняется для разных видов ( 24 ). Следовательно, проверка того, остается ли он действительным во время развития, поможет выявить, вызван ли сон во время роста в первую очередь восстановлением нейронов или какой-либо другой функцией, такой как реорганизация нейронов.

Теория сна для перестройки нейронов . На раннем этапе развития мозг претерпевает значительные изменения в размере, архитектуре и клеточном составе.Одно из основных изменений - синаптическая пластичность, которая максимальна во время раннего развития, после чего снижается до исходного взрослого уровня ( 28 ). Это соответствует нервной реорганизации, развитию соматокортикальных путей и сокращению, которые лежат в основе зависимой от опыта пластичности и обучения, необходимых для поведения взрослых ( 29 ). Сон необходим для консолидации и оптимизации обучения и управляет лежащими в основе синаптическими процессами, включая формирование, определение размера и сокращение синапсов ( 12 , 13 ).

Теперь мы разрабатываем теорию тех аспектов нейронной реорганизации, которые связаны со сном, сосредоточив внимание на фундаментальной потребности в обработке информации. По аналогии с теорией восстановления, в основе теории лежит учет и уравновешивание скорости информации, воспринимаемой телом, со скоростью, с которой она обрабатывается мозгом. Ключевым компонентом этой модели является то, что объем информации, которую необходимо обработать, воспринимается всем телом, потому что стимулы поступают от всех частей тела через боль, тепло, холод, давление и т. Д.С другой стороны, количество вводимых данных, которые могут быть обработаны, ограничено мозгом и его скоростью метаболизма: B b . Скорость метаболизма мозга задает темп синаптических изменений, которые включают информацию, собранную периферической нервной системой. Это важное понимание того, что ввод информации связан со всем телом, тогда как ее обработка локализована в головном мозге, приводит к несоответствию масштабирования всех процессов сна, поскольку размер мозга и скорость метаболизма мозга нелинейно и по-разному зависят от размера тела. и скорость обмена веществ в организме - B (раздел S4) ( 30 ).

Основной вопрос заключается в том, происходят ли синаптическая пластичность и обработка информации во время только одной или обеих из двух основных стадий сна: NREM и REM. Исследования показывают, что оба они важны для обучения и памяти, хотя их относительные роли остаются предметом интенсивных дискуссий ( 31 - 34 ). Данные свидетельствуют о том, что REM может быть больше связан с изменениями локальной цепи, отражающими консолидацию памяти, в то время как во время NREM может доминировать глобальный синаптический гомеостаз и межрегиональная передача памяти ( 13 , 34 ).Другие данные ( 33 , 35 , 36 ) предполагают, что синаптическая обрезка и повторное соединение в основном происходят во время быстрого сна, в то время как другие результаты и аргументы утверждают, что медленный сон наступает тогда, когда происходит обрезка и реорганизация ( 31 ).

Принимая во внимание это противоречие, мы делаем отдельные прогнозы, предполагая примат REM или NREM сна для нейронной реорганизации. Следовательно, наша теория предоставляет количественный тест и средство для различения этих двух противоположных гипотез важности быстрого сна по сравнению с медленным сном путем анализа данных о сне в процессе развития.Для простоты мы представляем наши уравнения в терминах быстрого сна, поскольку прогнозы NREM получены путем простой замены NREM на REM повсюду в следующих уравнениях.

Предполагая, что (i) локальная реорганизация нейронов, связанная с изменениями в синаптической плотности, в первую очередь происходит во время быстрого сна, (ii) идеализированный синаптогенез происходит равномерно по всему мозгу, и (iii) обмен информацией напрямую связан с использованием энергии, мы связываем количество информации, воспринимаемой телом во время бодрствования, когда организм подвергается воздействию множества стимулов, количество которых обрабатывается мозгом во время сна.

Определение Δ E I → σ как энергия, необходимая для преобразования единицы информации, полученной сенсорными системами, в синаптические изменения в головном мозге, и f I как часть общей скорости метаболизма, необходимой для воспринимая эту информацию, информация передается в мозг со скоростью, задаваемой ( f I B ) / Δ E I → σ . Следовательно, общий объем информации, генерируемой во время бодрствования, пропорционален ( f I Bt A ) / Δ E I → σ .

Эта информация должна обрабатываться синапсами во время сна ( 37 ). В среднем каждый синапс обрабатывает информацию со скоростью ν, которая, как и все процессы, непосредственно связанные с метаболизмом мозга, должна масштабироваться обратно пропорционально его удельной скорости метаболизма B b / M b , т. Е. , обратно пропорционально скорости клеточного метаболизма ( 24 ). Если предположить, что локальные синаптические изменения происходят во время быстрого сна, t R , общая обработанная информация составит N σ t R ν ∝ N σ B b t R / M b , где N σ - общее количество синапсов в головном мозге.Мы пренебрегаем терминами, относящимися к формированию и сокращению синапсов в рамках одного и того же цикла сна и бодрствования, потому что это число будет очень маленьким в такой относительно короткий период времени. Наконец, приравняв информацию, обрабатываемую во время сна, к информации, полученной во время бодрствования, и изменив условия, мы имеем tRtA∝fIΔEI → σBMbBbNσ (3)

Чтобы определить, как это соотношение масштабируется с размером мозга и тела, мы сначала признаем, что параметры f I и Δ E I → σ представляют энергии и проценты, которые обычно инвариантны по отношению к размеру, в отличие от масштабирования биологических скоростей и времен ( 38 ).Чтобы выразить наш результат в терминах размера мозга, M b , отметим, что у разных видов ( 24 ) и на протяжении всего развития (рис. S1) размер мозга нелинейно масштабируется с размером тела примерно M b. M 3/4 . Комбинируя это с каноническим аллометрическим соотношением для скорости метаболизма всего тела, B M 3/4 (действительно в течение онтогенеза), дает B M b .В следующем разделе мы дополнительно утверждаем, что N σ B b , тем самым прогнозируя масштабирование отношения времени быстрого сна к времени бодрствования tRtA∝Mb2Bb2∝Mb2 (1 − α) (4), где α - коэффициент масштабирования, который связывает скорость метаболизма мозга с размером мозга. Это может быть повторно выражено в терминах отношения времени быстрого сна к общему времени сна [которое инвариантно для разных видов ( 24 )] tRtS∝tRtAtAtS∝Mb2 (1-α) tAtS (5)

Таким образом, эмпирическое определение о том, как соотношение t A / t S масштабируется с размером мозга, обеспечивая предсказание доли времени, проведенного в REM-сне в процессе развития.Как мы покажем ниже, эти отношения обеспечивают хорошее описание данных и важную проверку теории. Кроме того, просто переключая время сна NREM, t NR , на время сна REM, t R , в приведенных выше уравнениях, мы также получаем прогноз для дополнительного случая, который предполагает приоритет сна NREM для нейронная реорганизация и обработка информации. Это будет заметно отличаться и отличаться от прогнозов для быстрого сна, таким образом обеспечивая четкую индикацию того, когда эти процессы происходят во время цикла сна.

Изменения в развитии мозгового метаболизма, синапсов и белого вещества . Теория восстановления и реорганизации нейронов, разработанная выше, в основном определяется скоростью метаболизма мозга. Чтобы сделать масштабные соотношения для сна полностью предсказуемыми, единственное, что остается неизвестным, - это показатель масштабирования α, который связывает скорость метаболизма мозга с размером мозга. У всех видов мозг можно рассматривать как почти автономный орган с собственной сосудистой системой, снабжаемой в основном единственной сонной артерией, почти так же, как сосудистая система всего тела снабжается энергией через единственную аорту.После теоретического вывода масштабной зависимости скорости метаболизма для всего тела, это предсказывает Bb∝Mb3 / 4, что согласуется с данными для взрослых млекопитающих ( 24 ).

Однако во время раннего онтогенеза мозг претерпевает быстрые изменения в размере и синаптогенезе, что требует ослабления оптимизации мощности и других ограничений, которые определяют, как скорость метаболизма увеличивается с размером для зрелых организмов. Следовательно, каноническая теория масштабирования скорости метаболизма должна быть переформулирована, чтобы мозг осознал, что онтогенез может не повторять филогенез.Передача нейронных сигналов и вычисления в мозге чрезвычайно дороги, на их долю приходится от 80 до 90% его метаболических затрат ( 39 , 40 ). Эти сигналы и вычисления реализуются посредством паттернов нейронных синаптических связей. Поэтому естественно сосредоточить внимание на количестве синапсов как на главном двигателе скорости метаболизма мозга, а не на количестве нейронов ( 28 ). Основная функция этих соединений - регулировать электрические сигналы через аксоны, которые передают информацию через нейронные сети, чтобы собирать и обрабатывать информацию, чтобы учиться и реагировать ( 41 ).Важно отметить, что, поскольку количество синапсов быстро увеличивается на раннем этапе развития, они вызывают ассоциированное увеличение глиальных клеток, которые также обладают высокой метаболической активностью. После этого первоначального увеличения количества синапсов они впоследствии отсекаются как часть процесса обучения и реорганизации в соответствии с принципом Хебба, согласно которому нейроны, которые активируются вместе, соединяются вместе.

Следовательно, скорость церебрального метаболизма на ранних стадиях развития пропорциональна общему количеству уже имеющихся синапсов плюс скорость, с которой необходимо подавать энергию для роста новых.Это согласуется с предыдущими работами, показывающими неизменность скорости церебрального метаболизма на синапс в процессе развития у млекопитающих. Поскольку большинство нейронов в мозге взрослого человека уже присутствует при рождении или вскоре после него, с очень медленным увеличением их числа во время развития и во взрослом возрасте ( 42 ), скорость метаболизма, посвященная существующим синапсам в любой момент времени, намного превышает что нужно было создать новые.

Увеличение числа синапсов после рождения в значительной степени представляет собой соединение ранее существовавших нейронов, дополнительно подчеркивая зависимость изменений скорости метаболизма от числа синапсов, а не от числа нейронов.

В результате мы прогнозируем, что скорость метаболизма в мозге должна масштабироваться приблизительно линейно с общим количеством синапсов или, что то же самое, что его массовая скорость метаболизма должна линейно масштабироваться с синаптической плотностью. Кроме того, после рождения увеличение массы мозга происходит в основном за счет увеличения глиальных клеток и массы нейронов в сером веществе, а также за счет миелинизации аксонов в белом веществе ( 43 ). Основная функция глиальных клеток - поддерживать синаптическую активность, поэтому увеличение белого вещества происходит за счет увеличения синаптической потребности.Аналогично, увеличение миелинизации отражает потребность в увеличении скорости и пропускной способности аксональной передачи информации по мере увеличения количества синапсов на аксон. Следовательно, мы ожидаем, что число синапсов будет приблизительно линейно масштабироваться с объемом белого вещества, V w Bb∝Nσ∝Vw∝Mbα (6) Nσ = ρσVbrain∝Mbrain0.39Mbrain0.91∝Mbrain1.3 (7)

Назад исследования среди видов показали, что объем белого вещества увеличивается сверхлинейно (коэффициент масштабирования> 1) с объемом серого вещества, V г , у разных видов ( 44 ).Если аналогичный результат сохраняется во время разработки, что мы проверяем ниже, это предсказывает сверхлинейное масштабирование (α> 1) скорости метаболизма мозга в зависимости от размера мозга. Этот результат означает, что скорость метаболизма в мозге на грамм ткани или на клетку фактически увеличивается во время развития, в отличие от всех других масштабных соотношений между скоростью метаболизма и размером мозга или тела.

Примирение между таким сверхлинейным масштабированием по развитию и сублинейным аллометрическим масштабированием по видам можно понять двояко.Во-первых, у взрослых количество связей линейно масштабируется с количеством нейронов у разных видов, представляя примерно постоянную синаптическую плотность взрослых, которая реализуется после завершения обрезки ( 45 ). Во-вторых, у взрослых количество нейронов в головном мозге нелинейно масштабируется примерно как 3/4 степени с размером мозга у разных видов ( 24 ).

Заметный фазовый переход функции сна, связанный с развитием мозга . Как обсуждается ниже, основной переход в развитии мозга ( 46 , 47 ) и росте происходит у людей в возрасте от 2 до 3 лет, что связано со стабилизацией синаптического роста и связности ( 28 , 45 , 48 , 49 ).Согласно нашей теории, сон неразрывно связан с развитием, функцией и скоростью метаболизма мозга. Следовательно, мы прогнозируем резкий и заметный переход в масштабировании функции сна примерно в этом возрасте. Такой переход отражает фундаментальное изменение в развитии мозга, которое происходит вскоре после пика синаптической плотности, когда паттерны связности в мозге начинают стабилизироваться. На этом этапе функция сна переходит от доминирования нервной реорганизации к нейронному ремонту и поддержанию.Поскольку прогнозируется, что доля быстрого сна изменяется с размером в режиме, когда нейронная реорганизация доминирует, но является инвариантной для нейронной репарации, мы можем ожидать классический фазовый переход, аналогичный тому, когда вода замерзает до льда. Математически это проявится как разрыв в первой производной аппроксимации. Ниже мы представляем анализ данных, чтобы подтвердить это замечательное предсказание и показать, что это происходит примерно в 2,4 года. Насколько нам известно, этот резкий переход в функции сна, его одновременность с изменением скорости синаптогенеза и плотности синапсов, а также связанное с ним масштабное поведение не были ранее ни предсказаны, ни задокументированы.Это примечательно, учитывая, что этот сдвиг, вероятно, сигнализирует о глубоком сдвиге в функции сна и поведении процессов сна.

МЕТОДЫ

Эмпирические данные

Для проведения эмпирических испытаний предсказаний наших моделей мы изучили литературу на предмет доступных данных о времени сна, времени быстрого сна, размере мозга, скорости метаболизма мозга, размере тела, скорости метаболизма тела и другие важные факторы для человека в период роста от рождения до взрослого возраста. В совокупности скомпилированные данные содержат около 400 точек, в основном соответствующих возрастному диапазону от 0 до 15 лет.Каждый тип данных - время сна, вес мозга и время быстрого сна - имеет один и тот же источник и идентичные методы. То есть нет никакой разницы между источником или методом измерения данных по возрасту. В исследовании Galland et al. ( 25 ) содержал 105 точек данных для времени сна людей в возрасте от 0 до 12 лет. В исследовании были взяты данные от нескольких человек и представлены планки погрешностей по времени сна в качестве среднего значения ± 1,96 стандартного отклонения для приблизительного 95% доверительного интервала. Дополнительные данные (40 точек данных) были получены Dekaban et al. ( 50 ) для веса мозга детей от 0 до 20 лет. Поскольку мы не учитываем влияние гендерных различий, мы объединяем эти данные, вычисляя среднее значение веса мозга и веса тела мужчин и женщин. Данные о процентном соотношении времени быстрого сна в онтогенезе и до 18 лет были найдены Roffwarg et al. ( 26 ). Кроме того, значения скорости метаболизма (SMR) во время сна в возрасте от 0 до 1 года взяты Reichman et al. ( 51 ).Они провели повторные измерения SMR в возрасте 1,5, 3, 6, 9 и 12 месяцев у 43 здоровых новорожденных. Чтобы лучше проверить связь между белым веществом, плотностью синапсов и скоростью церебрального метаболизма, мы также используем онтогенетические данные по скорости церебрального метаболизма (28 точек данных) и синаптической плотности (12 точек данных) для детей от 0 до 15 лет по Feinberg et al. . ( 28 ), а также данные по объему белого и серого вещества ( 52 ) от 0 до примерно 3 лет. Поскольку числовые значения или табличные данные редко публиковались для этих исследований, программное обеспечение DataThief использовалось для сбора данных с графиков.Более того, при построении графика одного набора данных по сравнению с другим возраст не всегда был полностью выровнен, поэтому мы использовали интерполяцию для получения значений для одного и того же возраста для этих случаев. Мы хотим подчеркнуть, что каждый тип данных - время сна, вес мозга, время быстрого сна и скорость метаболизма - цитируется из отдельного источника. Однако некоторые из источников сами по себе являются компиляциями предыдущих исследований, что означает, что даже для одного типа данных данные могут поступать из разных групп и исследований. Для получения полной информации см. Первоисточники.Как поясняется далее в Обсуждении, эти различия между группами и исследованиями не вносят какой-либо систематической ошибки в определяемые нами точки перехода.

Анализ данных

Чтобы выявить закономерности в этих данных, мы проверяем взаимосвязь между временем сна, размером мозга и скоростью метаболизма у людей. В частности, мы анализируем данные из этих различных источников, строя графики, вычисляя корреляции между переменными и измеряя наклоны и показатели, чтобы проверить, соответствуют ли эмпирические значения нашим теоретическим предсказаниям.

Мы фокусируем наш анализ на возрастах от 0 до 12 лет, потому что данные показывают, что соответствующие переменные в основном стабилизируются после 12 лет. При проведении нашего анализа мы отмечаем, что этот период сам по себе может быть разделен на два различных режима, и обсуждаем, как в это время меняются относительные роли ремонта / очистки и реорганизации. Разделив данные на два отдельных режима, логарифмические графики точно следуют прямой линии для каждого из этих двух режимов. Поскольку биологические и физические изменения обычно носят непрерывный характер, мы требуем, чтобы линия до и линия после перехода непрерывно соединялись друг с другом.Сначала мы выбираем эту точку пересечения ( x 0 , y 0 ), а затем используем две линии: y = k 1 ( x - x 0 ) + y 0 и y = k 2 ( x - x 0 ) + y 0 для соответствия данным. Мы определяем наилучшее значение k 1 и k 2 , а также точку пересечения ( x 0 , y 0 ) путем минимизации суммы квадратичные ошибки (SSE) (см. раздел S5).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Скорость метаболизма в мозге является фундаментальной для наших теорий о сне для восстановления нервной системы и ее реорганизации. Таким образом, мы начинаем с анализа нашего собранного набора данных, чтобы определить масштабные отношения между скоростью метаболизма мозга, общим количеством синапсов, объемом белого вещества и размером мозга (см. Уравнение 6). Они будут использоваться для проверки наших прогнозов и определения показателя степени α, необходимого для завершения количественных прогнозов времени сна, выраженного в уравнениях. 1 к 5.Мы разделяем анализ данных сна на две отдельные фазы сна на основе прогнозируемого и статистически определенного перехода, который происходит между 2 и 3 годами. На рисунке 1 показаны три графика, на которых оцениваются наши основные прогнозы для этих количеств на ранней стадии разработки до этого перехода.

Рис. 1 Масштабирование метаболизма мозга и связи с массой мозга (килограммы) и возрастом до перехода.

( A ) График зависимости логарифма скорости церебрального метаболизма от логарифма массы мозга до перехода с измеренным наклоном 1.60. ( B ) График зависимости логарифма числа синапсов от логарифма массы мозга до перехода с измеренным наклоном 1,23. ( C ) График логарифма объема белого вещества в зависимости от логарифма массы мозга до перехода с измеренным наклоном 1,21. Кроме того, на верхних горизонтальных осях показан соответствующий возраст в годах.

Во-первых, на рис. 1А показан логарифмический график SMR мозга в зависимости от его массы (килограмм). Это показывает замечательное сверхлинейное поведение с показателем α = 1.60 ± 0,40, что подтверждает наш прогноз суперлинейного масштабирования на основе масштабирования белого и серого вещества. В частности, это сильно противоречит всем нормальным паттернам отношений аллометрического масштабирования у разных видов, которые неизменно являются сублинейными (то есть с показателями <1) ( 38 ). Это происходит из-за того, что мозг становится все более энергетически более дорогостоящим в процессе развития и резко контрастирует с энергетикой всех других тканей и органов тела, где преобладает эффект масштаба.В этом случае, чем больше организм (или орган), тем меньше метаболическая мощность требуется на единицу массы ткани. С другой стороны, сверхлинейное масштабирование означает прямо противоположное: чем больше организм (или, в данном случае, мозг), тем больше метаболической мощности требуется на единицу массы ткани или на клетку.

Во-вторых, на рис. 1В показан аналогичный логарифмический график количества синапсов в зависимости от массы мозга. Число синапсов - это просто произведение синаптической плотности ρ σ , обычно измеряемой по отношению к локальному участку объема серого вещества, и объема серого вещества в головном мозге, V г : N σ = ρ σ V г (рис.1B и раздел S6) дает коэффициент масштабирования 1,23 ± 0,09, что согласуется с нашим прогнозом (уравнение 6), полученным на основе масштабирования скорости метаболизма мозга и масштабирования белого вещества с серым веществом для разных видов.

Наконец, мы оцениваем наши прогнозы на основе гораздо более детально измеренного свойства, а именно, объема белого вещества как функции массы мозга. На рисунке 1C показан график этой зависимости, который показывает коэффициент масштабирования 1,21 ± 0,08, что соответствует нашим прогнозам и двум другим оценкам α.

Эти результаты показывают, что значение сверхлинейной экспоненты α находится в диапазоне от 1,20 до 1,60. Теперь мы используем это в уравнениях. От 1 до 5, чтобы предсказать, как соотношение времени сна, например t S / t A и t R / t S , масштабируется в зависимости от размера мозга и тела. Напомним, что прогнозы зависят от того, зависит ли функция сна от восстановления или реорганизации нейронов. Если это основано на нейронном ремонте, уравнение. 1 предсказывает, что t S / t A масштабируется с показателем от 0.20 и 0,60 и что доля быстрого сна t R / t S инвариантна по отношению к массе мозга. Напротив, если нейронная реорганизация преобладает, мы прогнозируем из ( 4 ), что t R / t A масштабируется с показателем от -1,20 до -0,40, если он вызван в основном быстрым сном, тогда как если он управляется в основном спящим режимом NREM, t NR / t A масштабируется с показателем степени между -1.20 и -0,40. Это обеспечивает удивительно чистый тест для различения различных механизмов, лежащих в основе сна, и того, происходят ли они во время быстрого или медленного сна.

На рис. 2 мы анализируем данные и предоставляем убедительные статистические доказательства существования и резкости перехода от раннего к позднему развитию. Чтобы определить местоположение перехода и измерить его резкость, мы сосредотачиваемся на двух независимых показателях сна, которые связаны с общим временем сна и компромиссом NREM / REM-сна, t S / t A и т NR / т A .Чтобы определить точку перехода в массе мозга для каждого из этих соотношений сна, мы выбираем все возможные точки разрыва в данных для M b и вычисляем соответствующие SSE остатков по двум наиболее подходящим прямым линиям с каждой стороны. каждой возможной точки останова. Как видно на рис. 2, есть уникальные и резкие минимумы почти при одинаковом значении M b на обоих графиках, что соответствует одному и тому же возрасту в развитии. На основе этих результатов мы идентифицируем точку перехода как 2.4 года, что соответствует возрастному диапазону от 2 до 3 лет, который соответствует многим известным изменениям в развитии мозга ( 46 - 48 ).

Рис. 2 Обозначение перехода от реорганизации к ремонту.

Графики суммы квадратов ошибок для остатков двух линий наилучшего соответствия данным для ( A ) ln ( t S / t A ) и ( B ) ln ( t NR / t A ) по обе стороны от точки излома в линиях, которая соответствует этому значению логарифма массы мозга ( M b ).Минимум каждой кривой определяется как точка перехода, которая разделяет функцию сна на раннюю и позднюю стадии развития, как описано в нашей теории. Эти минимумы уникальны и имеют значения M b = 1,14 кг для перехода в t S / t A и M b = 1,15 кг для перехода в тонн. NR / t A , что соответствует возрасту от 2,4 до 2,5 лет соответственно.Кроме того, на верхних горизонтальных осях показан соответствующий возраст в годах. SSE, сумма квадратов ошибок.

На рис. 3 мы представляем графики зависимости различных соотношений времени сна от массы мозга, ясно демонстрируя, что все данные для соотношений времени сна демонстрируют четкий переход от раннего к позднему развитию. Используя наши скомпилированные данные о развитии сна у людей, мы проверяем предсказания теории и, таким образом, можем определить основные механизмы сна.

Инжир.3 Точки масштабирования и перехода для соотношений времени сна.

( A ) График логарифма отношения общего времени сна к общему времени бодрствования в день в зависимости от логарифма массы мозга с измеренным наклоном -0,33 до перехода и -3,50 после него. ( B ) График логарифма отношения времени быстрого сна к общему времени сна в день в зависимости от логарифма массы мозга с измеренным наклоном -0,60 до перехода и -0,01 после. ( C ) График логарифма отношения времени быстрого сна к общему времени бодрствования в день в зависимости от логарифма массы мозга с измеренным наклоном -1.00 до перехода и −5,10 после. ( D ) График логарифма отношения времени NREM-сна к общему времени бодрствования в день в зависимости от логарифма массы мозга с измеренным наклоном 0,09 до перехода и -3,16 после. Кроме того, на верхних горизонтальных осях показан соответствующий возраст в годах.

На рисунке 3A показано, что коэффициент масштабирования отношения времени сна к времени бодрствования, t S / t A , на ранней стадии разработки (<2,4 года) равен -0.33 ± 0,07, в противоположном направлении (уменьшаясь с размером, а не увеличиваясь) и сильно расходится с прогнозами восстановления нейронов. Точно так же на рис. 3B мы видим, что коэффициент масштабирования для доли быстрого сна, t R / t S , составляет -0,60 ± 0,06 на ранней стадии развития, что снова полностью противоречит инвариантности. предсказано от нейронального ремонта. С другой стороны, из фиг. 3C отношение времени быстрого сна к времени бодрствования, t R / t A , имеет показатель -1.00 ± 0,05, что согласуется с прогнозом, который предполагает, что функция сна в первую очередь обусловлена ​​нейронной реорганизацией во время быстрого сна. Наконец, в качестве проверки согласованности на рис. 3D показано, что соответствующий показатель отношения времени сна NREM к времени бодрствования, t NR / t A , соответствует 0,09 ± 0,09. является инвариантом и сильно противоречит прогнозам, предполагающим, что функция сна в первую очередь управляется нейронной реорганизацией во время медленного сна.

В качестве дополнительной проверки наших прогнозов мы вернемся к формуле. 5. Поскольку наблюдаемое масштабирование t S / t A имеет показатель -0,33, теория, основанная на REM-сне для нейронной реорганизации, предсказывала бы, что показатель для доли REM-сна t R / t S , должно быть между -0,87 и -0,07. Это существенно отличается от инвариантности, предсказанной на основе нейронной репарации, и подразумевает, что эмпирически измеренный показатель степени -0.60 обеспечивает дополнительную поддержку функции сна на раннем этапе развития, будучи связанным с нейронной реорганизацией во время быстрого сна.

Подводя итог, можно сказать, что когда теоретические предсказания сопоставляются с эмпирическими данными, единственный согласованный механизм состоит в том, что функция сна на раннем этапе развития в основном определяется нейронной реорганизацией во время быстрого сна. Не менее важно, что все другие механизмы решительно отвергаются, что можно увидеть, сравнив измеренные показатели масштабирования и их доверительные интервалы с рис.От 1 до 3 с предсказаниями нашей теории (см. Таблицу 1).

Таблица 1 Раннее развитие ( < 2,4 года).

Краткое изложение основных эмпирических результатов и теоретических тестов нашей модели для различных соотношений времени сна в первом столбце в период раннего развития (<2,4 года). Второй столбец содержит значения и 95% доверительные интервалы для показателей масштабирования, определенные из прямых эмпирических данных, тогда как с третьего по пятый столбцы содержат диапазоны прогнозируемых значений показателей масштабирования, основанные на теориях, согласно которым функция сна в первую очередь предназначена для реорганизации нейронов либо быстрый сон (третий столбец), либо медленный сон (четвертый столбец), либо он предназначен в первую очередь для восстановления нервной системы (пятый столбец).Диапазон прогнозируемых значений рассчитывается в каждом случае с использованием трех наиболее подходящих оценок для показателя масштабирования α из рисунка 1. NA означает, что соответствующая теория не делает прогнозов для этой конкретной переменной. Прогнозы, соответствующие данным, выделены жирным шрифтом. Что касается этих данных, все предсказания теории о том, что функция сна на раннем этапе развития в первую очередь связана с нейронной реорганизацией в фазе быстрого сна, подтверждаются, в то время как предсказания теории о том, что на раннем этапе развития функция сна в первую очередь связана с восстановлением нервной системы или нервной системой. реорганизация во время медленного сна все отклоняется.

Результат, заключающийся в том, что время быстрого сна занимает около 50% от общего времени сна для новорожденных, в то время как люди старше 50 лет проводят только около 14-15% времени сна в фазе быстрого сна ( 26 ), является особенно заметным результатом. . Это онтогенетическое изменение принципиально отличается от паттерна, наблюдаемого филогенетически, то есть у разных видов, у которых доля времени, проведенного в фазе быстрого сна, не меняется от мышей к китам. Тем не менее, онтогенетические изменения одинаковы для филогении ( 26 , 53 , 54 ).Снижение доли REM-сна убедительно свидетельствует об уменьшении важности реорганизации как функции для сна после примерно человеческого возраста 2,4 года и, соответственно, подъеме репарации и / или клиренса как основной функции в более позднем развитии (Таблица 2). . То есть по мере нашего роста преобладание во сне процессов нейронной реорганизации переходит в преобладание нейронной репарации и клиренса. Чтобы проверить это, мы подбираем данные для t R / t S после точки перехода (рис.3B) и обнаружили, что его наклон незначительно отличается от 0 и, следовательно, согласуется с тем, что он является инвариантом, как и у взрослых млекопитающих.

Таблица 2 Позднее развитие (> 2,4 года).

Сводка основных эмпирических результатов и теоретических тестов нашей модели для различных соотношений времени сна в первом столбце в период позднего развития (> 2,4 года). Второй столбец содержит значения и 95% доверительные интервалы показателей масштабирования, определенные из прямых эмпирических данных, тогда как столбцы с третьего по пятый содержат диапазоны прогнозируемых значений показателей масштабирования, основанные на теориях о том, что функция сна в первую очередь предназначена для реорганизации нейронов в организме. либо быстрый сон (третий столбец), либо медленный сон (четвертый столбец), либо он предназначен в первую очередь для восстановления нервной системы (пятый столбец).95% доверительные интервалы для прогнозов выводятся из доверительных интервалов, определенных для показателя масштабирования α = - 1,70 ± 1,66 в более поздней разработке (рис. S2). NA означает, что соответствующая теория не делает прогнозов для этой конкретной переменной. Прогнозы, соответствующие данным, выделены жирным шрифтом. Что касается этих данных, все предсказания теории о том, что функция сна во время раннего развития в первую очередь связана с восстановлением и очищением нейронов, поддерживаются, в то время как предсказания теории о том, что во время раннего развития функция сна в первую очередь связана с реорганизацией нейронов в фазе быстрого сна или медленной фазы быстрого сна. сон все отвергнуты.

Более того, если мы попытаемся провести линию через эти данные, чтобы соединить ее с линией в нашей точке перехода, мы получим значение R 2 , равное -0,33 (отрицательный знак из-за фиксации y intercept), что указывает на ужасную посадку. В совокупности это означает, что в более позднем развитии, а также у разных видов, масштабирование доли быстрого сна согласуется с предсказанием его инвариантности, основанным на важности восстановления нейронов и очищения для функции сна.Кроме того, подгонки указывают на то, что существует фактическая неоднородность наклона (т.е. первая производная) этого свойства, соответствующая в терминологии физики истинному фазовому переходу и указывающая на сейсмическое изменение сна и функции мозга в этом раннем возрасте примерно 3 года.

В качестве дополнительной поддержки идеи о том, что функция сна в более позднем развитии связана с восстановлением и очищением нейронов, мы измеряем коэффициент масштабирования скорости метаболизма мозга α за пределами этого перехода (раздел S7) и находим значение -1.70 ± 1,66. Используя это в формуле. 1 предсказывает, что t S / t A должен масштабироваться в этом режиме с показателем -2,70 ± 1,66, что согласуется со значением -3,50 ± 0,12, измеренным на рис. 3A. Вместе это обеспечивает убедительные доказательства в пользу того, что функция сна в первую очередь связана с восстановлением и очищением нейронов во время более позднего развития, старше 3 лет, а также во взрослом возрасте и у разных видов ( 24 ).

Итак, наши основные результаты таковы:

1) Определить точную точку перехода функции сна от реорганизации к восстановлению в головном мозге и признать, что она точно соответствует переходам в развитии мозга;

2) Чтобы количественно продемонстрировать, что этот переход, который происходит на 2.4 года, это замечательно резкое и аналогично фазовому переходу или переломному моменту, когда вода замерзает до льда;

3) Показать, что данные подтверждают теорию реорганизации сна REM до этого раннего перехода и полностью исключают как реорганизацию, основанную на NREM, так и механизмы, управляемые репарацией.

4) Показать, что теории функции сна в позднем развитии, основанные на реорганизации нейронов во время быстрого или медленного сна, полностью исключаются данными.

ОБСУЖДЕНИЕ

Сон - настолько укоренившаяся и необходимая часть нашей жизни, что мы часто воспринимаем его функции и происхождение как должное. Если предположить, что сон эволюционировал для выполнения какой-то основной функции, почти наверняка многие физиологические функции были связаны с этой распространенной и трудоемкой особенностью жизни животных. Здесь, выводя новую теорию, собирая исчерпывающие данные о сне и развитии мозга и количественно сравнивая онтогенез сна с филогенезом сна, мы освещаем доминирующие функции сна и то, как они меняются в процессе развития.Младенцы проводят гораздо больший процент времени в фазе быстрого сна, чем дети старшего возраста и взрослые. Это открытие предполагает, что быстрый сон, вероятно, имеет решающее значение для начального роста младенцев и, возможно, особенно для регуляции синаптического веса во всей нервной системе ( 55 ). Эти существенные изменения процента быстрого сна в процессе роста человека резко контрастируют с постоянным процентом быстрого сна, наблюдаемым в огромном диапазоне размеров мозга и тела взрослых млекопитающих ( 24 ).Значительное изменение процента быстрого сна в процессе развития, таким образом, является ключевым показателем того, что функция сна, и особенно быстрого сна, во время развития сильно отличается от функции у взрослых. Это показывает, что онтогенез не повторяет филогенез, потому что онтогенез не обнаруживает качественно сходных с филогенезом паттернов быстрого сна. Скорее, он отличается от него самым фундаментальным образом (например, инвариантность в сравнении с быстрым изменением) и демонстрирует фазовый переход между ранним и поздним развитием.

В нашем анализе мы разделяем развитие на два режима: ранний период высокой пластичности, сопровождающийся продолжающимся синаптогенезом и усилением миелинизации, за которым следует более поздний период снижения пластичности, медленного отсечения синапсов, повышения целостности белого вещества и стабилизации связности. Наша новая теория, математические модели и анализ данных предоставляют убедительные доказательства того, что эти фундаментальные различия возникают из-за того, что сон используется в основном для реорганизации нервной системы примерно до 2–3 лет, когда наступает критический переход, и функция резко меняется. в сторону сна для ремонта и очистки.Мы определяем, что конкретный поворотный момент наступает в неожиданно точном возрасте около 2,4 лет, что отражает критическое физиологическое или церебральное изменение в развитии. Во всех случаях мы видим резкий сдвиг в масштабировании сна в этот период раннего развития, который, насколько нам известно, никогда не был концептуально или количественно связан со сдвигом в функции сна.

Как обсуждалось в разделе «Методы», мы собираем наиболее полные и точные данные из имеющихся в литературе.Для каждого типа данных мы цитируем один источник, но примечательно, что некоторые из этих источников сами по себе являются компиляциями, на которых были собраны данные из различных предыдущих исследований. Однако нет никаких доказательств того, что эти различия приводят к каким-либо изменениям или систематическим ошибкам в возрасте 2,4 года, который мы определяем как точку перехода. Более того, тот факт, что мы определяем одну и ту же точку перехода для разных типов данных из разных исследований, свидетельствует о том, что наши результаты не зависят от конкретного типа данных или группы и, следовательно, сигнализируют о надежности и силе наших результатов с точки зрения воспроизводимости.Дальнейшая работа должна продолжить анализ этой точки перехода, сосредоточив внимание на сборе данных о времени сна, размере мозга и метаболизме мозга примерно в этом критическом возрасте.

Изучая функциональное развитие мозга человека, Джонсон ( 49 ) обнаружил, что первые 2 года жизни - это период, когда происходит большинство явных сдвигов в структуре и поведении мозга. Мозг развивается чрезвычайно динамично в течение первых 2 лет ( 48 ), и большинство структур мозга имеют общий вид взрослых примерно к 2 годам.Одно примечательное исключение - задержка развития префронтальной коры, начало которой, возможно, соответствует всплеску быстрого сна в более позднем периоде полового созревания, что было бы предсказано нашей теорией. Общий размер мозга заметно увеличивается в течение первых 2 лет жизни и достигает 80-90% от размера взрослого к 2 годам. К 3 годам наблюдаются все основные волокнистые пути ( 49 ), а также лобные области мозга. , белое вещество изменяется наиболее быстро в течение первых 2 лет. Белое вещество связано с когнитивной функцией, поэтому быстрое изменение белого вещества к 2 годам помогает частично объяснить, почему реорганизация может преобладать до 2 лет.4 года и затем переход на другую стадию. Другие критические периоды и переходы в раннем развитии в отношении обучения и работы мозга хорошо известны и представляют большой интерес, включая овладение языком ( 46 - 48 ).

Наши онтогенетические находки заметно отличаются от предыдущих филогенетических открытий как по величине, а иногда и по направлению изменений, и по соответствующим показателям масштабирования. Эти результаты довольно неожиданные, но, перейдя от нашей модели нейронной реорганизации к модели восстановления и очистки, мы можем одновременно объяснить масштабирование времени сна в зависимости от вида и роста.Восстановление / клиренс ( 6 ) и реорганизация происходят на протяжении всего роста, и при анализе данных и построении нашей теории мы выдвинули гипотезы и показали, как каждое из них доминирует на определенных стадиях развития: реорганизация доминирует в раннем возрасте, тогда как реорганизация и клиренс преобладают в более поздние стадии. Наша теория объясняет масштабирование массой мозга и тела в этих двух разных регионах совершенно разными причинами. Для нейронной реорганизации масштабирование возникает из-за несоответствия между сублинейным масштабированием скорости метаболизма всего тела, которое управляет передачей информации в мозг, и сверхлинейным масштабированием количества синапсов и объема белого вещества.Напротив, масштабирование возникает из-за механизмов восстановления и очистки из-за несоответствия в том, что они пропорциональны массе мозга, в то время как скорость повреждения пропорциональна скорости метаболизма мозга, которая нелинейно масштабируется с массой мозга. Эти множественные источники изменения свойств сна в разные периоды жизненного цикла имеют решающее значение, потому что они позволяют нам сопоставить наши различные теории с предлагаемыми функциями сна. Еще одно важное отличие состоит в том, что показатели масштабирования проявляются как резкое, сверхлинейное увеличение скорости метаболизма мозга с увеличением размера мозга на раннем этапе развития с последующим снижением в более позднем развитии.

Учитывая относительную простоту теории, различные сон и церебральные свойства, предсказанные нашей моделью, неожиданно хорошо совпадают с эмпирическими данными. Мы еще не можем предсказать все измеренные свойства сна, но наше согласие с таким разнообразным набором характеристик во время онтогенетического развития и филогенеза у взрослых впечатляет. Это подтверждает наши предположения и разработанные нами количественные математические основы.

Один из наших самых убедительных выводов заключается не только в том, что существует переход, но и в том, насколько резким является этот переход, приводящий к полному изменению направления масштабных отношений, а также к процентному изменению REM вместо того, чтобы быть инвариантным, как у разных видов.Хотя сон всегда включает в себя потерю сознания и характерную электрическую активность, наши результаты показывают, что основная динамика сна может коренным образом измениться в возрасте от 2 до 3 лет. На раннем этапе развития, когда происходит существенный синаптогенез, связи между нейронами, вероятно, переходят от более короткодействующих (например, пространственно локализованных цепей или сетей) к более дальнодействующим связям (например, весь мозг) ( 56 ). Более того, соединения намного более пластичны на раннем этапе развития, а в более позднем развитии они гораздо более прочны.С этой точки зрения мозг находится в более жидком состоянии при рождении и «остывает» в раннем онтогенезе до достижения критической точки в возрасте 2–3 лет, что соответствует более кристаллизованному состоянию структуры и динамики мозга.

Кроме того, важно осознавать, что области мозга демонстрируют существенную неоднородность в развитии и что эта гетерогенность, вероятно, влияет на онтогенез сна, возможно, таким образом, который зависит от конкретных областей мозга. Например, сенсорные области достигают пика синаптической плотности, миелинизации и созревания серого вещества раньше, чем префронтальные области, последние кортикальные области, которые полностью развиваются ( 57 ).Особенно быстро гиппокамп развивается в первые несколько лет жизни. Однако гиппокамп также продолжает сложное субрегиональное развитие примерно до 14 лет ( 58 ). В соответствии с выводами нашей теории, есть некоторые свидетельства того, что различия в темпах созревания региональной коры коррелируют с различиями в развитии паттернов мозговых волн во время сна ( 59 ). В настоящее время наша модель предполагает однородную среднюю скорость синаптогенеза и изменений REM и NREM.В будущей работе мы надеемся, что включение неоднородности в нашу модель улучшит ее объяснительную и предсказательную силу.

Главной особенностью нашего подхода является то, что он является количественным, расчетным, прогнозирующим и может быть легко протестирован с помощью эмпирических данных. Наши результаты указывают на новые интересные вопросы, требующие дополнительных исследований. Остается открытым вопрос, существуют ли такие же онтогенетические паттерны во сне у других видов. Известно, что у людей необычная степень развития мозга после рождения ( 42 ).Следовательно, вполне вероятно, что фазовый переход, описанный здесь для человека, может произойти раньше у других видов, возможно, даже до рождения. Плоды спят очень большую часть времени ( 60 ), но может быть чрезвычайно трудно провести точные измерения скорости метаболизма или массы мозга и, таким образом, наблюдать этот сдвиг у других видов до рождения. Измерения роста и развития у крыс, зебровых вьюрков, дрозофил, Caenorhabditis elegans и многих других видов ( 16 ) необходимы, чтобы проверить, насколько хорошо наша теория обобщает и насколько эти сдвиги действительно являются фазовыми переходами.

ССЫЛКИ И УКАЗАНИЯ

  1. 9023 9024 ↵924 9
  2. 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023
  3. Т.Дж. Уолтер, REM-освещение: консолидация памяти (Lotus Magnus, 2007).

  4. Д. О. Хебб, Организация поведения: нейропсихологическая теория (John Wiley and Sons, 1962).

  5. W. A. ​​Calder, Размеры, функции и жизненный цикл (Courier Corporation, 1984).

  6. Д. М. Синглтон, Л.Райан, Приобретение языка: возрастной фактор (Multilingual Matters, 2004), т. 9.

  7. R. в Brain Research (Elsevier, 2011), т. 193. С. 63–82.

Благодарности: Финансирование: V.РС. признает получение финансирования от NSF DBI CAREER Award (1254159) и G.B.W. хотел бы поблагодарить NSF в рамках гранта PHY1838420, Благотворительный фонд Юджина и Клэр Тоу, а также Тоби Шеннана и CAF Canada за их щедрую поддержку. Вклад авторов: G.B.W. и В.М.С. задумал и разработал исследование. J.C. провел исследование, собрал данные, выполнил вычисления и проанализировал данные. J.C., A.B.H., G.B.W. и V.M.S. разработал теорию. J.C., G.B.W. и В.РС. написал газету. А.Б.Х. помог разработать и направить нейробиологию и масштабные аспекты исследований и отредактировал статью. Г.П. помогал направлять нейробиологию и аспекты сна в исследованиях и редактировал статью. Конкурирующие интересы: Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов. Доступность данных и материалов: Все данные, необходимые для оценки выводов в статье, представлены в документе и / или дополнительных материалах. Все используемые данные и связанные с ними единицы доступны на https: // github.com / jycao9 / Sleep.
  • Copyright © 2020 Авторы, некоторые права защищены; эксклюзивный лицензиат Американской ассоциации содействия развитию науки. Нет претензий к оригинальным работам правительства США. Распространяется по некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY-NC).

Нормальный сон у взрослых, младенцев и пожилых людей, физиология сна, циркадные ритмы, влияющие на сон

Автор

Прадип К. Боллу, доктор медицины Доцент неврологии, заместитель директора Центра нарушений сна, заместитель директора программы резидентуры по неврологии, заместитель директора программы стипендий по медицине сна, кафедра неврологии, Медицинская школа Университета Миссури-Колумбия

Прадип К. Боллу, доктор медицины, является членом следующих медицинских обществ: Американская академия неврологии, Американская академия медицины сна, Медицинское общество округа Бун, Индийская медицинская ассоциация, Индийское общество Красного Креста, Международное общество болезни Паркинсона и двигательных расстройств, Медицинская ассоциация штата Миссури

.

Раскрытие: Ничего не нужно раскрывать.

Соавтор (ы)

Пуджа Гурунг, доктор медицины Научный сотрудник по медицине сна, факультет неврологии, Медицинский факультет Университета Миссури-Колумбия

Пуджа Гурунг, доктор медицины, является членом следующих медицинских обществ: Американской академии семейных врачей, Американской академии медицины сна , Общество госпитальной медицины

Раскрытие информации: не подлежит разглашению.

Специальная редакционная коллегия

Франсиско Талавера, фармацевт, доктор философии Адъюнкт-профессор, Фармацевтический колледж Медицинского центра Университета Небраски; Главный редактор Medscape Drug Reference

Раскрытие информации: Получил зарплату от Medscape за работу.для: Medscape.

Jose E Cavazos, MD, PhD, FAAN, FANA, FACNS, FAES Профессор со сроком пребывания в должности, кафедры неврологии, неврологии и физиологии, помощник декана программы MD / PhD, программный директор стипендии по клинической нейрофизиологии, Университет г. Техасская медицинская школа в Сан-Антонио

Хосе Э. Кавасос, доктор медицинских наук, FAAN, FANA, FACNS, FAES является членом следующих медицинских обществ: Американской академии неврологии, Американского общества клинической нейрофизиологии, Американского общества эпилепсии, Американской неврологической ассоциации. , Society for Neuroscience

Раскрытие информации: Служить (d) в качестве директора, должностного лица, партнера, сотрудника, советника, консультанта или попечителя для: Brain Sentinel, консультанта.
Заинтересованная сторона (<5%), соучредитель: Brain Sentinel.

Главный редактор

Селим Бенбадис, доктор медицины Профессор, директор Комплексной программы эпилепсии, отделения неврологии и нейрохирургии, Общая больница Тампа, Медицинский колледж Морсани Университета Южной Флориды

Селим Бенбадис, доктор медицины, является членом следующих медицинских обществ: Американская академия неврологии, Американская академия медицины сна, Американское общество клинической нейрофизиологии, Американское общество эпилепсии, Американская медицинская ассоциация

Раскрытие информации: Служить (d) в качестве директора, должностного лица, партнера, сотрудника, советника, консультанта или попечителя для: Альянса, Bioserenity, Ceribell, Eisai, Greenwich, LivaNova, Neurelis, Neuropace, Nexus, RSC, SK life science, Sunovion
Служить (d) в качестве докладчика или члена бюро докладчиков для: Alliance, Aquestive, Bioserenity, Eisai , Гринвич, LivaNova, Neurelis, SK life science, Sunovion
Получил исследовательский грант от: Cerevel, LivaNova, Greenwich, SK biopharmaceuticals, Takeda.

Дополнительные участники

Кармель Армон, доктор медицины, магистр медицины, MHS Заведующий кафедрой неврологии, Медицинский центр Ассаф Арофе, Медицинский факультет Саклера Тель-Авивского университета, Израиль

Кармель Армон, доктор медицины, магистр наук, MHS является членом следующих медицинских обществ: Американская академия неврологии, Американская академия медицины сна, Американская ассоциация нейромышечной и электродиагностической медицины, Американское общество клинической нейрофизиологии, Американский колледж врачей, Американское общество эпилепсии, Американская медицинская ассоциация, Американская неврологическая ассоциация, Американская ассоциация инсульта, Медицинское общество Массачусетса, Sigma Си, Общество чести научных исследований

Раскрытие информации: Получен грант на исследование от: Neuronix Ltd, Йокням, Израиль
Получен доход в размере 250 долларов или более от: JNS - младшего редактора.UpToDate - Авторские гонорары.

M Suzanne Stevens, MD, MS, D-ABSM Ассистент клинического профессора, директор клиники медицины сна, кафедра неврологии, Медицинская школа Университета Канзаса; Консультант Института нарушений сна; Медицинский директор, Sleep Resolutions

M Сюзанна Стивенс, доктор медицинских наук, D-ABSM является членом следующих медицинских обществ: Американская академия неврологии, Американская академия медицины сна

Раскрытие: нечего раскрывать.

Благодарности

Авторы и редакторы Medscape Reference выражают признательность предыдущему автору Майклу Б. Руссо, доктору медицины, за вклад в разработку и написание этой статьи.

Флот

находит новые расписания для отслеживания сна, повышающие производительность и эффективность экипажа

Помощник матроса рекрут Хосе Ривера, рулевой на борту эсминца с управляемыми ракетами USS Gravely (DDG 107), сохраняет заданный курс через Северное море в январе.9, 2019. Фото ВМС США.

НА БОРТУ USS GRAVELY, В БАЛТИЙСКОМ МОРЕ - Спустя полтора года после того, как руководство надводного флота потребовало от кораблей ввести новый график работы, чтобы моряки высыпались, офицеры на борту эсминца говорят, что новое расписание сделало их более эффективными в море, и они: не оглядываясь назад.

Среди результатов глубоководных наблюдений за надводным флотом после двух смертельных столкновений в 2017 году был тот факт, что многие офицеры несли вахту во время ключевых изменений - дозаправки в море (RAS), переходов через пролив, захода в порт - практически или совсем без спать.Поскольку медицинское сообщество твердо заявило, что недосыпание может повлиять на бдительность и работоспособность так же, как употребление алкоголя, ВМФ приказал в конце 2017 года, чтобы все надводные корабли создали график дежурства, который позволял морякам спать в одно и то же время каждую ночь с семь часов непрерывного сна.

Лейтенант Джош Вомак, офицер боевых систем и старший вахтенный офицер на эсминце с управляемыми ракетами USS Gravely (DDG-107), присоединился к экипажу корабля в октябре 2017 года, незадолго до перехода на планирование циркадных ритмов в январе 2018 года. .

«Мы звучали будильник в 5:30 утра, и каждый день этот подъем начинался с песни на 1MC, так что даже если по какой-либо причине вы могли спать, все на корабле проснулись после того, как песня завыла. 1MC. Первое заседание дня начнется в 6:30 с вызова руководителей отделов, а затем - в 07:00 », - сказал он USNI News, находясь на борту корабля во время учений BALTOPS 2019 в прошлом месяце.
«А потом вы, как обычно, работали бы весь день, а встречи часто затягивались до поздней ночи, иногда в 2000 или 2100.Вы будете стоять на страже все это время; иногда у вас будет ночное дежурство, чтобы вы работали полный рабочий день, а затем дежурили с 21:00 до полуночи или с полуночи до 03:00. Очень возможно, что у вас может быть полный рабочий день с двумя-тремя часами сна, это было принято как норма ».

Вомак сказал, что было трудно сосредоточиться на таком небольшом количестве сна, но это «почти предмет гордости, когда можно было провести два или три дня подряд с двумя часами сна».

Условный график, позволяющий часовщикам стоять на часах, работать в течение дня и при этом получать достаточный непрерывный сон ночью.Графика ВМС США.

Он сказал, что переход был довольно плавным, поскольку ВМФ предоставил условные графики вахты, основанные на количестве вахт, которые корабль использовал ранее. Gravely работал с четырьмя часовыми бригадами, которые несли трехчасовую вахту по два раза в день каждая.

Часы приема пищи были перенесены на 30 минут вперед или назад, чтобы каждый мог поесть до или после часов, что было главным приоритетом, но главной проблемой было то, можно ли все встречи втиснуть в рабочий день, который был намного короче. в рамках этой новой модели планирования.

Сегодня Вомак сказал: «Рабочий день начинается не раньше 9:00, и это включает в себя передачу информации по 1MC - так что никакого подъема, никакого завтрака. Некоторые мы пропускаем, но стараемся свести к минимуму, чтобы объявления были критическими. … Рабочий день начинается в 09:00. Для руководителей отделов у нас будет встреча с XO в 8:30, за полчаса до этого, но не более того. А затем встречи будут в течение рабочего дня, с 9:00 до 16:00. А затем у нас будет заключительное брифинг в конце дня, с 16:00 до 16:30, а затем ужин.И с ужина до следующего утра, 9:00, мы называем это защищенными часами сна, защищенными часами, и мы действительно неплохо соблюдаем их. Иногда расписание требует от нас провести пару встреч или советов директоров после обеда, но на самом деле это случается редко, и это характерно для руководства; мы очень хорошо стараемся, чтобы у молодых моряков всегда был выходной ».

Начальник командования Лараэ Бейкер разговаривает с моряками во время проверки характеристик на кают-компании на борту эсминца с управляемыми ракетами USS Gravely (DDG-107) 2 апреля 2019 года.Фото

ВМС США

Для исполнительного директора Cmdr. Кори Одом, который зарегистрировался на корабле этой весной, его главной заботой было найти время для всех встреч. Одом провел 10 лет в подводном сообществе в качестве рядового моряка, где он работал шесть часов и 12 часов в свободное время. Став офицером надводных войск, он служил офицером по вооружению, а затем и офицером по боевым системам на эсминце USS Oscar Austin (DDG-79), где встреча за встречей за встречей определяла ежедневный график.

«Вы должны лучше планировать» с более коротким рабочим днем, - сказал Одом.
«Я не думаю, что какие-то встречи изменились, но вы должны быть более эффективными. … У вас может быть PB4T, доска по планированию обучения - некоторые корабли могут продержаться полтора часа, некоторые - час. Но если он эффективен и действенен, это 30 минут. Вы знаете, что у вас есть ограниченное количество времени, чтобы делать брифы, поэтому оно должно быть эффективным. Так что это означает, что перед встречей нужно немного больше поработать », - сказал он, но с такой эффективностью« вы вернете время назад в свой день ».”

«В какой-то момент вы думали, что пытаетесь втиснуть 12 часов встреч в 13 часов пространства», - сказал он о своем времени на Oscar Austin . «Но когда вы эффективны, вы действительно втискиваете шесть часов встреч в 12 часов свободного пространства».

Одом сказал, что во время своей подготовки в Военно-морском колледже в Род-Айленде он узнал, что сообщество подводных лодок также переключилось, что его удивило после стольких лет 18-часового рабочего дня. Но он сказал, что рад, что военно-морской флот принимает это, что позволяет людям спать в одно и то же время каждую ночь и высыпаться, чтобы их тело и разум функционировали должным образом.

«В то время, когда вы переживаете это, я думаю, что это просто кажется нормальным. Это часть нашей культуры - делать больше с меньшими затратами, включая сон. … Мы всегда были в безопасности, но, знаете, когда вы смотрели на это, вы думали, что, возможно, мой мыслительный процесс был немного медленным по некоторым вопросам », - сказал он.

Однако с тех пор, как мы присоединились к команде Gravely , «каждое решение, которое мы принимаем сейчас, - сколько отдыхает команда, - это то, что обсуждается. … Я могу вам сказать, несколько сводок с тех пор, как я был здесь, капитан дал понять, что, если у вас есть моряк, который утром на РАС (завтра) и дежурит сегодня вечером, вам нужно строить планы чтобы убедиться, что моряк получает полноценный отдых.”

Моряки на борту эсминца с управляемыми ракетами USS Gravely (DDG 107) во время дозаправки в море танкером-пополнением ВМС Германии FGS Spessart (A 1442) 11 марта 2019 г. Фото ВМС США.

Для Вомака, который следит за расписанием часов и следит за тем, чтобы все стойки для часов были должным образом установлены, он сказал, что было несколько случаев, когда приходилось искать замену стойке для часов из-за того, что кто-то не выспался по какой-либо причине, но он сказал на корабле достаточно сертифицированных вахтенных стендов, и это не проблема.

Он сказал, что Gravely проводил большую часть своего времени в море с января 2018 года, участвуя в зарубежных учениях и помогая другим ударным группам и десантным группам готовиться к их развертыванию, а теперь является флагманом Постоянной морской группы 1 НАТО в Европе. Это время в море позволило экипажу по-настоящему принять расписание циркадных ритмов, и, поскольку корабль скоро вернется домой, Вомак сказал, что они пытаются составить график работы в порту, который сделает членов экипажа одинаково счастливыми.

«Находиться на ходу, на мой взгляд, легче, чем в рабочее время в порту», ​​- сказал он.
«Даже стоя на вахте по шесть часов в день, в море чувствуешь себя более отдохнувшим, чем в порту. И я думаю, что это общий консенсус по всем направлениям ».

Связанные

Стадии сна и как извлечь из них максимальную пользу

В большинстве случаев вы правильно питаетесь. Вы пытаетесь заниматься спортом. Тем не менее, многие люди забывают о восьмичасовом уходе за глазами, которые рекомендуют врачи, также жизненно важны для вашего здоровья.Часто люди серьезно относятся к советам врачей, когда речь идет о диете и физических упражнениях, но не о сне. Недостаток сна может привести не только к чувству усталости. Хороший ночной отдых укрепляет вашу иммунную систему, увеличивает вашу энергию и даже влияет на правильные пищевые привычки. Сначала познайте себя, а затем убедитесь, что вы извлекаете пользу из всех этапов за ночь!

Стадия 1 - легкая стадия сна. Вы, вероятно, больше всего осознаете эту стадию, когда засыпаете перед телевизором.Эта фаза, которая обычно длится от 5 до 10 минут, - это когда глаза медленно двигаются и мышечная активность замедляется. Это также когда люди ощущают падение и все еще могут очень легко проснуться.

Этап 2 - это когда движение глаз прекращается. В это время мозговые волны также начинают замедляться со случайными всплесками быстрого движения в мозгу. Пока вы все еще находитесь в стадии легкого сна, температура вашего тела падает, когда вы готовитесь к глубокому сну.

Этап 3 - это когда действительно наступает глубокий сон.Мозговые волны становятся чрезвычайно медленными. Они называются дельта-волнами и находятся между более быстрыми волнами меньшего размера. На третьем этапе цикла вам намного труднее проснуться от шума нагрузки или движения. Если вы проснетесь, то, скорее всего, на несколько минут почувствуете дезориентацию.

Стадия 4 - это еще одна стадия глубокого сна, когда мозг производит только дельта-волны. Обе стадии 3 и 4 считаются стадиями глубокого сна. На этапе 4 нет движения глаз или мышечной активности.Однако в 2008 году эксперты по сну исключили стадию 4, и теперь стадии 3 и 4 считаются стадией 3.

Быстрый сон означает быстрое движение глаз. Быстрый сон обычно начинается после того, как вы проспали 90 минут. Во время быстрого сна ваше дыхание, движение глаз, артериальное давление и частота сердечных сокращений учащаются. Однако руки и ноги парализованы. На этой стадии также наблюдаются интенсивные сны, поскольку мозг более активен.

Многие не знают, что люди могут просыпаться во время быстрого сна, даже если это самая глубокая и интенсивная стадия.Иногда люди просыпаются ненадолго и не помнят об этом утром. В других случаях люди помнят более длительные периоды бодрствования. Взрослые проводят около 20 процентов своего времени в фазе быстрого сна, по сравнению с младенцами, которые проводят 50 процентов своего времени в фазе быстрого сна. Взрослые проводят оставшуюся половину своего времени на стадии 2, а остальные 30 процентов делятся между другими стадиями. С возрастом взрослые проводят все меньше и меньше времени в фазе быстрого сна.

Недавние исследования показали, что недостаток быстрого сна может привести к депрессии.Чтобы хорошо выспаться ночью, важно создать распорядок дня, которого вы придерживаетесь как можно больше. Старайтесь ложиться спать в одно и то же время каждую ночь и вставать в одно и то же время каждое утро. Кроме того, обращайте внимание на то, что вы едите и пьете перед сном. Никогда не хочется ложиться спать слишком сытым или голодным. Также важно ограничить дневной сон, добавить физическую активность в свой распорядок дня и контролировать уровень стресса.

Опубликовано в категории: Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *