Простое и доступное объяснение физиологии сна. Физиологические механизмы сна
Сон как источник восстановления энергии. Длительное время считалось,
что сон представляет собой отдых, восстановление энергии клеток мозга
после активного бодрствования. Некоторые исследователи полагают, что
сон - это состояние, аналогичное анабиозу у простейших животных,
состояние на грани жизни и смерти, в которое простейшие впадают в
экстремальных условиях существования и которое характеризуется замедлением
интенсивности метаболических процессов в тканях.
Сон - активный физиологический процесс. В последние годы
представления о биологическом значении сна существенно изменились. Оказалось,
что активность мозга во время сна часто превосходит дневные уровни.
Показано, например, что во время сна активность нейронов ряда структур
мозга существенно возрастает. Во сне наблюдается и активация ряда
вегетативных функций, на что будет указано ниже. Все это позволило
рассматривать сон не как снижение процессов жизнедеятельности, а как активный
физиологический процесс, активное состояние жизнедеятельности.
Некоторые исследователи рассматривают сон наряду с бодрствованием как
второе состояние жизнедеятельности организма.
Сон как подготовка к бодрствованию. Существует точка зрения на сон
как на состояние, активно подготавливающее организм, в первую очередь
мозг человека, к предстоящей активной деятельности. В этом плане сон
рассматривают по аналогии с состоянием плода, который в утробе матери
подготавливается к существованию после рождения.
ОБЪЕКТИВНЫЕ ПРИЗНАКИ СНА
Потеря сознания. Сон прежде всего характеризуется потерей активного
сознания субъекта, выключением его активных связей с окружающим
миром. Глубоко спящий человек не реагирует на многие воздействия
Фазовые изменения ВНД при переходе ко сну. Сон, как показано в
лаборатории И.П. Павлова, характеризуется фазовыми изменениями ВНД.
Особенно отчетливо фазовые состояния наблюдаются при засыпании, т.е.
при переходе от бодрствования ко сну.
Используя метод классических условных рефлексов, И.П. Разенков
показал, что при переходе от бодрствования ко сну у собак наблюдаются сле-
дующие фазы ВНД: уравнительная, парадоксальная и наркотическая. Все
эти фазы сна характеризуются нарушением закона физической силы
раздражителей. Уравнительная фаза характеризуется тем, что животные
начинают отвечать одинаковыми условнорефлекторными ответами на условные
сигналы различной силы. Во время парадоксальной фазы на слабые
условные раздражители наблюдаются условнорефлекторные ответы большей
величины, чем на сильные. При наркотической фазе животные перестают
отвечать условнорефлекторной реакцией на любые условные раздражители.
Изменения поведения. Другим показателем состояния сна является
утрата субъектом активной, особенно целенаправленной деятельности.
Животные и человек принимают определенную позу.
Полиметрия. Наиболее объективно характеризуют состояние сна
изменения электроэнцефалограммы и ряда вегетативных показателей. Для этого
применяют методы полиметрии, когда на многоканальном полиграфе
одновременно регистрируются ЭЭГ в нескольких отведениях и ряд
физиологических функций: ЭКГ, дыхание, артериальное давление, температура тела,
показатели газообмена и др. Для этой цели испытуемого в специальной
звукоэкранируемой камере укладывают на кровать, надевают специальный
шлем с датчиками для отведения ЭЭГ, укрепляют датчики для регистрации
вегетативных показателей и предлагают ему расслабиться и уснуть.
Отмеченные показатели регистрируют во время засыпания и на протяжении
всего периода сна.
Метод полиметрии позволил установить фазовые изменения различных
физиологических функций во время сна. Наиболее характерные изменения
во время сна выявлены на ЭЭГ.
ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИЧЕСКИЕ
ПОКАЗАТЕЛИ СНА
Выделяют несколько стадий изменения ЭЭГ во время сна, хотя их
последовательность и продолжительность весьма индивидуальны (рис. 31.1).
МЕДЛЕННОВОЛНОВАЯ ФАЗА
Как правило, для состояния бодрствования характерна
низкоамплитудная высокочастотная ЭЭГ-активность. При закрывании испытуемым глаз и
расслаблении «быстрая» бета-ЭЭГ-активность сменяется на более
медленный альфа-ритм. В этот период происходит постепенное расслабление
мышц, глаза закрываются, человек погружается в дремотное состояние;
пробуждение в этой фазе происходит легко, достаточно слегка потревожить
засыпающего. В течение следующего получаса на ЭЭГ альфа-волны
начинают складываться в характерные «веретена». Стадия «веретен» примерно
через 30 мин сменяется стадией высокоамплитудных медленных тета-волн.
Пробуждение в эту фазу становится затруднительным. Снижаются ЧСС,
кровяное давление, температура тела; сердцебиение и дыхание становятся
регулярными. Стадия тета-волн сменяется стадией, когда на ЭЭГ
нарастают высокоамплитудные сверхмедленные дельта-волны. В последующем,
когда бессознательное состояние становится еще глубже, дельта-волны на- Рис. 31.1. Динамика изменений электроэнцефалограммы при переходе от
бодрствования ко сну (объяснение в тексте).
растают и убыстряются. Дельта-сон - период глубокого сна. Спящего в
этом состоянии можно разбудить только очень сильными звуковыми
сигналами или «растолкать». ЧСС, артериальное давление и температура тела
достигают в эту фазу минимальных значений.
Описанные стадии в соответствии с изменениями ЭЭГ составляют так
называемую медленноволновую стадию сна. Обычно при засыпании стадия
медленноволнового сна занимает около 1-1,5 ч. Эта стадия сменяется
появлением на ЭЭГ низкоамплитудной высокочастотной активности,
характерной для состояния бодрствования. Поскольку пациент находится в эту
фазу в состоянии глубокого сна, она получила по ЭЭГ-характеристике
название парадоксального, или быстроволнового, сна.
Электроэнцефалографический парадокс. Парадокс проявляется только
по ЭЭГ-картине, отражая складывающиеся в этом состоянии сна
специфические корково-подкорковые отношения. В электрофизиологии известны и
другие парадоксы, например атропиновый парадокс, когда на ЭЭГ после
введения животному атропина при совершенно неизмененном
бодрствующем состоянии животного появляются медленные высокоамплитудные
колебания. У животного, находящегося под уретановым наркозом, при
блокаде бодрствующего состояния и наличии в ЭЭГ медленной
высокоамплитудной активности можно вызвать ЭЭГ-активацию, т.е. переход к
низкоамплитудной высокочастотной ЭЭГ-активности при ноцицептивном
раздражении [Агафонов В.Г., 1956]. При этом животное не проявляет никаких
признаков бодрствования.
БЫСТРОВОЛНОВАЯ ФАЗА
В состоянии быстроволнового, или парадоксального, ЭЭГ-сна
испытуемые находятся в глубоком сне, их нельзя разбудить сильными раздражи-
Рис. 31.2. Продолжительность различных ЭЭГ-фаз сна.
телями, но они просыпаются от малейшего шороха. Состояние напоминает
парадоксальный сон по И.П. Павлову.
Продолжительность различных ЭЭГ-фаз сна представлена на рис. 31.2.
Первое проявление парадоксального сна длится 6-10 мин. Затем на
ЭЭГ снова возникают альфа-волны с последующими проявлениями фаз
медленноволнового сна. Парадоксальный ЭЭГ-сон с интервалами SO-90
мин периодически сменяет медленноволновой сон. На протяжении ночи
циклы медленнпволнового СНЯ, сменяющиеся быстроволновым,
проявляются 6-7 раз. При этом на протяжении ночного сна продолжительность
каждого медленноволнового отрезка сна укорачивается, а бысгроволнового
Возрастает, достигая перед пробуждением 20-.40 мин и более.
Факторы, определяющие продолжительность парадоксальной фазы сна.
Выраженность и продолжительность парадоксальной фазы сна
существенно зависят от возраста. Плод, как показали соответствующие исследования,
большую часть внутриутробной жизни проводит в парадоксальной ЭЭГ-
фазе сна. У новорожденных парадоксальная ЭЭГ-фаза сна составляет в
общей структуре сна 60 %, у взрослых - 20 %, у пожилых лии ее
продолжительность еще более уменьшается.
Процент парадоксального ЭЭГ-сна нарастает в общей структуре сна и
после эмоциональных переживаний предшествующего дня. например при
просмотре накануне возбуждающих фильмов. Парадоксальный сон
служит своего рода клапаном для снятия последствий эмоционального
Быстрые движения глаз. В соответствии с ЭЭГ-изменениями во время
сна выявлены характерные быстрые движения глаз. Оказалось, что
движения глаз удивительно точно совпадают с парадоксальной ЭЭГ-стадией сна.
Все это дало основание называть ту стадию сна «REM-сон» (от англ. Rapid
Eye Movements - быстрые движения глаз).
СОМАТОВЕГЕТАТИВНЫЕ ПРОЯВЛЕНИЯ СНА
ЭЭГ-изменениям во время сна соответствуют также изменения ряда
соматовегетативных показателей.
Двигательные реакции. В период смены медленноволнового сна REM-
сном и, наоборот, REM-сна медленноволновым сном испытуемые
изменяют положение тела, а в стадию REM-сна они, как правило, лежат
спокойно. Наблюдения показывают, что даже сомнамбулические перемещения
людей относятся, как правило, к медленноволновой фазе сна.
Вегетативные реакции. В медленноволновую фазу наблюдаются
снижение артериального давления, урежение пульса и дыхания. В фазу REM-сна
отмечено повышение артериального давления, учащение пульса,
повышение температуры мозга, снижение мышечного тонуса. На этом фоне
наблюдаются подергивание лицевой мускулатуры и кончиков пальцев,
нерегулярное дыхание, уменьшение храпа, если он присутствовал до начала
REM-фазы, эрекция у мужчин. При этом отмечено возрастание расхода
кислорода, что свидетельствует об увеличении обмена веществ.
ФАЗЫ СНА И СНОВИДЕНИЯ
Установлено, что если спящего человека разбудить в фазу
парадоксального ЭЭГ-сна, то он сообщает о сновидениях и рассказывает об их
сна. Фаза медленноволнового ЭЭГ-сна, наоборот, обладает свойством
«стирать» сновидения. Если испытуемых будили хотя бы через несколько
минут после окончания фазы парадоксального ЭЭГ-сна, они забывали
большую часть сновидения. Сейчас установлено, что все люди видят сны,
но сообщают о сновидениях только те, кто просыпается в фазу быстровол-
нового сна. Просыпающиеся в фазу медленноволнового сна не помнят
сновидений. Все это позволило связать быстроволновой сон с периодом
сновидений. Если исходить из того, что примерно четвертую часть всего
сна человек проводит в парадоксальном сне, т.е. 1,5-2 ч в ночь, то в
среднем около 5 лет жизни люди проводят в мире сновидений. Все это
состоянии жизнедеятельности между бодрствованием и сном.
ФАЗЫ СНА И ПСИХИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
Парадоксальная фаза сна оказалась существенно важной для
нормальной жизнедеятельности. Показано, что, если человека избирательно
лишать только парадоксальной фазы сна, например будить его, как только он
переходит в эту стадию, это приводит к существенным нарушениям
Американский исследователь Демент в течение 5 ночей лишал испытуемых
стадии REM-сна. Характерно, что уже в первые ночи парадоксальный сон
начинался у испытуемых до 22 раз, а в последующие ночи - до 30 раз. Днем
испытуемые были возбуждены и крайне рассеянны. Им постоянно хотелось есть, их дви-
жения были неуверенными, наблюдались расстройства памяти. После 5 ночей без
сновидений Демент вынужден был прервать эксперимент, так как у всех восьми
пациентов начались галлюцинации. Им казалось, что из темноты к ним тянутся
призраки, что на них нападают растения-людоеды или ожившие предметы
мебели. Характерно, что после того как этим пациентам была предоставлена
возможность нормально уснуть, они спали более суток в основном в фазе
парадоксального сна, т.е. их организм набирал «дефицит» состояния REM-сна. Наблюдаемые
психические и физиологические расстройства у испытуемых не были обусловлены
частыми ночными пробуждениями, а определялись отсутствием именно REM-
фазы и сновидений. Испытуемых другой контрольной группы будили в течение
ночи так же часто, как и участников основного эксперимента, но только не во
время REM-фазы. По утрам они чувствовали себя выспавшимися и не проявляли
в течение 5 сут эксперимента никаких признаков психических и физиологических
расстройств.
Все это подтверждает представления о сне и особенно о его
парадоксальной ЭЭГ-фазе как необходимом состоянии подготовки к нормальному
активному бодрствованию.
ТЕОРИИ СНА
Развитие теоретических представлений о природе сна имеет
длительную и поучительную историю. Многие старые представления о механизмах
сна не потеряли своего значения и сейчас.
Сосудистая теория. В историческом аспекте первой теорией можно
Ж. Моссо. Согласно этой теории, сон развивается в результате
обескровливания мозга. Подтверждением этой точки зрения являются специальные
эксперименты с применением сконструированной Ж.Моссо кровати-весов.
Испытуемый укладывался на кровать, оба конца которой были тщательно
уравновешены. По мере засыпания отмечалось четкое опускание у
испытуемых ножного конца кровати и поднимание головного (рис. 31.3). Несмотря
на достоверность экспериментальных фактов, сосудистая теория сна
неубедительна. В опытах Ж. Моссо трудно установить, является ли
перераспределение крови в сосудах засыпающего человека причиной или следствием сна.
Гуморальная теория. Двадцатые годы нашего столетия ознаменовались
появлением гуморальной теории сна (теории гипнотоксинов) бельгийских
исследователей Лежандра и Пьерро. Согласно этой теории, в качестве
причины сна рассматриваются специальные вещества (гипнотоксины, кеноток-
сины), появляющиеся в крови при бодрствовании. Доказательством этой
теории служил известный эксперимент с переливанием крови бодрствующей
собаке от собаки, подвергнутой суточному насильственному бодрствованию
на тредбане. Опыт показал, что как только бодрствующей собаке переливали
кровь депривированного по сну животного, она немедленно засыпала. Опыт
вызывал ряд возражений. Главное возражение состояло в том, что собака,
подвергнутая принудительному бодрствованию на тредбане, могла
находиться в состоянии стресса и накапливающиеся в ее крови вещества не имели
прямого отношения ко сну, являясь продуктами перенапряжения организма.
Гуморальная теория не получила подтверждения и при наблюдении за
поведением неразделившихся близнецов. Наблюдения показали, что такие
близнецы, имевшие общее кровообращение, проявляли, однако, различное
Одна девочка могла спать, а другая продолжала
бодрствовать (Т.Т. Алексеева). Все это указывало на то, что гуморальные факторы
В последние годы гуморальная теория сна приобрела другие аспекты.
Гуморальные факторы сна в мозге. Американский исследователь Р.Па-
пенхаймер при введении бодрствующим кошкам цереброспинальной
жидкости коз, которым не давали спать 2 сут, обнаружил, что кошки после
этого немедленно засыпали, т.е. было показано, что гуморальные факторы
сна, по-видимому, образуются в ЦНС. Это вещество получило название
фактор Папенхаймера.
Развивая эти представления, Швейцарский исследователь М.Монье
выделил из ткани таламической и гипоталамической областей у кроликов, у
которых при электрическом раздражении переднего гипоталамуса
вызывали сон, специальный олигопептид. Этот олигопептид, состоящий из 9
аминокислот (Тир-Ала-Гли-Гли-Асп-Ала-Сер-Гли-Глу), при введении
бодрствующим животным вызывал появление на ЭЭГ медленных
высокоамплитудных дельта-волн. Олигопептид получил название пептид,
вызывающий дельта-сон (ПВДС). Несмотря на то что до настоящего времени не
стихают дискуссии о том, может ли ПВДС вызывать появление
натурального сна, тем не менее открылась новая страница поисков и изучения
гуморальных факторов сна, образующихся при засыпании в самом мозге.
Подтверждением этого явилось открытие роли глутатиона, определяющего
появление стадии REM-сна (Л.Иное и соавт.).
Центральные теории. Одновременно с рассмотренными теориями сна
получили развитие теории, которые связывают возникновение сна с деятель-
ностью различных структур ЦНС (центральные теории сна). К центральным
теориям сна прежде всего относится теория подкорковых центров сна.
Теория подкорковых центров сна. Клинические наблюдения
давно свидетельствовали о том, что при различных сосудистых, опухолевых
или инфекционных поражениях подкорковых, особенно стволовых,
образований мозга у пациентов отмечаются различные нарушения сна - от
бессонницы до длительного летаргического сна. Особенно яркая клиника
нарушений сна в форме бессонницы, сонливости, сонной болезни и др.
наблюдалась при гриппозных энцефалитах - эпидемиях в конце 20-х годов.
Известный советский невропатолог Н.И. Гращенков в период Великой
Отечественной войны наблюдал раненого с осколком снаряда, находящимся в диэн-
цефальной области. Во время операции, которая проходила как обычно под
местной анестезией, стоило только дотронуться и потянуть за осколок, как раненый,
до этого разговаривающий с нейрохирургом, немедленно прекращал разговор и
засыпал. Все это указывало на наличие подкорковых центров сна.
Экспериментальные доказательства. Вопрос о
наличии подкорковых центров сна был подвергнут специальному
экспериментальному изучению в лаборатории швейцарского физиолога Р. Гесса. Он
первый экспериментально разработал методику вживления животным
хронических электродов в подкорковые структуры мозгачи обнаружил, что при
нахождении кончиков вживленных электродов в задних структурах субта-
ламуса и гипоталамуса кошки в ответ на низкочастотное электрическое
раздражение немедленно засыпали. После прекращения раздражения они
просыпались. Все это указывало на наличие в структурах субталамуса и
гипоталамуса центров сна.
Корковая теория сна. С открытием подкорковых центров сна, казалось
бы, вопрос о природе сна получил определенную ясность. Однако
оставалось непонятным, как засыпает испытуемый по приказу гипнотизера? Ведь
в этом случае раздражения подкорковых центров сна не происходит и
приказ гипнотизера только осознается человеком, прежде всего корой
большого мозга. Ответ на этот вопрос был получен в лаборатории И.П. Павлова,
который обосновал корковую теорию сна.
Условнорефлекторный сон. В экспериментах с условными рефлексами
И.П. Павлов и его сотрудники обнаружили, что в случае применения
длительно и настойчиво не подкрепляемого условного раздражителя или
тонкого дифференцировочного условного сигнала животные наряду с
торможением условнорефлекторной деятельности засыпали.
Сон как внутреннее торможение. Эти и другие эксперименты позволили
рассматривать сон как следствие процессов внутреннего торможения, как
углубленное, разлитое торможение, распространившееся на оба полушария
и ближайшие подкорковые образования. Этот вид торможения был назван
И.П. Павловым «сонным» торможением. Убедительно
продемонстрировано, что сонное торможение может возникать не только условнорефлектор-
ным путем на основе процессов внутреннего торможения, но и при
длительном действии монотонных, слабых раздражителей или при действии
сверхсильных раздражителей, вызывающих охранительное торможение.
Оставалось, однако, неясным, почему спят безполушарные животные,
а также новорожденные, у которых кора еще морфологически недоразвита?
Гипноз и сон имеют лишь небольшие различия. Сон - это иррадиированное торможение, разливающееся по коре больших полушарий без наличия очагов сильного возбуждения. Гипноз – это состояние когда торможением охвачены лишь некоторые участки головного мозга, это частичный сон, постепенно распространяющийся из одного пункта, с разъединением функций мозга. Разъединение функций мозга – это особое состояние загипнотизированного, когда он слышит и понимает обращенную к нему речь, но вместе с тем он теряет способность управлять своей мускулатурой, не может менять самостоятельно положение своего тела. Гипнотический сон нужно рассматривать как результат воздействия внешних, искусственно созданных однообразных слабых раздражителей, вызывающих утомление или внутреннее торможение (монотонный голос гипнотизера,стук метронома, фиксирование блестящего шарика, тиканье часов, поглаживание и так далее). Различают также внушенный сон - сон, вызванный только словесным внушением. Гипнотические фазы могут возникать в коре головного мозга в состоянии бодрствования и без него. Это наблюдается при утомлении, истощении, неврозах. В отличие от гипнотического сна это называется «гипнотическим состоянием». Важную роль во внушенном гипнозе играет раппорт. Раппорт - это словесная связь гипнотизера с гипнотизируемым человеком. Благодаря ему больной воспринимает словесные внушения направленные на улучшение психологического и физического состояния. Физиологические изменения, вызываемые в организме гипнозом. 1)Уменьшается болевая чувствительность. 2)Отмечается урежение дыхания и пульса. 3)Понижается артериальное давление. 4)Снимается спастические состояния полых внутренних органов (желчного пузыря, желудка, кишечника, желчных, поджелудочных и мочевых протоков). 5)Замедляется скорость обменных процессов. Преобладают восстановительные процессы. 6)Усиление тормозных функций нервной системы приводит к более устойчивому состоянию в отношении к стрессам и повышение работоспособности всего организма и нервной системы.
Сон — физиологическое состояние, которое характеризуется прежде всего потерей активных психических связей субъекта с окружающим его миром. Сон является жизненно необходимым для высших животных и человека. Треть жизни человека проходит в состоянии периодически наступающего сна.
Биологическое значение сна. Длительное время считали, что сон представляет собой отдых, необходимый для восстановления энергии клеток мозга после активного бодрствования. Однако, в последнее время биологическое значение сна рассматривается значительно шире. Во-первых, оказалось, что активность мозга во время сна часто выше, чем во время бодрствования. Было установлено, что активность нейронов ряда структур мозга во время сна существенно возрастает. Кроме того, во сне наблюдается активация ряда вегетативных функций. Все это позволило рассматривать сон как активный физиологический процесс, активное состояние жизнедеятельности.
Объективные характеристики (признаки) сна. Сон характеризуется прежде всего потерей активного сознания. Глубоко спящий человек не реагирует на многие воздействия окружающей среды если они не имеют чрезмерной силы. Рефлекторные реакции во время сна снижены. Сон характеризуется фазовыми изменениями ВНД , которые особенно отчетливо проявляются при переходе от бодрствования ко сну.
При переходе от состояния бодрствования ко сну наблюдается следующие фазы:
Уравнительная,
Парадоксальная,
Ультрапарадоксальная,
Наркотическая.
Обычно условно-рефлекторные реакции подчиняются закону силы: на больший по силе условный раздражитель величина условно-рефлекторной реакции больше, чем на слабый раздражитель. Фазы развития сна характеризуются нарушением силовых отношений. Уравнительная фаза характеризуется тем, что животные начинают отвечать одинаковыми по величине условно-рефлекторными ответами на условные раздражители различной силы.
Во время парадоксальной фазы на слабые условные раздражители наблюдается большая по величине условно-рефлекторная реакция, чем на сильные раздражители. Ультрапарадоксальная фаза характеризуется исчезновением условных реакций на положительные условные сигналы и появлением условно-рефлекторного ответа при действии тормозных условных раздражителей. В наркотическую фазу животные перестают отвечать условно-рефлекторной реакцией на любые условные раздражители.
Другим показателем состояния сна является утрата способности к активной целенаправленной деятельности.
Объективные характеристики состояния сна отчетливо обнаруживаются на ЭЭГ и при регистрации ряда вегетативных показателей. Во время сна на ЭЭГ происходит ряд изменений, протекающих в несколько стадий. В состоянии бодрствования характерной является низкоамплитудная высокочастотная ЭЭГ активность (бета-ритм). При закрывании глаз и расслаблении эта активность сменяется альфа-ритмом малой амплитуды. В этот период происходит засыпание человека, он постепенно погружается в бессознательное состояние.
В этот период пробуждение происходит достаточно легко. Через некоторое время альфа-волны начинают складываться в “веретена”. Через 30 минут стадия “веретен” сменяется стадией высокоамплитудных медленных тета-волн. Пробуждение в эту стадию затруднено. Эта стадия сопровождается рядом изменений вегетативных показателей: уменьшается частота сердечных сокращений, снижается кровяное давление, температура тела и др. Стадия тета-волн сменяется стадией высокоамплитудных сверхмедленных дельта-волн. Когда бессознательное состояние становится еще глубже, дельта-волны нарастают по амплитуде и частоте. Дельта-сон — это период глубокого сна. Частота сердечных сокращений, артериальное давление, температура тела в эту фазу достигают минимальных значений.
Описанные изменения ЭЭГ составляют “медленноволновую” стадию сна, она длится 1-1,5 часа. Эта стадия сменяется появлением на ЭЭГ низкоамплитудной высокочастотной активности, характерной для состояния бодрствования (бета-ритм). Так как эта стадия появляется в фазу глубокого сна, она получила название “парадоксального” или “быстроволнового” сна.
Таким образом, по современным представлениям весь период одного цикла сна делится на два состояния, которые сменяют друг друга (такая смена происходит 6-7 раз в течение ночи) и резко отличаются между собой:
Медленноволновый или медленный (ортодоксальный) сон;
Быстрый или парадоксальный сон.
Стадия медленного сна сопровождается высокоамплитудными медленными дельта-волнами в ЭЭГ, а стадия быстрого сна — высокочастотной низкоамплитудной активностью (десинхронизацией), которая характерна для ЭЭГ мозга бодрствующего животного, т. е. по ЭЭГ показателям мозг бодрствует, а организм спит. Это и дало основание назвать эту стадию сна парадоксальным сном.
Если разбудить человека в фазу парадоксального сна, то он сообщает о сновидениях и передает их содержание. Человек, проснувшись в фазу медленного сна, чаще всего не помнит сновидений.
Парадоксальная фаза сна оказалась важной для нормальной жизнедеятельности. Если человека во время сна избирательно лишать только парадоксальной фазы сна, например, будить его как только он переходит в эту фазу, то это приводит к существенным нарушениям психической деятельности. Это свидетельствует о том, что сон и особенно его парадоксальная фаза является необходимым состоянием подготовки к нормальному, активному бодрствованию.
Теории сна.
Гуморальная теория: в качестве причины сна рассматриваются специальные вещества, появляющиеся в крови при бодрствовании. Доказательством этой теории служит эксперимент, При котором бодрствующей собаке переливали кровь животного, лишенного сна в течение суток. Животное — реципиент немедленно засыпало. В настоящее время удалось идентифицировать некоторые гипногенные вещества, например, пептид , вызывающий дельта-сон. Вместе с тем, наличие гипногенных веществ не является фатальным признаком развития сна.
Об этом свидетельствуют наблюдения за поведением двух пар неразделившихся близнецов, У этих близнецов эмбриональное разделение нервной системы произошло полностью, а системы кровообращения имели множество анастомозов. Эти близнецы проявляли различное отношение ко сну: одна девочка, например, могла спать, а другая бодрствовала. Все это указывает на то, что гуморальные факторы не могут рассматриваться как абсолютная причина возникновения сна.
Вторая группа теорий — нервные теории сна. Клинические наблюдения свидетельствовали о том, что при различных опухолевых или инфекционных поражениях подкорковых, особенно стволовых образований мозга, у больных отмечаются различные нарушения сна — от бессонницы до длительного летаргического сна. Эти и другие наблюдения указывали на наличие подкорковых центров сна.
Экспериментально было показано, что при раздражении задних структур субталамуса и гипоталамуса животные немедленно засыпали, а после прекращения раздражения они просыпались. Эти эксперименты указывали на наличие в субталамусе и гипоталамусе центров сна.
В лаборатории И. П. Павлова было установлено, что при применении длительно и настойчиво неподкрепляемого условного раздражителя или при выработке тонкого диффренцировочного условного сигнала, животные, наряду с торможением у них условно-рефлекторной деятельности, засыпали. Эти эксперименты позволили И. П. Павлову рассматривать сон как следствие процессов внутреннего торможения, как углубленное, разлитое, распространившееся на оба полушария и ближайшую подкорку торможение. Так была обоснована корковая теория сна. Однако ряд фактов не могли объяснить ни корковая, ни подкорковая теории сна.
Во-первых, наблюдения за больными, у которых отсутствовали почти все виды чувствительности, показали, что такие больные впадают в состояние сна как только прерывается поток информации от действующих органов чувств. Например, у одного больного из всех органов чувств был сохранен только один глаз, закрытие которого погружало больного в состояние сна. Больная с сохранением чувствительности только на тыльной поверхности предплечья одной руки постоянно пребывала в состоянии сна. Просыпалась она только тогда, когда дотрагивались до участков кожи, сохранивших чувствительность.
Во-вторых, оставалось неясным, почему спят бесполушарные животные и новорожденные дети, у которых кора морфологически еще недостаточно дифференцирована.
Многие вопросы центральной организации процессов сна получили объяснение с открытием восходящих активирующих влияний ретикулярной формации ствола мозга на кору больших полушарий. Экспериментально было доказано, что сон возникает во всех случаях устранения восходящих активирующих влияний ретикулярной формаций на кору мозга.
Наряду с этим были установлены нисходящие влияния коры мозга на подкорковые образования. Особенно важны влияния фронтальных отделов коры больших полушарий на лимбические структуры мозга и гипоталамические центры сна. В бодрствующем состоянии при наличии восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на кору мозга, нейроны лобной коры тормозят активность нейронов центра сна заднего гипоталамуса. В состоянии сна, когда снижаются восходящие активирующие влияния ретикулярной формации на кору мозга, тормозные влияния лобной коры на гипоталамические центры сна снижаются.
Важным обстоятельством, имеющим прямое отношение к природе сна, явилось установление факта реципрокных отношений между лимбико-гипоталамическими и ретикулярными структурами мозга. При возбуждении лимбико-гипоталамических структур мозга наблюдается торможение структур ретикулярной формации ствола мозга и, наоборот.
Следовательно, состояния бодрствования и сна характеризуются специфической архитектоникой, своеобразной “раскладкой” корково-подкорковых взаимоотношений.
При бодрствовании за счет потоков афферентации от органов чувств активируются структуры ретикулярной формации ствола мозга, которые оказывают восходящее активирующее влияние на кору больших полушарий. При этом нейроны лобных отделов коры оказывают нисходящие тормозные влияния на центры сна заднего гипоталамуса , что устраняет блокирующие влияния гипоталамических центров сна на ретикулярную формацию среднего мозга.
В состоянии сна при уменьшении потока сенсорной информации снижаются восходящие активирующие влияния ретикулярной формации на кору мозга. В результате чего устраняются тормозные-влияния лобной коры на нейроны центра сна заднего гипоталамуса. Эти нейроны, в свою очередь, начинают еще активнее тормозить ретикулярную формацию ствола мозга. В условиях блокады всех восходящих активирующих влияний подкорковых образований на кору мозга наблюдается медленноволновая стадия сна.
Гипоталамические центры за счет морфофункциональных связей с лимбическими структурами мозга могут оказывать восходящие активирующие влияния на кору мозга при отсутствии влияний ретикулярной формации ствола мозга.
Рассмотренные выше механизмы составляют корково-подкорковую теорию сна, предложенную П. К. Анохиным. Эта теория позволила объяснить все виды сна и его расстройства. Она исходит из ведущего постулата о том, что какова бы ни была причина сна, состояние сна связано с важнейшим механизмом — снижением восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на кору мозга.
Развитие сна объясняется уменьшением восходящих активирующих влияний ретикулярной формации за счет торможения активности ее нейронов при электрическом раздражении заднего гипоталамуса.
Сон бескорковых животных и новорожденных детей объясняется слабой выраженностью нисходящих влияний лобной коры на гипоталамические центры сна, которые при этих условиях находятся в активном состоянии и оказывают тормозное действие на нейроны ретикулярной формации Ствола мозга. Сон новорожденного периодически прерывается только возбуждением центра голода, расположенного в латеральных ядрах гипоталамуса, который тормозит активность центра сна. При этом создаются условия для поступления восходящих активирующих влияний ретикулярной формации в кору. Новорожденный просыпается и бодрствует до тех пор, пока не снизится активность центра голода за счет удовлетворения пищевой потребности.
Становится понятным, что во всех случаях резкого ограничения сенсорной информации, имевшего место у некоторых больных, сон возникал вследствие снижения восходящих активирующих влияний ретикулярной формации ствола мозга на кору.
Корково-подкорковая теория сна объясняет многие расстройства сна. Бессонница, например, часто возникает как следствие перевозбуждения коры под влиянием курения, напряженной творческой работы перед сном. При этом усиливаются нисходящие тормозные влияния нейронов лобной коры на гипоталамические центры сна и подавляется механизм их блокирующего действия на ретикулярную формацию ствола мозга.
Неглубокий сон наблюдается при частичной блокаде механизмов восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на.кору мозга. Длительный, например, летаргический сон может наблюдаться при раздражении центров сна заднего гипоталамуса сосудистым или опухолевым патологическим процессом. При этом возбужденные клетки центра сна непрерывно оказывают блокирующее влияние на нейроны ретикулярной формации ствола мозга.
Понятие о “сторожевых пунктах” как частичном бодрствовании во время сна объясняется наличием определенных каналов реверберации возбуждений между подкорковыми структурами и корой больших полушарий во время сна на фоне снижения основной массы восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на кору мозга. “Сторожевой пункт” или очаг может определяться сигнализацией от внутренних органов, внутренними метаболическими потребностями и внешними жизненно важными обстоятельствами.
Например, кормящая мать может очень крепко спать и не реагировать на достаточно сильные звуки, но она быстро просыпается при легком шевелении новорожденного ребенка. Иногда “сторожевые пункты” могут иметь прогностическое значение. Например, в случае патологических изменений в том или ином органе, усиленная импульсация от него может определять характер сновидений и быть своего рода прогнозом заболевания, субъективные признаки которого еще не воспринимаются в состоянии бодрствования.
Гипнотическое состояние можно определить как частичный сон. Возможно, гипнотическое состояние создается за счет возбуждения лимбико-таламических структур на фоне сохраняющейся части восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на кору мозга” определяющих поведенческую деятельность.
Избирательная активация лимбических структур мозга наблюдается при воздействии на мозг импульсов электрического тока при так называемом электросне, при этом формируется гипнозоподобное состояние.
Сон, как особое состояние организма и прежде всего — состояние мозга, характеризуется специфическими корково-подкорковыми соотношениями и продукцией специальных биологически активных веществ, применяется при лечении невротических, астенических состояний, снятия психоэмоционального напряжения и при ряде психосоматических заболеваний (ранние стадии гипертонической болезни, нарушения сердечного ритма, язвенные поражения желудочно-кишечного тракта, кожные и эндокринные расстройства).
Фармакологический сон неадекватен по своим механизмам естественному сну. Различные “снотворные” препараты ограничивают активность разных структур мозга — ретикулярной формации ствола мозга, гипоталамической области, коры головного мозга. При этом нарушаются естественные механизмы формирования стадий сна, его динамики, пробуждения. Помимо этого при фармакологическом сне могут нарушаться процессы консолидации памяти, переработки и усвоения информации и др. Следовательно, использование фармакологических средств для улучшения сна должно иметь достаточное медицинское обоснование.
Современные представления о физиологической архитектуре поведенческого акта (функциональная система поведения). Любая деятельность организма является приспособительной и направлена на достижение организмом полезного приспособительного результата. В основе этой приспособительной деятельности лежит формирование функциональных систем, т. е. совокупности процессов и механизмов, динамически складывающихся для достижения организмом полезного результата. Следовательно, формирование функциональных систем подчинено получению определенного, полезного приспособительного результата. Недостаточный результат может целиком реорганизовать систему, сформировать новую с более совершенным взаимодействием компонентов, обеспечивающих получение полезного результата.
Этапы (узловые механизмы) формирования функциональной системы. Концепция функциональных систем постулирует мысль о том, что среда существования оказывает на организм влияние еще до того, как подействует условный раздражитель. Следовательно, при осуществлении условного рефлекса условный раздражитель действует на фоне так называемой предпусковой интеграции, которая формируется на базе различных видов афферентных возбуждений.
1. Обстановочная афферентация — сумма афферентных возбуждений, возникающих в конкретных условиях существования организма и сигнализирующих об обстановке, в которой пребывает организм.
2. Обстановочная афферентация действует на организм в тот момент, когда в нем имеется тот или иной уровень мотивационного возбуждения (мотивация), находящегося в состоянии скрытого доминирования. Доминирующая мотивация формируется на основе ведущей потребности, при участии мотивационных центров гипоталамуса. Из нескольких потребностей выбирается наиболее актуальная, на базе которой возникает доминирующая мотивация. На стадии афферентного синтеза доминирующая мотивация активирует память.
3. Любая поведенческая реакция, в том числе и условно-рефлекторная возникает быстрее, если подобная ситуация уже встречалась в жизни, т. e. при наличии следов прошлого опыта — памяти. Значение памяти на стадии афферентного синтеза состоит в том, что она извлекает информацию, связанную с удовлетворением доминирующей мотивации.
Эти три вида возбуждений: мотивационное, память и обстановочная афферентация создают предпусковую интеграцию, на фоне которой действует четвертый вид афферентации — пусковая афферентация (пусковой стимул, условный сигнал). Эти четыре вида возбуждений взаимодействуют и обеспечивают формирование Первого этапа, первого узлового механизма функциональной системы поведения — афферентного синтеза (рис. 34).
Рис.34. Схема функциональной системы поведенческого акта (по П.К. Анохину).
Основным условием формирования афферентного синтеза является одновременная встреча всех четырех видов афферентаций . Эти виды афферентаций должны обрабатываться одновременно и совместно, что достигается благодаря конвергенции всех видов возбуждений на конвергентных нейронах. Этап афферентного синтеза приводит организм к решению вопроса, какой именно результат должен петь получен в данный момент, он обеспечивает постановку цели, достижению которой будет посвящена вся дальнейшая реализация функциональной системы.
Вторым этапом функциональной системы является принятие решения (постановка цели).
Этот этап характеризуется следующими особенностями:
Принятие решения осуществляется только на основе полного афферентного синтеза.
Благодаря принятию решения принимается одна конкретная форма поведения, соответствующая внутренней потребности, прежнему опыту и окружающей обстановке.
На этапе принятия решения организм освобождается от избыточных степеней свободы, т. е. из сотни возможностей после принятия решения реализуется только одна. Оставшиеся степени свободы дают возможность экономно осуществлять именно то действие, которое должно привести к запрограммированному результату.
Этап принятия решения способствует формированию интеграла эфферентных возбуждений, в этот период все виды возбуждений приобретают эффекторный, исполнительный характер.
Третьим этапом функциональной системы является формирование программы действия. На данном этапе формируется конкретная цель действия и пути ее реализации. Одновременно с формированием программы действия формируется как бы ее копия, которая сохраняется в нервной системе, в акцепторе результатов действия.
Четвертым этапом формирования функциональной системы является формирование акцептора результатов действия. Это весьма сложный аппарат деятельности мозга, который должен сформировать тонкие нервные механизмы, позволяющие не только прогнозировать признаки (параметры) необходимого в данный момент результата, но и сравнить (сличить) их с параметрами реально полученного результата. Информация о последних приходит к акцептору результатов действия благодаря обратной афферентации. Именно этот аппарат дает возможность организму исправить ошибку поведения или довести несовершенные поведенческие акты до совершенных. Акцептор результатов действия — это идеальный образ будущих результатов действия.
Именно эта модель является эталоном оценки обратных афферентации. Получены данные о том, что в этот нервный комплекс, обладающий высокой степенью мультиконвергентного взаимодействия, приходят возбуждения не только афферентной, но и эфферентной природы. Речь идет о коллатеральных ответвлениях пирамидного тракта, которые через цепь промежуточных нейронов отводят “копии” эфферентных посылок (команд), идущих к эффекторам. Эти эфферентные возбуждения конвергируют на те же промежуточные нейроны сенсомоторной области коры, куда поступают афферентные возбуждения, передающие информацию о параметрах реального результата.
Таким образом, момент принятия решения и начала выхода эфферентных возбуждений из мозга сопровождается формированием обширного комплекса возбуждений, состоящего из афферентных признаков будущего результата и из коллатеральных копий эфферентных возбуждений, поступающих по пирамидному тракту к рабочим аппаратам. К этому же комплексу возбуждений через определенное время присоединяются возбуждения от параметров реально полученного результата. Сам процесс оценки реально полученного результата осуществляется из сличения (сравнения, сопоставления) прогнозированных параметров и параметров реально полученного результата.
Если результаты не соответствуют прогнозу, то в аппарате сличения возникает реакция рассогласования, активирующая ориентировочно-исследовательскую реакцию, которая поднимает ассоциативные возможности мозга на более высокий уровень, тем самым помогает активному подбору дополнительной информации. Именно эта общая активация мозга, реализующаяся в ориентировочно-исследовательской реакции, направляет организм на поиски дополнительной информации. На ее основе формируется более полный афферентный синтез, принимается более адекватное решение, что в свою очередь приводит к формированию более адекватной программы действия и к действию, которое позволяет получить запрограммированный результат.
При достижении желаемого полезного результата в акцепторе результатов действия формируется реакция согласования. В стадию афферентного синтеза поступает санкционирующая афферентация, сигнализирующая об удовлетворении мотивации. На этом функциональная система перестает существовать.
Процессы согласования и рассогласования, возникающие при сличении параметров реально полученного результата с запрограммированным в акцепторе результатов действия, сопровождаются общими реакциями — чувством удовлетворения и неудовлетворения, т.е. положительными и отрицательными эмоциями.
Следовательно, основными этапами, узловыми механизмами функциональной системы являются:
Афферентный синтез.
Принятие решения.
Формирование программы действия.
Формирование акцептора результатов действия.
Действие и его результат.
Сличение параметров результата с их моделью в акцепторе результатов действия, осуществляемое с по мощью обратной афферентации.
Синтез столь разнообразных возбуждений осуществляется на конвергентных нейронах. Именно к ним приходят обстановочная и пусковая афферентации, возбуждение от мотивационных центров. На этих же нейронах осуществляется синтез этих возбуждений со следами ранее протекавших здесь процессов (памятью). Нейроны, на которых формируются механизмы функциональной системы, расположены во всех структурах ЦНС , на всех ее уровнях. Интеграция этих процессов определяет целостную многоуровневую, многокомпонентную приспособительную деятельность организма.
2. Во-вторых: нейронное состояние ретикулярной формации в бодрствующем состоянии и во время сна мало, чем отличается.
3. В-третьих: ретикулярная формация является не единственным центром бодрствования: они так же представлены и в медиальном таламусе, и в переднем гипоталамусе.
Корково-подкорковая теория
Между лимбико-гипоталамическими и ретикулярными структурами мозга имеются реципрокные отношения. При возбуждении лимбико-гипоталамических структур мозга наблюдается торможение структур ретикулярной формации ствола мозга и наоборот. При бодрствовании за счет потоков афферентации от органов чувств активируются структуры ретикулярной формации, которые оказывают восходящее активирующее влияние на кору больших полушарий. При этом нейроны лобных отделов коры оказывают нисходящие тормозные влияния на центры сна заднего гипоталамуса, что устраняет блокирующие влияния гипоталамических центров сна на ретикулярную формацию среднего мозга. При уменьшении потока сенсорной информации снижаются восходящие активирующие влияния ретикулярной формации на кору мозга. В результате чего устраняются тормозные влияния лобной коры на нейроны центра сна заднего гипоталамуса, которые начинают еще активнее тормозить ретикулярную формацию ствола мозга. В условиях блокады всех восходящих активирующих влияний подкорковых образований на кору мозга наблюдается медленноволновая стадия сна.
Гипоталамические центры за счет связей с лимбическими структурами мозга могут оказывать восходящие активирующие влияния на кору мозга при отсутствии влияний ретикулярной формации ствола мозга. Эти механизмы составляют корково-подкорковую теорию сна (П.К.Анохин), которая позволила объяснить все виды сна и его расстройства. Она исходит из того, что состояние сна связано с важнейшим механизмом – снижением восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на кору мозга. Сон бескорковых животных и новорожденных детей объясняется слабой выраженностью нисходящих влияний лобной коры на гипоталамические центры сна, которые при этих условиях находятся в активном состоянии и оказывают тормозное действие на нейроны ретикулярной формации ствола мозга.
Значение сна.
Сон обеспечивает отдых организма. В экспериментах М.М. Манассеиной (1892) было показано, что лишенные сна взрослые собаки погибали за 12 - 21 день. Лишение сна щенков приводило их к гибели через 4 - 6 дней. Депривация сна человека в течение 116 ч сопровождалась нарушением поведения, повышением раздражительности, психическими расстройствами. Наиболее значительно меняется поведение человека при лишении его медленного сна, в результате чего возникает повышенная возбудимость (человек развязан).
У животных, которые погибали в результате лишения сна, обнаруживали кровоизлияния в коре больших полушарий, в стволе и . Известны случаи, когда один 32-летний англичанин провел без сна 200 ч, а 18-летний мексиканский студент не ложился спать 264 ч. У таких людей в результате возникает эмоциональная неуравновешенность, повышенная утомляемость, бредовые идеи, нарушается зрение, вестибулярная функция, через 90 ч лишения сна появляются галлюцинации, к 170 ч - деперсонализация личности, к 200-му часу у испытуемого проявляются психические и психомоторные расстройства. Наблюдение за такими добровольцами показало, что у человека может возникать ощущение отсутствия сна даже тогда, когда он находится в глубокой стадии сна. Но в то же самое время в глубоких стадиях сна у человека может быть внешне вполне бодрый вид
Сон играет важную роль в процессах метаболизма. Полагают, что медленный сон помогает восстановлению внутренних органов, поскольку через гипоталамус либерины воздействуют на гипофиз, способствуя освобождению гормона роста (ГР), который участвует в биосинтезе белков в периферических тканях. Напротив, парадоксальный сон восстанавливает пластические свойства нейронов головного мозга, усиливает процессы в клетках нейро-глии, которые обеспечивают нейроны питательными веществами и кислородом. Только во время медленного сна из гипоталамуса в кровь выбрасывается гормон роста, участвующий в биосинтезе белков в периферических тканях. Биосинтез белков и РНК нейронов интенсифицируется во время парадоксального сна. Г. Лабори отмечал, что медленный сон связан с метаболической активностью нейроглии. По мнению Е.Хартмана, мало спящие люди хорошо приспособлены к жизни, обычно игнорируют психологические проблемы. Долго спящие люди обременены конфликтами и более разносторонни в своих интересах. Предполагают, что в медленном сне для всех относительно одинакова, а потребность в парадоксальном сне различна.
Сон способствует усвоению информации. Как считал Ф. Крик, во время парадоксального сна из памяти исключается вся второстепенная информация, т.е. происходит процесс реверсивного обучения. Предлагались различные устройства и методики, якобы дающие людям возможность, не прикладывая усилий, обучаться во сне. К сожалению, информация, предъявляемая во время сна, не запоминается, если только на ЭЭГ во время или после этого не появляется а-ритм (т.е. если человек не просыпается). Как уже говорилось, из всех проявлений активности мозга во время сна запоминается лишь последнее сновидение. В то же время, сон облегчает закрепление изученного материала. Если какая-то информация заучивается непосредственно перед засыпанием, то спустя 8 ч она вспоминается лучше. Особенно под влиянием сна улучшается запоминание материала, не связанного по смысловому содержанию. Запоминание улучшается главным образом после медленного сна. Заученный материал лучше воспроизводится после первой половины ночи, чем после второй, когда преобладает парадоксальный сон и почти отсутствует глубокий медленный сон. Роль парадоксального сна в запоминании дискутируется.
Сон - это приспособление организма к изменению освещенно сти (день -ночь). Организм способен заранее приготовиться к ожидаемому воздействию со стороны внешнего мира, активность всех систем снижается в определенные часы согласно режиму труда и отдыха. К моменту пробуждения и в начале бодрствования активность органов и систем возрастает и соответствует уровню поведенческих реакций.
При длительном тотальном лишении сна до 116 часов наблюдаются , поведения, психических процессов, аффективной сферы, появление галлюцинаций (особенно зрительных). В первую восстановительную ночь преобладает медленный сон, тогда как наблюдали исчезновение парадоксального сна (ПС), но позднее происходило удлинение ПС и увеличение БДГ-сна.
При депривации ПС происходят нарушения в поведении, появляются страхи, галлюцинации, однако эффект при депривации ПС был менее значительным, чем при депривации медленного сна. У испытуемых, у которых возникали сновидения в восстановительную ночь не наблюдалось компенсаторного увеличения ПС. У испытуемых, у которых наблюдались нарушения поведения, галлюцинации и т.д. наблюдалось увеличение ПС.
Расстройство цикла сон – бодрствование Это группа расстройств, которые только недавно подверглись подробному изучению. Классификация их все еще носит характер предварительной, хотя DSM – III – R выделяет три типа: 1) быстро меняющиеся; 2) ускоренные или замедленные и 3) дезорганизованные. Ниже приведены диагностические критерии для расстройств цикла сон – бодрствование.
Несоответствие нормальному циклу сон – бодрствование, характерному для окружения больного, а также его или ее циркадный паттерн сон – бодрствование, в результате которого имеют место жалобы либо на бессонницу (критерий А и Б расстройства в виде бессонницы) (см. Диагностические критерии расстройства засыпания и поддержания сна, РЗПС), либо на гиперсомнию (критерии А и Б расстройства в виде гиперсомнии). Следует определить тип. Ускоренный или замедленный тип: Расстройство цикла сон – бодрствование, при котором периоды засыпания или пробуждения значительно ускорены или замедлены (если цикл сон – бодрствование не нарушен воздействием препаратов или требованиями окружающей действительности) по сравнению с теми периодами, которые были бы желательны для субъекта (обычно это общепринятые показатели по схеме сон – бодрствование).
Дезорганизованный тип : Расстройство цикла сон – бодрствование, явно связанное с дезорганизованным и вариабельным временем сна и бодрствования, в результате которого основной период суточного сна отсутствует. Часто меняющийся тип: Расстройство цикла сон – бодрствование, вызванное частой сменой времени сна и бодрствования, например, при частых изменениях расписания при сменной работе или перемены временных зон. Типичным симптомом у таких больных является то, что больные не могут спать, когда им хочется, хотя в другое время они могут спать. Соответственно они не могут находиться в состоянии полного бодрствования, когда им хочется бодрствовать, но в другое время они могут поддерживать состояние бодрствования. В этом смысле данное расстройство сна нельзя рассматривать как бессонницу или гиперсомнию в точном понимании термина. Практически же начальными жалобами часто являются либо только бессонница, либо только сонливость, и вышеупомянутые особенности выявляются только при тщательном расспросе. Все перечисленные ниже расстройства цикла сон – бодрствование могут рассматриваться как несоответствие между поведенческими проявлениями сна и бодрствования.
Частые изменения цикла сон – бодрствование . Это состояние, частота которого в настоящее время увеличивается, наблюдается у лиц, которые часто совершают перелет с востока на запад, например, экипаж пилотов или путешественники, часто совершающие перелет через океан; у лиц, у которых периодически и быстро меняется рабочий цикл; иногда оно возникает при самопроизвольных и хаотических изменениях цикла. Наиболее частыми симптомами его являются наличие смешанного периода бессонницы и сонливости; однако могут быть и многие другие симптомы и соматические нарушения, включая пептическую язву, наблюдающиеся в одно и то же время с основным паттерном. Некоторые подростки и лица молодого возраста переносят изменения такого типа очень хорошо, с незначительным количеством отклонений, но пожилые люди и лица с повышенной чувствительностью сильно страдают от данных нарушений.
Ускоренный или замедленный тип цикла сон – бодрствование . Синдром замедления фазы сна. Синдром замедления фазы сна характеризуется выраженной задержкой наступления сна и бодрствования, которые всегда приходят позже, чем хотелось; фактическое время сна не меняется; отсутствуют трудности в поддержании сна, если он наступил, но человек не может ускорить время наступления сна, пытаясь придерживаться привычного времени засыпания и пробуждения. Синдром часто сопровождается основной жалобой на трудность засыпать в желаемое привычное время и сходен с таковым при наблюдающемся в начале сна РЗПС. Вторично в результате потери сна возникают симптомы, характерные для РВЧС. Синдром ускорения фазы сна. Синдром ускорения фазы сна характеризуется значительно более ранним наступлением сна и бодрствования, чем этого хочется больному; фактическое время сна ре меняется; трудности в поддержании сна отсутствуют, если сон наступил, но человек не может замедлить время наступления сна. пытаясь придерживаться привычного времени засыпания и пробуждения. В отличие от замедления времени наступления сна данное состояние не препятствует работе и учебе в школе. Наибольшую трудность представляет собой невозможность сохранять бодрствование по вечерам и спать утром до привычного времени пробуждения. Дезорганизованный тип. Дезорганизованным типом считается нерегулярный паттерн сон – бодрствование, нарушающийся поведенческими проявлениями в виде вариабельности периодов сна и бодрствования. При этом наблюдаются частые периоды дневного сна в разное время и длительное пребывание в постели. Продолжительность ночного сна изменена, и расстройство может протекать как РЗПС, хотя в целом длительность сна в течение суток остается в пределах возрастной нормы.
Нарушение цикла «сон-бодрствование». Бессонница. Нарколепсия. Гиперсомния.
Бессонница и нарколепсия являются наследственными заболеваниями. Корково-подкорковая теория сна объясняет многие расстройства сна. Бессонница , например, часто возникает как следствие перевозбуждения коры под влиянием курения, напряженной творческой работы перед сном. При этом усиливаются нисходящие тормозные влияния нейронов лобной коры на гипоталамические центры сна и подавляется механизм их блокирующего действия на ретикулярную формацию ствола мозга.
Неглубокий сон наблюдается при частичной блокаде механизмов восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на.кору мозга. Длительный, например, летаргический сон может наблюдаться при раздражении центров сна заднего гипоталамуса сосудистым или опухолевым патологическим процессом. При этом возбужденные клетки центра сна непрерывно оказывают блокирующее влияние на нейроны ретикулярной формации ствола мозга.
Нарколепсия – нарушение бодрствования, характеризующееся дневными приступами непреодолимого сна. Связывают его с тем, что человек, страдающий нарколепсией, из состояния бодрствования впадает сразу в парадоксальный сон. Симптом – неудержимое засыпание, мышечная слабость. У многих людей циркадный ритм сна – бодрствования нарушен. Слабость в мышцах появляется при гневе, хохоте, плаче и других факторах.
Гиперсомния – необычайная потребность во сне, причиной которой является дисбаланс систем регуляции сна-бодрствования в организме.
Мы видим в сновидениях различные комбинации того, что происходило с нами во время бодрствования: в коре головного мозга во время поверхностного сна или при переходе сна из одной стадии в другую, при засыпании остаются островки – незаторможенные участки коры, и под действием внутренних или внешних раздражителей из них “извлекается” какая-либо информация, события, произошедшие с нами наяву, что и является основой возникновения нереальной реальности.
Во время сна, в своих сновидениях, мы видим себя заболевшими, и через несколько дней мы в действительности заболеваем; дело в том, что мы во сне становимся более чувствительными, острее ощущаем те процессы, которые происходят в нашем организме, которые мы чувствуем в реальности.
Сон - это долговременное функциональное состояние, характеризующееся значительным снижением нервно-психической и двигательной активности, которое необходимо для восстановления способности мозга к аналитико-синтетической деятельности .
Виды сна:
1. физиологический суточный сон;
2. сезонный сон у животных (земляная белка 9 мес.);
3. гипнотический сон;
4. наркотический сон;
5. патологический сон.
Продолжительность суточного сна у новорождённых около 20 часов, у годовалых детей 13-15 часов, у взрослых 6-9 часов. (Взгляды Наполеона на сон, вредная привычка, продолжительность жизни коротко спящих, средне спящих, длительно спящих людей).
В течение физиологического сна периодически друг друга сменяют 2 его формы: быстрый или парадоксальный сон и медленный сон. Быстрый сон возникает 4-5 раз за ночь и длится 1/4 всего времени сна. Во время быстрого сна мозг находится в деятельном состоянии: об этом свидетельствует а-ритм ЭЭГ, быстрые движения глазных яблок, подёргивание век, конечностей, учащаются пульс и дыхание и т.д. Если человека разбудить во время быстрого сна, он расскажет о сновидениях. При медленном сне этих явлений нет, а на ЭЭГ регистрируется дельта-ритм, свидетельствующий о тормозных процессах в мозге. Долгое время считалось, что во время медленного сна сновидений нет, сейчас установлено, что сновидения в этот период сна менее яркие, длительные и реальные. Возникновение ночных кошмаров также связано с медленным сном. Более того, обнаружено, что сомнабулизм или снохождение возникает именно во время медленного сна.
Значение сна:
1. очищение ЦНС от метаболитов, накопившихся в процессе бодрствования;
2. удаление накопившейся за день ненужной информации и подготовка к приёму новой;
3. переход информации кратковременной памяти в долговременную. Он происходит во время медленного сна. Поэтому заучивание материала перед сном способствует запоминанию и лучшему воспроизведению запомненного. Особенно хорошо улучшается запоминание логически несвязанного материала;
4. эмоциональная перестройка. Во время быстрого сна происходит снижение возбудимости очагов мотивационного возбуждения, которые возникли в результате неудовлетворённой потребности. Во время сна неудовлетворённые потребности находят своё отражение в сновидениях (3. Фрейд. О сновидении). У больных с депрессивными состояниями наблюдаются необычайно яркие сновидения.
Таким образом во сне происходит психологическая стабилизация и личность в определенной мере защищается от нерешённых конфликтов. Обнаружено, что люди мало спящие, у которых продолжительность быстрого сна относительно больше, лучше приспособлены к жизни и спокойно переживают психологические проблемы. Долго спящие обременены психологическими и социальными конфликтами.
Теории механизмов сна
1. Химическая теория сна. Выдвинута в прошлом веке. Считалось, что в процессе бодрствования образуются гипнотоксины, которые вызывают засыпание. В последующем была отвергнута. Однако сейчас вновь выдвигается биохимическая теория. В данное время установлено, что нейромедиатор серотонин способствует развитию медленного сна, норадреналин - быстрого. Кроме этого, из мозга выделены нейропептиды, которые вызывают засыпание при действии на гипоталамические центры мозга, например, это пептид дельта-сна.
2. Теория центра сна. Создатель теории - австрийский лауреат Нобелевской премии физиолог Гесс. В 30-е годы он обнаружил, что при электрическом раздражении ядер ГТ в области третьего желудочка, происходит засыпание животного.
3. Теория разлитого торможения коры. Предложена И.П. Павловым. По его теории сон - это разлитое торможение КБП, возникающее в результате его иррадиации из локальных участков, где вследствие утомления первоначально произошло торможение. Эта теория также не в полной мере объясняет возникновение сна. В частности установлено, что в период быстрого сна кора находится в деятельном состоянии.
4. Теория П.К. Анохина. Согласно ей, в результате утомления развивается торможение локальных участков коры. Кора перестаёт возбуждать центры сна в РФ и в нейронах развивается торможение. РФ перестаёт оказывать активирующее влияние на КБП и в ней развивается разлитое торможение.
5. В настоящее время установлено, что сон и бодрствование - это два взаимно дополняющих функциональных состояниях. Их регуляция осуществляется центрами, находящимися в реципрокных отношениях. Обнаружены центры бодрствования в ретикулярной формации среднего и промежуточного мозга, в этих же отделах мозга находятся центра сна. При этом нейромедиатором в центрах сна является серотонин и пептиды сна. Центры сна активируются в результате уменьшения количества нервных импульсов, поступающих в Р.Ф. от периферических рецепторов по коллатералям (теория деафферентации, рефл. теория), а также по нисходящим путям от К.Б.П. При возбуждении центров сна тормозятся центры бодрствования и активирующее влияние Р.Ф. на кору уменьшается, развивается сон.
Нарушения сна:
1. бессоница. Страдают около 15% взрослых. Лечение – снотворные;
2. нарколепсия - приступы непреодолимой сонливости днём. Возникает в результате нарушения взаимодействия центров сна и бодрствования;
3. сомнабулизм. В лёгких случаях человек садится в кровати и произносит несколько слов. В тяжёлых - довольно длительно может ходить и выполнять какие-либо действия. Чаще страдают дети и подростки. Причина заболевания неизвестна;
4. ночные страхи наблюдаются чаще у детей. У взрослых - кошмары;
5. сонный ступор. Возникает во время засыпания. Человек не может произвести никакого движения. Могут наблюдаться устрашающие галлюцинации;
6. энурез - ночное недержание мочи. Встречается у 10% детей. Причины неизвестны.
Тайны человеческого мозга остаются до конца не разгаданными, в том числе и те, что касаются сна и сновидений. Нейрофизиология сна сложна и неприступна для пытливого исследовательского разума. В этой статье разберемся с тем, что уже известно современному научному миру.
Что такое сон и насколько он важен?
Сон имеет ряд важнейший функций для организма человека
Сон представляет собой состояние организма, во время которого человек остается на месте, не двигается в пространстве, у него понижены реакции на внешние раздражители. В течение жизни циклы сна и бодрствования, поочередно сменяющие друг друга, служат для восстановления сил и поддержания тела в хорошем функциональном состоянии.
Насчет значения сна до сих пор нет однозначного мнения. Он является отдыхом и необходим для многих физиологических процессов:
- Нормального метаболизма. В это время организм занимается восстановлением своих клеток и выведением вредных продуктов обмена веществ.
- Приспособления к смене освещенности.
- Переработки и сохранения информации, полученной в течение дня.
Изучение мозговой деятельности в период отдыха
Для наблюдения за телом человека во время сна используют полисомнографическое исследование. Оно включает запись работы мозга (электроэнцефалографию), скелетной мускулатуры (электромиографию) и движений глазных яблок (электроокулографию). Параллельно с вышеописанными исследованиями измеряют пульс, частоту дыхания, артериальное давление и газовый состав крови.
Для подобного обследования человеку перед отходом ко сну крепят датчики, и он спит под наблюдением докторов.
Фазы сна
Фазы сна имеют свои психофизиологические особенности
Физиология сна человека, как и у многих млекопитающих состоит из двух фаз: быстрой и медленной.
Первая фаза после засыпания ─ медленноволновая, сменяющаяся быстроволновой. Фазы сменяют друг друга циклично, несколько раз в течение всей ночи. Первая смена медленноволнового на быстроволновой сон происходит через полтора часа и длится примерно 5-10 минут. Далее продолжительность быстрых эпизодов постепенно увеличивается. Контроль за временем, проведенным во сне и бодрствовании лежит на системе поддержания постоянства внутренней среды и циркадных ритмов.
Стоит разобраться в фазах и стадиях, а также нейрохимии сна более подробно.
Стадии сна
Существует разделение сна на стадии согласно изменениям на электроэнцефалограмме (ЭЭГ).
Например, в период бодрствования на ЭЭГ регистрируются так называемый физиологический бета-ритм. Если человек лежит с закрытыми глазами и готовится спать, с ним чередуется альфа-ритм, с большей амплитудой волн, но меньшей частотой. Когда спящий вступает в фазу медленноволнового сна, электроэнцефалографические данные синхронизируются, частота волн еще больше снижается, а амплитуда ─ увеличивается.
Сразу после засыпания наступает медленноволновой сон.
ЭЭГ мониторинг сна
В нем нейрофизиологи выделяют четыре последовательно сменяющие друг друга стадии:
- 1 стадия продолжительностью около 10 минут. В эту стадию у человека возникают отдельные мысли и образы, он засыпает. Еще могут быть какие-то движения, но тонус мышц снижается. При этом еще низок порог пробуждения, т.е. человека в это время еще легко разбудить посторонним звуком. Кроме того, замедляется частота дыхания, работа сердца, понижаются температура и артериальное давление. В это время в сознании могут появляться варианты решения какого-то вопроса.
- 2 стадия, примерно 20 минут. Нейрофизиология этой стадии подразумевает появление на энцефалограмме острых пиков (К-комплексов) и серий колебаний средней и низкой частоты, называемых сонными веретенами. Продолжает снижаться тонус скелетной мускулатуры и еще больше замедляются основные жизненные функции. Самый чувствительный анализатор в это время ─ слух.
- 3 стадия. Здесь регистрируется появление серий медленных дельта-волн. Порог пробуждения ближе к высокому.
- 4 стадия. Дельта-волны занимают до половины нейрофизиологической активности. Именно в эту стадию сон самый глубокий, разбудить человека, находящегося в этой фазе, сложнее всего. 3 и 4 стадии по времени занимают от получаса до 1 часа.
По прошествии всех четырех стадий медленноволновой сон сменяется быстроволновым.
Последний характеризуется рассинхронизацией электроэнцефалографических волн, амплитуда колебаний которых становится меньше, а частота резко возрастает.
Тонус мышц в эту фазу минимален, утрачиваются даже сухожильные рефлексы, тогда как деятельность нейронов максимальная за весь период отдыха. В это время наблюдаются быстрые беспорядочные движения глазных яблок, из-за чего эту фазу также называют БДГ-сон, где БДГ ─ быстрые движения глаз. В это время повышается пульс и кровяное давление, растет частота дыхания, у мужчин появляется эрекция полового члена, а у женщин увеличивается клитор. Именно сейчас и происходят различные яркие и запоминающиеся сновидения. В начале ночи эта фаза длится всего несколько минут, постепенно ее доля увеличивается.
Ощущение бодрости или разбитости напрямую зависит от того, в какую стадию сна проснулся человек
Лучшее время для пробуждения ─ начало нового цикла, первая или вторая стадия. Если человека разбудить на третьей или четвертой стадии, может появиться чувство разбитости.
Мозговая активность
За регуляцию суточных ритмов, с точки зрения анатомии и физиологии, отвечает гипоталамус.
За время бодрствования происходит накопление продуктов обмена веществ и некоторых медиаторов, таких как гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), аденозин, глицин и др. Все вместе они подавляют работу возбуждающих систем нервной системы и приводят к появлению вялости, сонливости. Чем дольше бодрствует человек, тем этот эффект очевиднее.
После засыпания активируются физиологические механизмы, способствующие углублению и поддержанию сна. В это время организм взрослого или ребенка переходит ко второй стадии медленноволнового сна. Таламус, представляя собой образную «преграду» на пути поступающих извне раздражителей, блокирует передачу сенсорной информации к полушариям головного мозга.
Включателем состояния сна является передний таламус
За быстроволновой сон отвечает сеть нейронов, расположенная в стволе головного мозга. Эти нейронные центры при активации и вызывают все компоненты быстрой фазы:
- выраженное расслабление скелетной мускулатуры;
- быстрые движения глазных яблок;
- активность ЭЭГ;
- возможные подергивания лицевых мышц и мышц конечностей;
- изменение показателей частоты сердечных сокращений, артериального давления, частоты дыхания;
- эрекцию пениса или увеличение клитора.
За активацию и выключение групп нейронов, вызывающих то или иное проявление сна этой фазы, ответственны следующие медиаторы центральной нервной системы: ацетилхолин, адреналин и норадреналин.
Сколько надо спать
С ночным отдыхом связано множество предубеждений и предрассудков. Считается, что для здоровья необходимо спать не меньше 8 часов в сутки подряд. Но так ли это на самом деле? Существует мнение, что полезнее разбить сон на два сегмента: например, спать 4 часа, потом час бодрствовать, а затем спать еще 4 часа. Сторонники этой схемы оправдывают ее тем, что она ближе к нашей природе, ведь сложно представить древнего человека, который ложился бы спать на всю ночь в опасном, наполненном хищниками, лесу. Если человек изначально привык спать в таком сегментированном режиме, ничего страшного, но специально подгонять свои внутренние часы под такую схему не стоит, с точки зрения физиологии, она не оправдывает себя, и по мнению докторов, сегментированный сон может только спровоцировать бессонницу.
То, что полноценный сон имеет огромное значение для здоровья, неоспоримо. Ученые доказали, что получасовой дневной сон понижает риск развития сердечного приступа в будущем.
Всегда заботьтесь о достаточном сне, ведь его нехватка или плохое качество приводят к дневной сонливости, плохому настроению, раздражительности, снижению иммунитета, эндокринным нарушениям, повышенному риску сердечно-сосудистых и даже онкологических заболеваний. Подумать только, скольких проблем со здоровьем можно избежать, если позаботиться о своем сне!
