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!
Одним из необходимых условий нормальной жизнедеятельности человека является сон. Его роль в сохранении и укреплении здоровья, работоспособности, психического благополучия известна с древних времен.
Сон - физиологическое состояние, периодически сменяющее бодрствование и характеризующееся отсутствием сознательной психической деятельности, значительным снижением реакций на внешние раздражения.
Сон - одно из основных состояний организма, в котором человек проводит до одной трети жизни. Лишение сна вызывает ухудшение памяти, внимания, снижение уровня функциональных возможностей организма, возникновение беспокойства и подавленности и даже психические расстройства.
Различают две функции сна:
Первая - восстановление функционального состояния организма. Во время сна расслабляется мускулатура, замедляется дыхание, снижается деятельность сердечно-сосудистой системы. При этом до минимума уменьшается функционирование практически всех отделов головного мозга, падает температура тела, то есть все жизненные процессы организма протекают на сниженном уровне. Наступает состояние полного отдыха.
Вторая функция сна заключается в активной деятельности мозга по переработке информации, накопленной за день. Полученная информация анализируется, необходимая ее часть откладывается в долгосрочную память, другая же, не имеющая никакой ценности, "стирается" из мозга.
Для многих людей сон - одно из наиболее эффективных средств борьбы с нервными перегрузками. Известный американский ученый, отец современной кибернетики Норберт Винер писал, что лучший способ избавления от тяжкого беспокойства или умственной путаницы - переспать их.
В 1953 г. американские ученые Е.Азеринский и Н.Клейтман открыли феномен "быстрого" сна и положили начало новой эре в изучении сна и головного мозга в целом.
Установлено, что сон не является однородным состоянием мозга и организма, а состоит, по меньшей мере, из двух качественно различных компонентов - "медленного" и "быстрого" сна. При засыпании человек сначала погружается в медленный (ортодоксальный) сон без сновидений. Он характеризуется качественным изменением электрической активности мозга и снижением интенсивности некоторых процессов: изменением мышечного тонуса, замедлением дыхания и пульса, отсутствием движения глаз. Этот вид сна подразделяется на четыре стадии, отличающиеся электрической активностью мозга и глубиной сна:
1 стадия - это стадия засыпания, или дремоты;
2 стадия - поверхностный сон;
3 - 4 стадии - дельта - сон, характеризующийся глубиной соответствующих процессов.
При пробуждении после медленного сна человек обычно замечает отсутствие сновидений.
Быстрый (парадоксальный) сон - сон со сновидениями. Он характеризуется усилением мозгового кровотока, частоты сердечного ритма и дыхания. На разных отрезках его продолжительности возникают быстрые движения глазных яблок при закрытых веках, мышечные подергивания. Порог пробуждения в быстром сне колеблется от очень высокого до низкого. От его качества зависит чувство отдыха утром, после пробуждения. Здоровые люди в этой фазе сна отмечают сновидения.
Структура ночного сна в целом определяется соотношением чередующихся фаз сна. Весь сон состоит из 4-5 циклов, длительность которых у здоровых людей примерно одинаковая, относительно стабильная и составляет 30-100 мин. Медленный сон, наиболее глубокий в первую половину ночи, длится около 45-90 мин. Стадии быстрого сна в этот период относительно короткие. Ближе к утру ортодоксальный сон становится более коротким и поверхностным, а парадоксальный - более длинным.
Медленный сон обычно занимает 75-80% общей длительности ночного цикла, быстрый - 20-25%. Отклонения в продолжительности фаз быстрого и медленного сна, особенно дельта-сна, постоянное недосыпание отрицательно влияют на здоровье человека, его трудоспособность и эмоциональное состояние.
Обычная норма сна составляет от 5 до 10 часов. Это индивидуальная характеристика сна, которая напрямую зависит от характера человека, его темперамента, возраста, пола и образа жизни.
Существуют данные, подтверждающие, что малоспящими являются люди энергичные, активно преодолевающие жизненные трудности, не склонные к фиксации внимания на неприятных переживаниях, в то время как долгоспящие очень чувствительны к неприятностям, склонны к кратковременным тревожным и депрессивным реакциям. Ученые предполагают, что увеличение продолжительности сна дает возможность этим людям оставаться в границах психической нормы.
На качество сна существенно влияет соотношение умственной и физической нагрузки в течение дня. Нормальному сну мешает малоподвижный образ жизни, а физическая нагрузка и небольшое мышечное утомление способствуют быстрому засыпанию и спокойному глубокому сну. Большое значение играет также и эмоциональная насыщенность дня, любые изменения которой могут вызвать его нарушение.
Одним из наиболее сложных проявлений деятельности мозга во время сна являются сновидения. Чем ярче и образнее сновидения, тем полноценнее сон. Ученые полагают, что в фазе медленного сна происходит обработка информации, а в фазе быстрого - психическая деятельность и защита от внешних раздражений.
Общая длительность сновидений составляет 1,5-2 часа. В начале ночи сны более короткие, к концу продолжительные. Иногда с перерывами снится сновидение одного сюжета. При этом его длительность нередко совпадает с длительностью события, составляющего сюжет. Яркие динамические сновидения сопровождаются быстрыми движениями глаз, совершаемыми как в горизонтальной, так и вертикальной плоскости.
Каждый человек за ночь видит несколько сновидений. Для их запоминания важное значение имеет время пробуждения. Просыпаясь сразу же после фазы быстрого сна практически все хорошо помнят содержание сюжета сновидения, через несколько минут уже меньшее количество лиц вспоминает о нем, через 5-10 минут, как правило, никому не удается вспомнить сон.
Характер сновидений имеет связь с профессией, половой принадлежностью и возрастом. В них обычно сплетаются фантастические картины и воспоминания детства, далекого прошлого и настоящего времени. Известно немало случаев, когда ночью во время сна создавались музыка, стихи, рождались новые идеи, над решением которых трудился человек.
Предполагается, что в сновидениях своеобразным способом "разрешаются" конфликтные ситуации, причем чем менее активен человек, тем больше у него сновидений. Сновидения могут быть первыми предвестниками развивающихся заболеваний.
К наиболее частым расстройствам сна относятся гиперсомния (сонливость) и инсомния (бессонница). Сонливость наблюдается у людей, перенесших тяжелые инфекционные заболевания (грипп, менингит и др.), при малокровии и функциональных нарушениях нервной системы. Бессонница выражается в поверхностном, беспокойном сне с частыми и ранними пробуждениями, трудном процессе засыпания. Ее причинами могут быть вынужденное нарушение стереотипа сна (ночная работа, поздние занятия), непривычное место ночлега, возбужденное психоэмоциональное состояние, высокие физические нагрузки. К инсомнии могут привести недостаточная мышечная активность, возраст и резкие изменения суточного ритма, вносимые электрическим освещением, информационная перегрузка. Бессонница является первичным симптомом начинающихся соматических и психических заболеваний: неврозов, психозов, органических заболеваний головного мозга, болезней внутренних органов и эндокринной системы.
Снохождение (сомнамбулизм, или лунатизм) - также одно из нарушений сна. Чаще всего им страдают дети с неуравновешенной нервной системой. С возрастом эти явления затихают и медицинский прогноз, как правило, бывает благополучным. В некоторых же случаях требуется лечение. Человек в сомнамбулическом состоянии отлично ориентируется в окружающей обстановке, извлекает из долговременной памяти воспоминания об известных ему действиях, сведения о предметах. От него можно получить ответ и добиться выполнения приказания. Воспоминания о совершенном действии утром полностью отсутствуют, так как был заблокирован переход из кратковременной в долговременную память. Любой случай нарушения сна требует тщательного обследования и консультации врача.
Во сне наш организм продолжает действовать. Во время этого естественного процесса ученые выделяют непосредственно сон и сновидение, видения (или галлюцинации), грезы. В терминологии мы разберемся позднее. Изначально же следует упомянуть, что все виды снов представляют собой соответствие духовных явлений, которые в совокупной аллегорической форме могут растолковать будущее и прошлое человека.
Основные разновидности сна
Выделяют следующие его виды:
- суточный периодический;
- сезонный периодический (спячка некоторых животных);
- наркотический;
- гипнотический;
- патологический.
Виды сна и их характеристики
Помимо основных разновидностей, существуют еще естественные и искусственные. Они и рассматриваются как основные два вида сна. Естественный процесс чаще всего наступает как у людей, так и у животных неожиданно, без каких-либо посторонних воздействий. Искусственный вид вызывается при помощи разных факторов и воздействий (электросон, наркотический, гипнотический).
Естественным видам сна здорового взрослого человека и большинства млекопитающих присуща периодичность. Тем не менее периодичность и чередование могут отличаться. Взрослый человек в основном спит ночью, а днем бодрствует. Такая периодичность называется монофазной. Есть люди, которые отдыхают в сутки по два раза — основной сон ночью и дополнительный днем. Это двухфазовая периодичность. Большинство млекопитающих используют полифазные виды снов: они способны засыпать и просыпаться в течение ночи и дня по нескольку раз, без необходимости строгого соблюдения чередования периодов отдыха и бодрствования. Детям также присущ полифазный Это можно увидеть на примере новорожденных, которые находятся большую часть времени в этом физиологическом состоянии. Оно, однако, по нескольку раз в сутки прерывается из-за естественных нужд, но далее, из-за влияния воспитания и окружающей обстановки, ритм сна начинает перестраиваться, приближаясь к аналогичному у взрослого человека.
Искусственные виды сна можно регулировать при помощи дозировки влияния факторов, которые вызывают их (снотворных таблеток, электрического тока и др.).
Протяженность периодичности естественного сна у разных животных очень изменчива, и даже у особей одного вида она резко отличается в разные отрезки года.
Больший интерес ученные проявляют к так называемой сезонной спячке животных. Зоологи исследуют ее причины и физиологию.
Классификация естественных снов
Естественными считаются те виды снов, которые способен видеть время от времени:
- здоровый (по некоторым знакам восстанавливает реальность);
- видение (восстанавливает пробудившемуся человеку картину, которую он во сне уже видел);
- предсказательный сон (включает в себя некоторое предостережение);
- грезы (воплощают во снах то, что на человека произвело наяву сильное впечатление);
- призрачные ночные видения (неоднократное появление во сне определенных образов; чаще всего это происходит с детьми и людьми в преклонном возрасте).
Среди всех перечисленных только первые три вида сна заслуживают особого внимания, так как два последних в большинстве случаев приводят к заблуждениям.
Патологический сон
По своей этиологии данное состояние в процессе его проявления разделяется учеными на ряд разновидностей. Возникает оно исключительно во время анемии мозга, когда он получает недостаточное кровоснабжение; при наличии высокого давления, когда развиваются опухоли в обоих полушариях или если поражен мозговой ствол на некоторых участках. Нередко патологические виды сна могут проявляться в течение многих дней, и это может продолжаться вплоть до нескольких лет. Данное состояние переменчиво, сопровождается как пониженным мышечным тонусом, так и повышенным.
Патологические сновидения часто путают с гипнотическими состояниями, но это не одно и то же. Гипноз может быть вызван особыми воздействиями окружающей обстановки или некоторыми действиями человека, который внушает другому ту или иную потребность в Во время патологической же разновидности физиологического состояния происходит отключение корковой произвольной активности. При этом частичный контакт с окружающими и наличие сенсомоторной деятельности сохраняется. Нервная система во время этого сна может находиться как в угнетенно-заторможенном, так и в возбужденном состоянии.
Периодический суточный сон
Как уже упоминалось раннее, у здорового человека выделяют 3 вида снов: монофазный (один раз в сутки), дифазный (два раза), а в младенчестве — еще и полифазный.
Новорожденный в общем проводит в фазе сновидений около 21 часа; ребенок в возрасте от полугода до 12 месяцев в сутки спит 14 часов, до 5 лет — 12 часов, от 5-10 лет — около 10 часов. Взрослый человек в среднем спит в сутки 7—9 часов. В более пожилом возрасте несколько снижается продолжительность сна.
Отсутствие сна
Длительное отсутствие полноценного отдыха (от 3-5 дней) характеризуется возникновением психических расстройств. Начинается произвольно непреодолимая тяга ко сну: воспрепятствовать его наступлению можно только посредством сильных болевых раздражений - уколов иглами или ударов электрического тока. У человека, лишенного сна, ярко выражено понижение скорости реакций, при мозговой работе повышается утомляемость и уменьшается точность операций.
Не так заметны при длительной бессоннице изменения вегетативных функций. Они проявляются только небольшим снижением температуры тела и незначительным замедлением пульса. Но не каждый человек ощущает легкие физиологические и психологические изменения, при 40—80-часовой бессоннице последствия могут быть более тяжелыми.
Наркотический сон
Наркотические виды сна проявляются в виде временного отключения сознания. Наступает угнетение рефлексов с полным снижением тонуса мышц. Углубляется человек в при помощи наркоза, который оказывает влияние на центральную нервную систему.
Во время погружения пациента в наркоз продолжается функционирование продолговатого мозга, так как в его области находятся жизнеобеспечивающие центры - сосудодвигательный и дыхательный. Если воздействие наркотических веществ продолжается долгое время, то может произойти углубление описываемого состояния, вследствие чего регистрируется паралич этих центров. Долгий приводит к смерти больного.
Гипнотический сон
Рассуждение о том, какими бывают виды снов, продолжим более детальным описанием сна гипнотического. Это состояние не до конца изучено до сих пор. Неизвестно, что вызывает саму фазу сновидений. Во время возникновения данного состояния происходят ощутимые физиологические изменения в процессах работы центральной и вегетативной нервных систем, а также других органов и систем организма человека.
Сезонный периодический сон
Такие виды снов также известны как спячка, оцепенение или глубокий сон. Данный тип состояний характеризуется значительными понижением температуры тела, при этом снижаются энергозатраты и интенсивность каждого физиологического процесса. Спячка характерна только для некоторых видов животных.
Животные, которые способны за счет внутренней теплопродукции поддерживать температуру тела, называются эндотермными. Существуют также эктотермные организмы, которые именуются холоднокровными. Человек теплокровный, а значит, он относится к эндотермам так же, как и млекопитающие с птицами. Именно поэтому люди не могут впадать в спячку, их температура тела не позволяет выдержать длительного сна. Но есть теплокровные, которые все же впадают в сезонный сон, их называют гетеротермными эндотермами.
Сон – это специфическое состояние нервной системы с характерными особенностями и циклами мозговой деятельности. Цикличность присуща многим природным явлениям. Цикличность лежит в основе нашего существования, упорядоченного ритмичной сменой дня и ночи, времен года, работы и отдыха. На уровне организма цикличность представлена биологическими ритмами, в первую очередь, так называемыми циркадными ритмами, обусловленными вращением Земли вокруг своей оси.
Виды сна. Сон называют монофазным, когда период бодрствования и сна приурочен к суточной смене дня и ночи. Ежесуточный сон взрослого человека, как правило, является монофазным, иногда дифазным (дважды в сутки), у маленького ребенка наблюдается полифазный тип сна, когда чередование сна и бодрствования происходит несколько раз в сутки.
В природе наблюдается также сезонный сон (спячка животных), обусловленный неблагоприятными для организма условиями среды: холод, засуха т.д. Все перечисленные виды сна можно условно определить как естественные или природно обусловленные.
Наряду с этим существуют следующие «неестественные» виды сна: наркотический, гипнотический и патологический. Наркотический сон может быть вызван химическими воздействиями: вдыханнем паров эфира, хлороформа, введением в организм транквилизаторов, алкоголя, морфия и некоторых других веществ. Этот сон можно также вызвать электронаркозом (воздействием прерывистого электрического тока слабой силы).
Патологический сон возникает при анемии мозга, мозговой травме, наличии опухолей в больших полушариях или поражении некоторых участков ствола мозга. Сюда же относится и летаргический сон, который иногда возникает как реакция на сильную эмоциональную травму и может длиться от нескольких дней до нескольких лет. К явлениям патологического сна следует отнести также и снохождение (сомнамбулизм), физиологические механизмы которого до сих пор неизвестны.
Гипнотический сон может быть вызван гипногенным действием обстановки и / или специальными воздействиями человека (гипнотизера). Во время гипнотического сна имеет место выключение произвольной саморегуляции при сохранении частичного контакта с окружающими и способности к сенсомоторной деятельности. Следует отметить, что существуют значительные индивидуальные различия в способности воспринимать гипнотические внушения или воздействия.
Нередко наблюдаются нарушения ритмичности сна, к которым следует отнести бессонницу и так называемый непреодолимый сон (нарколепсию), возникающий во время пассивной езды на транспорте, при выполнении монотонной работы, а также при управлении транспортными средствами.
Чередование сна и бодрствования наблюдается на всех этапах эволюционной лестницы: от низших позвоночных до человека. Несомненно, что подобная универсальная организация ритмического чередования активности и покоя имеет глубокий физиологический смысл. Хорошо известно, что во время сна происходят значительные физиологические изменения в работе ЦНС, вегетативной нервной системы и в других системах и функциях организма.
Стадии сна. Сон человека ритмичен и имеет правильную циклическую организацию. В течении сна различают пять стадий. Четыре стадии медленноволнового сна и одна стадия быстрого. Иногда говорят, что сон состоит из двух фаз: медленной и быстрой. Завершенным циклом считается отрезок сна, в котором происходит последовательная смена стадий медленноволнового сна быстрым сном. Базируясь на этих положениях, В.М. Ковальзон предлагает следующее определение сна: «сон это особое генетически детерминированное состояние организма человека (и теплокровных животных, т.е. млекопитающих и птиц), характеризующееся закономерной последовательной сменой определенных полиграфических картин в виде циклов, фаз и стадий» (Ковальзон, 1993).
Изучение сна проводится посредством полиграфической регистрации физиологических показателей. С помощью регистрации ЭЭГ выявлены существенные различия как между стадиями сна, так и между состоянием сна и бодрствования. На основе комплексного изучения сна с использованием ЭЭГ, ЭМГ, ЭКГ, ЭОГ и пневмографии (см. главу 2) У. Цемент и Н. Клейтман в 1957 году предложили ставшую классической схему сна. Восьми – девятичасовой сон подразделяется на пять – шесть циклов, перемежающихся краткими интервалами пробуждения, не оставляющих, как правило, никаких воспоминаний у спящего. Каждый цикл включает в себя две фазы: фазу медленного (ортодоксального) сна и фазу быстрого (парадоксального) сна.
Первая стадия является переходной от состояния бодрствования ко сну. Она сопровождается уменьшением альфа-активности и появлением низкоамплитудных колебаний различной частоты. В конце этой стадии могут появляться короткие вспышки так называемых сонных веретен, хорошо видимых на фоне медленноволновой активности. Однако пока веретена сна не достигнут длительности 0,5 с. этот период считается первой стадией сна. В поведении эта стадия соответствует периоду дремоты. Она может быть связана с рождением интуитивных идей, способствующих успешности решения той или иной проблемы (см. главу 11).
Вторая стадия, занимающая чуть меньше половины всего ночного сна, получила название стадии «сонных веретен», т.к. наиболее яркой ее чертой является наличие в ЭЭГ веретенообразной ритмической активности с частотой колебания 12 – 20 гц. Длительность этих «веретен», хорошо выделяющихся из фоновой высокоамплитудной ЭЭГ со смешанной частотой колебаний, составляет от 0,2 до 0,5 с.
Третья стадия характеризуется всеми чертами второй стадии, к которым добавляется наличие в ЭЭГ медленных дельта-колебаний с частотой 2 Гц и менее, занимающих от 20 до 50% эпохи записи. Этот переходный период длится всего несколько минут. При углублении сна «веретена» постепенно исчезают.
Четвертая стадия характеризуется преобладанием в ЭЭГ медленных дельта-колебаний с частотой 2 Гц и менее, занимающих более 50% эпохи записи ночного сна. Третья и четвертые стадии обычно объединяют под названием дельта-сна. Глубокие стадии дельта-сна более выражены в начале и постепенно уменьшаются к концу сна. В этой стадии разбудить человека достаточно трудно. Именно в это время возникают около 80% сновидений, и именно в этой стадии возможны приступы лунатизма и ночные кошмары, однако человек почти ничего из этого не помнит. Первые четыре медленноволновые стадии сна в норме занимают 75 – 80% всего периода сна.
Пятая стадия сна. Пятая стадия сна имеет ряд названий: стадия «быстрых движений глаз» или сокращенно БДГ, REM-сон (от англ, rapid eyes movements), «быстрый сон», «парадоксальный сон». Во время этой стадии человек совершенно неподвижен вследствие резкого падения мышечного тонуса. Однако глазные яблоки под сомкнутыми веками совершают быстрые движения с частотой 60 – 70 раз в секунду. Причем существует отчетливая связь между быстрыми движениями глаз и сновидениями.
Если в это время разбудить спящего, то приблизительно в 90% случаев можно услышать рассказ о ярком сновидении, причем точность деталей будет существенно выше, чем при пробуждении из медленного сна.
В частности, у здоровых людей этих движений больше, чем у больных с нарушением сна. Характерно, что слепым от рождения людям снятся только звуки и ощущения. Глаза их при этом неподвижны. Одно время считалось, что по интенсивности БДГ можно судить о яркости и эмоциональной насыщенности сновидений. Однако движения глаз во сне отличаются от тех, которые характерны для рассматривания объектов в состоянии бодрствования.
Кроме того, на этой стадии сна электроэнцефалограмма приобретает признаки, характерные для состояния бодрствования (в спектре преобладают низкоамплитудное высокочастотные составляющие). Название «парадоксальная» стадия возникло из-за видимого несоответствия между состоянием тела (полный покой) и активностью мозга.
Парадоксальная стадия сна имеется у многих видов млекопитающих. Отмечено также, что у животных доля парадоксального сна имеет тенденцию увеличиваться с увеличением степени развития коры. Однако парадоксальный сон у животных и человека протекает по-разному. Если у человека двигаются только глаза, у животных же наблюдаются движения конечностей, а также мигательные, сосательные движения, иногда они издают звуки.
Периоды БДГ-сна возникают приблизительно с 90-минутными интервалами и продолжаются в среднем около 20 минут. У нормальных взрослых эта стадия сна занимает примерно 20 – 25% времени, проводимого во сне. У младенцев эта доля значительно выше; в первые недели жизни около 80% времени сна составляет парадоксальный сон, а в два года лишь 30%.
Потребность в сне. Эта витальная потребность зависит от возраста. Так общая продолжительность сна новорожденных составляет 20 – 23 часа в сутки, в возрасте от 6 месяцев до 1 года – около 18 часов, в возрасте от 2-х до 4-х лет – около 16 часов, в возрасте от 4-х до 8 лет 12 часов, в возрасте от 8 до 12 лет 10 часов, в возрасте от 12 до 16 лет 9 часов. Взрослые спят в среднем 7 – 8 часов в сутки.
В среднем у взрослых процентное соотношение между всеми стадиями сна такое:
I стадия (дремота) занимает в среднем 5 – 10 %
II стадия (сонные веретена) – 40 – 45 %
III и IV стадии (дельта-сон) – 20 – 30%
V стадия (парадоксальный сон) – 15 – 25%
Бытует мнение, что потребность во сне к старости снижается. Однако, установлено, что люди старше 60 лет, страдающие различными заболеваниями спят, как правило, менее 7 часов в сутки. В то же время практически здоровые люди этого возраста спят более 8 часов в сутки. При увеличении продолжительности сна у «малоспящих» пожилых людей наблюдается улучшение самочувствия. По некоторым данным продолжительность сна долгожителей Кавказа колеблется от 9 до 16 – 17 часов в сутки. В среднем же долгожители спят по 11 – 13 часов. Иными словами по мере старения человека продолжительность сна должна увеличиваться.
Лишенный сна человек погибает в течение двух недель. Лишение сна в течении 3 – 5 суток вызывает непреодолимую потребность во сне. В результате 60 – 80 часового отсутствия сна у человека наблюдается снижение скорости психических реакций, портится настроение, происходит дезориентация в окружающей среде, резко снижается работоспособность, возникает быстрая утомляемость при умственной работе и меньшая ее точность. Человек теряет способность к сосредоточенному вниманию, могут возникнуть различные нарушения моторики (тремор и тики), возможны и галлюцинации, иногда наблюдаются внезапная потеря памяти и сбивчивость речи. При более длительном лишении сна могут возникнуть психопатии и даже паранояльные расстройства психики.
Изменения вегетативных функций при длительной бессоннице очень невелики, отмечается только небольшое понижение температуры тела и незначительные замедления пульса.
В науке описаны несколько случаев длительного отсутствия сна, которые, наряду с явлениями сомнамбулизма (лунатизма) и летаргического сна до сих пор не нашли объяснений. Чаще всего эти случаи были связаны с сильными психическими потрясениями (потеря близкого человека, последствия катастрофы). Однако в большинстве случаев подобные события приводят к обратному результату – к летаргическому сну.
Медленный и парадоксальный сон в равной степени необходимы организму. Так, если будить человека каждый раз при наступлении парадоксального сна, тенденция впадать в парадоксальный сон станет нарастать. Через несколько дней человек будет переходить от бодрствования к парадоксальному сну без промежуточной фазы обычного сна.
Таким образом, стадии сна образуют своеобразную систему, в которой воздействие на одно звено влечет за собой изменение в состоянии другого звена.
Физиологические изменения во время сна. К наиболее характерным симптомам сна относится снижение активности нервной системы и прекращение контакта с окружающей средой за счет «отключения» сенсомоторной сферы.
Пороги всех видов чувствительности (зрение, слух, вкус, обоняние и осязание) во сне возрастают. По величине порога можно судить о глубине сна. В первых четырех стадиях пороги восприятия увеличиваются на 30 – 40%, в то время как в БДГ-сне – на 400%. Рефлекторная функция во время сна резко ослаблена. Условные рефлексы заторможены, безусловные значительно понижены. При этом некоторые виды корковой деятельности и реакции на определенные раздражители могут сохраняться во время нормального периодического сна. Например, спящая мать слышит звуки движений больного ребенка. Такое явление получило название частичного бодрствования.
Большинство мышц во сне находится в расслабленном состоянии, причем человек способен длительно сохранять определенную позу тела. При этом усилен тонус мышц, закрывающих веки, а также кольцевого мускула, запирающего мочевой пузырь. По мере погружения в сон ритмы сердца и дыхания замедляются, становясь, все более равномерными.
Медленноволновой сон сопровождается снижением вегетативного тонуса. В результате преобладания парасимпатических влияний сужаются зрачки, розовеет кожа, усиливается потоотделение, снижается слюноотделение, снижается активность сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной и выделительной систем, уменьшается объем циркулирующей крови; наблюдается избыточное кровенаполнение легочных сосудов; уменьшается частота дыхания, что приводит к ограничению объема поступающего в кровь кислорода и более медленному удалению углекислого газа, т.е. уменьшается интенсивность легочного газообмена. Именно поэтому ночью снижается частота сердечных сокращений, а вместе с ней и скорость кровотока.
Следует подчеркнуть, что, хотя в целом во сне понижается уровень обмена веществ, одновременно с этим активизируются процессы восстановления работоспособности всех клеток организма, интенсивно идет их размножение, происходит замена белков.
В противоположность этому во время парадоксального сна наступает «вегетативная буря». Дыхание становится неритмичным и меняется по глубине. Возможна и остановка дыхания (например, в ночном кошмаре). Мозговой кровоток усиливается, частота сердечного ритма может возрастать, наблюдаются колебания артериального давления. У мужчин на этой стадии может возникать эрекция полового члена, у женщин – клитора, причем не только у взрослых, но и у детей. На стадии быстрого сна человек теряет способность регулировать температуру тела посредством дрожи и потоотделения.
В течение всей ночи у человека активизируется рост волос и ногтей. Температура тела человека во время сна понижается (у женщин она падает до 35,6, а у мужчин до 34,9 градусов). Подобные суточные колебания температуры – снижение ночью и повышение днем – наблюдаются также и в отсутствии сна или при дневном сне и ночном бодрствовании.
При некоторых формах так называемого гипнотического сна, и в частности, при каталепсии (каталепсия – застывание человека в принятой им позе, иногда даже очень неудобной, требующей значительного мышечного напряжения), происходит резкое повышение мышечного тонуса.
Теории сна
Первые идеи о происхождении сна представляют в основном исторический интерес. Так в соответствии с гемодинамической теорией сон возникает в результате застоя крови в мозгу при горизонтальном положении тела. По другой версии сон – результат анемии мозга и в то же время его отдых. Согласно гистологической теории сон наступает в результате нарушения связей между нервными клетками и их отростками, возникающего из-за длительного возбуждения нервной системы.
Химическая теория. По этой теории во время бодрствования в клетках тела накапливаются легко окисляющиеся продукты, в результате возникает дефицит кислорода, и человек засыпает. По словам психиатра Э. Клапареда, мы засыпаем не от того, что отравлены или устали, а чтобы не отравиться и не устать.
Гистологический анализ мозга собак, умерщвленных после десяти дней без сна, показывает изменения формы ядер пирамидных нейронов лобной коры. При этом кровеносные сосуды мозга окружены лейкоцитами и местами разорваны. Однако если перед умерщвлением собакам дать немного поспать, в клетках не обнаруживается никаких изменений.
По некоторым предположениям эти изменения вызываются особым ядом гипнотоксином. Состав, приготовленный из крови, спинномозговой жидкости или экстракта вещества головного мозга долго не спавших собак, впрыскивали бодрствующим собакам. Последние сразу же обнаруживали все признаки утомления и впадали в глубокий сон. В их нервных клетках появлялись те же изменения, что и у долго не спавших собак. Однако в чистом виде выделить гипнотоксин так и не удалось. Более того, этой теории противоречат наблюдения П.К.Анохина над двумя парами сиамских близнецов с общей системой кровообращения. Если сон вызывается веществами, переносимыми кровью, то близнецы должны засыпать одновременно. Однако в таких парах возможны ситуации, когда одна голова спит, а другая бодрствует.
Химическая теория не может также ответить на ряд вопросов. Например, почему ежедневное отравление продуктами усталости не приносит организму никакого вреда? Что происходит с этими веществами при бессоннице? Почему новорожденный младенец практически все время спит?
Сон как торможение. Согласно И.П.Павлову, сон и внутреннее торможение по своей физико-химической природе являются единым процессом. Различие между ними состоит в том, что внутреннее торможение у бодрствующего человека охватывает лишь отдельные группы клеток, в то время как при развитии сна торможение широко иррадиирует по коре больших полушарий, распространяясь на нижележащие отделы мозга. Такое разлитое торможение коры и подкорковых центров обеспечивает их восстановление для последующей деятельности. Сон, развивающийся под влиянием тормозных условных раздражителей, И.П.Павлов назвал активным, противопоставляя ему пассивный сон, возникающий в случае прекращения или резкого ограничения притока афферентных импульсов в кору больших полушарий.
Современные представления о природе сна. В настоящее время большинство существующих гипотез относительно функционального значения сна и отдельных его стадий можно свести к трем основным подходам: 1) энергетическому или компенсаторно-восстановительному, 2) информационному, 3) психодинамическому.
Согласно первому во сне происходит восстановление энергии, затраченной во время бодрствования. Особенная роль при этом отводится дельта-сну, увеличение продолжительности которого следует за физическим и умственным напряжением. Любая нагрузка компенсируется увеличением доли дельта-сна. Именно на стадии дельта-сна происходит секреция нейрогормонов, обладающих анаболическим действием.
Выделены морфологические образования, имеющие отношение к регуляции сна. Так, ретикулярная формация управляет начальным этапом сна. Гипногенная зона, находящаяся в передней части гипоталамуса, также оказывает регулирующее влияние на функции сна и бодрствования. Периферические гипногенные зоны расположены в стенках сонных артерий. Итак, в организме существует целый ряд гипногенных зон. Механизм наступления сна и пробуждения от сна сложен и, вероятно, имеет определенную иерархию.
П.К. Анохин придавал в этом процессе решающее значение функциям гипоталамуса. При длительном бодрствовании уровень жизненной активности клеток коры мозга снижается, поэтому их тормозное влияние на гипоталамус ослабевает, что позволяет гипоталамусу «выключать» активизирующее воздействие ретикулярной формации. При снижении восходящего потока возбуждения человек засыпает.
Информационный подход исходит из того, что сон это результат уменьшения сенсорного притока к ретикулярной формации. Последнее влечет за собой включение тормозных структур. Высказывалась и такая точка зрения, что нуждаются в отдыхе не клетки, не ткани, не органы, а психические функции: восприятие, сознание, память. Воспринимаемая информация может «переполнить» мозг, поэтому ему необходимо отключиться от окружающего мира (что и является сущностью сна) и перейти на иной режим работы. Сон прерывается, когда информация записана, и организм готов к новым впечатлениям.
В контексте информационного подхода решающее значение придается понятию синхронизации в работе мозговых структур. При утомлении синхронизация нарушается. Эталоном для создания оптимальной согласованности ритмов служит «модель потребного биоритмического фона», создающаяся во время бодрствования на основе врожденной программы поведения и приходящих извне сигналов.
Для создания этой модели нужна внешняя информация. В сновидениях, возможно, и отражается этот процесс упорядочения биоритмических отношений между мозговыми структурами. При этом, возможно, что в быстром сне происходит активизация работы тех нейронов, которые функционировали днем. Поэтому, чтобы соответствовать биоритмическому фону, они вынуждены активно работать в БДГ (Вейн, 1991).
В логике информационного подхода сформулирована и гипотеза И.Н. Пигарева (1994). Согласно этой теории мозг во сне продолжает выполнять привычную для него деятельность по переработке информации. При этом те структуры мозга, которые в бодрствующем состоянии обрабатывают информацию, поступающую от органов чувств, во сне настраиваются на восприятие и обработку информации, идущей от внутренних органов.
По мнению известного психоневролога А.М.Вейна (1991), информационный подход не противоречит энергетической концепции восстановления, ибо переработка информации во сне не подменяет собой переработку во время бодрствования, а дополняет ее. Восстановление в самом широком значении этого слова – это не покой и пассивное накопление ресурсов, но прежде всего своеобразная мозговая деятельность, направленная на реорганизацию воспринятой информации.
Психодинамической подход иллюстрирует теория А.М.Вейна (1991), согласно которой существует иерархически построенная, целостная мозговая система, регулирующая циклы сна и бодрствования. В нее входят: ретикулярная активирующая система, поддерживающая уровень бодрствования; синхронизирующие аппараты, ответственные за медленный сон, и ретикулярные ядра варолиева моста, ответственные за быстрый сон. Между этими структурами осуществляется динамическое взаимодействие, результирующая которого определяет итоговую направленность состояния организма – в сторону бодрствования или сна. В этой же системе направленность состояния организма координируется с деятельностью вегетативной и соматической систем, и получает свой эквивалент в виде субъективно переживаемого психического состояния.
Представления о природе быстрого сна. Существует целый ряд теорий и гипотез о природе и значении парадоксального сна. В отличие от медленного сна быстрый сон имеет ярко выраженную активную природу. Парадоксальный сон запускается из четко очерченного центра, расположенного в задней части мозга, в области варолиева моста и продолговатого мозга. Во время этой стадии сна клетки мозга чрезвычайно активны, но процесс передачи информации от органов чувств в мозговые центры, а также от них в мышечную систему блокирован.
Ряд исследователей считает, что это периоды восстановления клеток, другие полагают, что БДГ сон играет роль «предохранительного клапана», позволяющего разряжаться избытку энергии, пока тело полностью лишено движения; по мнению третьих, БДГ-сон способствует закреплению в памяти информации, полученной во время бодрствования. Некоторые исследования указывают даже на тесную связь между высоким уровнем интеллектуального развития и большой общей продолжительностью периодов парадоксального сна у многих людей.
Очень привлекательной выглядит гипотеза Жуве, согласно которой в быстром сне в нейрологическую память передается наследственная, генетическая информация, имеющая отношение к организации целостного поведения.
Сам быстрый сон можно разделить на две стадии. На фоне сплошной десинхронизации, длящейся от 5 до 20 секунд и сопровождающейся быстрыми движениями глаз, начинается бурное развитие те-таритма, генерируемого гиппокампом. Это эмоциональная стадия быстрого сна. Затем тета-ритм ослабевает, а тем временем в новой коре, особенно в ее сенсомоторной области, усиливается альфа-ритм. Затем ослабевает альфа-ритм, и в гиппокампе вновь нарастает тета-ритм, Обе стадии чередуются во время сна несколько раз, причем первая всегда длиннее второй. Усилению тета-ритма в быстром сне сопутствуют те же вегетативные явления, которыми и сопровождается насыщенное сильными эмоциями напряженное бодрствование.
В целом можно заключить, что главной функцией медленного сна является восстановление гомеостаза мозговой ткани и оптимизация управления внутренними органами. Хорошо известно также, что сон необходим для восстановления физических сил и оптимального психического состояния. Что же касается парадоксального сна, то считается, что он облегчает долговременное хранение информации и ее считывание.
Психофизиология стресса
Стресс нередко рассматривают как особое функциональное состояние и в то же время как психофизиологическую реакцию организма на воздействия среды, выходящие за границы адаптивной нормы. Термин «стресс» был введен Гансом Селье в 1929 году. Будучи студентом-медиком, он обратил внимание на то, что у всех пациентов, страдающих от самых разных заболеваний, возникает ряд общих симптомов (потеря аппетита, мышечная слабость, повышенные артериальное давление и температура, утрата мотивации к достижениям). Поскольку эти симптомы не зависят от природы соматического расстройства, Селье предложил обозначить такое состояние «синдром просто болезни». Первоначально Селье использовал термин «стресс» для описания совокупности всех неспецифических изменений (внутри организма), функциональных или органических. Одно из его последних определений стресса таково: «неспецифическая реакция организма на любое требование извне» (Селье, 1974).
В настоящее время термин стресс используется для обозначения целого ряда явлений:
1) сильное, неблагоприятное, отрицательно влияющее на организм воздействие;
2) сильная неблагоприятная для организма физиологическая или психологическая реакция на действие стрессора;
3) сильные, как благоприятное, так и неблагоприятные для организма реакции разного рода;
4) неспецифические черты (элементы) физиологических и психологических реакций организма при сильных, экстремальных на него воздействиях, вызывающих интенсивные проявления адаптационной активности;
5) неспецифические черты (элементы) физиологических и психологических реакций организма, возникающие при любых реакциях организма.
Таким образом, в целом стресс представляет собой неспецифический компонент адаптации, играющий мобилизующую роль и обусловливающий привлечение энергетических и пластических ресурсов для адаптационной перестройки организма.
Виды стресса. Селье считал, что стрессовая реакция представляет собой неспецифический набор психофизиологических изменений, который не зависит от природы фактора, провоцирующего стресс. Позднее, однако, было показано, что общая картина психологических реакций может быть весьма специфична. В ее формирование вносят свой вклад и качественное своеобразие раздражителя, и индивидуальные особенности организма.
В связи с особенностями раздражителя принято выделять, по крайней мере, два варианта стресса: физический (физиологический, первосигнальный) и психоэмоциональный (второсигнальный).
Стимул, вызывающий стрессовую реакцию, называется стрессором. Раздражитель может стать стрессором в результате его когнитивной интерпретации, т.е. значения, которое человек приписывает данному раздражителю (психоэмоциональный стресс). Например, звук чужих шагов за спиной идущего по улице человека ночью на пустынной улице может оказаться сильным стрессором. Физический стресс возникает в результате воздействия раздражителя через какой-либо сенсорный или метаболический процесс. Например, удушье или слишком сильные физические нагрузки приобретают роль стрессоров, провоцирующих физиологический стресс. Следует подчеркнуть особую роль длительности воздействия неблагоприятного фактора. Так некоторые раздражители способны вызывать стрессовую реакцию в результате достаточно долгого их воздействия на человека. В случае кратковременного стресса, как правило, актуализируются уже сложившиеся программы реагирования и мобилизации ресурсов.
Является физиологическим процессом, при котором человек (а также млекопитающие, рыбы, птицы и некоторые насекомые) находится в состоянии, кардинально отличающемся от состояния бодрствования. Данному состоянию присуще измененное сознание, снижение уровня мозговой деятельности и реакций на внешние раздражители. Естественный сон существенно отличается от таких схожих с ним состояний, как кома, анабиоз, обморок, сон под воздействием гипноза и летаргический сон. Наряду со сном в привычном понимании этого слова (т.е. сном в ночное время), определенные культуры допускают существование так называемого дневного отдыха или сиесты. Кратковременный дневной сон является частью традиций многих народов. В соответствии с результатами проводимых исследований, регулярная послеполуденная дрема способна ощутимо снизить (почти на 40%) процент риска возникновения сердечного приступа. Словом, сон является важнейшим элементом жизнедеятельности человека и с подачи исследователей, начиная с 2008 года, каждую 3-ю пятницу первого месяца весны отмечается День Сна.
Основные функции сна
Благодаря сну, организм получает необходимый отдых. В процессе сна, мозг перерабатывает накопленную за день информацию. Так называемый медленный сон позволяет лучше усвоить изученный материал и закрепить его в памяти. Быстрый сон обеспечивает возможность моделирования предстоящих событий на уровне подсознания. Важной функцией сна так же является восстановление иммунной системы человека посредством активизации деятельности Т-лимфоцитов, которые оказывают сопротивление вирусным инфекциям и борются с простудными заболеваниями.
Физиология процесса сна
Здоровый сон может длиться от 4 до 8 часов. Однако данные показатели достаточно субъективны, поскольку продолжительность сна зависит от физической усталости человека. Значительный объем работы, выполненный в течение дня, может потребовать и более длительного ночного отдыха. Нормальный сон цикличен и требуется человеческому организму не реже одного раза в сутки. Циклы сна носят название циркадных ритмов. Каждые 24 часа циркадные ритмы переопределяются. Важнейшим фактором сна считается освещенность. Именно от ее естественного цикла и зависит концентрация в организме фотозависимых белков. Как правило, циркадный цикл соотносится с длительностью светового дня. Непосредственно перед тем, как наступает сон, человек чувствует сонливость, его мозговая активность снижается, а также отмечается изменение сознания. Кроме того, у человека, пребывающего в сонном состоянии, отмечается снижение сенсорной чувствительности, сокращение сердечного ритма, зевота, а кроме того снижение секреторной функции слезных и слюнных желез. Еще одной физиологической особенностью сна является процесс, который носит название “вегетативная буря”, т.е. когда наблюдаются разнообразные формы аритмий, повышение или понижение АД, усиление кровоснабжения мозга и секреции надпочечников, эрекция клитора и полового члена.
Структура процесса сна
Любой сон делится на несколько стадий, которые повторяются с определенной закономерностью на протяжении всей ночи (естественно, при условии, что суточный график абсолютно нормален). Каждая стадия сна напрямую зависит от активности той или иной структуры мозга. Первая стадия сна – это медленный сон (Non-REM). Продолжительность Non-REM сна составляет от 5 до 10 минут. После этого следует вторая стадия, длящаяся примерно 20 минут. В течение последующих 30-45 минут отмечается еще 3 и 4 стадии сна. Далее человек вновь впадает во вторую стадию медленного сна, по окончании которой наступает быстрый REM сон (1-й эпизод). Это примерно 5 минут. Все вышеперечисленные стадии являются первым циклом сна, длительность которого составляет от 90 до 100 минут. После этого цикл вновь повторяется, но при этом стадии медленного сна сокращаются, а быстрый сон наоборот нарастает. Как правило, последний цикл сна завершается эпизодом быстрого сна, длящимся в некоторых случаях около 1 часа. Полноценный сон включает 5 полных циклов. Последовательность, в соответствии с которой одна стадия цикла сна сменяет другую, а также длительность каждого цикла обычно представляют в форме гипнограммы. Цикл сна регулируется определенными участками коры головного мозга, а также голубым пятном, расположенным в его стволе.
Что такое медленный сон?
Медленный сон (его еще называют ортодоксальным сном) имеет продолжительность от 80 до 90 минут и наступает сразу же после того, как человек заснул. Формирование и развитие медленного сна обеспечивается передними отделами гипоталамуса, ядрами шва, неспецифическими ядрами таламуса и средней частью моста (так называемым тормозным центром Моруцци). На первой стадии медленного сна альфа-ритм снижается, преобразуясь в медленные низкоамплитудные тэта-ритмы, равные по своей амплитуде альфа-ритму либо превышающие его. Человек пребывает в состоянии дремоты (полусна), наблюдаются сноподобные галлюцинации. Активность мышц падает, частота пульса и дыхания снижается, обменные процессы замедляются, глазные яблоки совершают замедленное движение. На данной стадии сна интуитивно формируются решения задач, казалось бы, неразрешимых в период бодрствования. По крайней мере, может возникнуть иллюзия их существования. Первая стадия медленного сна так же может включать гипногогические подергивания.
На второй стадии Non-REM сна (это, как правило, легкий и неглубокий сон) происходит дальнейшее сокращение мышечной активности, ритм сердца замедляется, температура тела падает, глаза становятся неподвижными. Вторая стадия – это примерно до 55% от всего времени сна. Длится первый эпизод второй стадии ориентировочно 20 минут. Электроэнцефалограмма показывает в этот момент преобладающие тэта-ритмы и появляющиеся сигма-ритмы (т.н. “сонные веретена”), которые являются по сути учащенными альфа-ритмами. В момент появления сигма-ритмов, отключается сознание. Однако, в паузах между сигма-ритмами, возникающих с частотой от 2 до 5 раз в 1 минуту, человек может быть легко разбужен.
На третьей стадии медленного сна суммарное количество дельта-ритмов не более 50%. На четвертой стадии эта цифра превышает 50%. Именно четвертая стадия – это медленный и глубокий сон. Достаточно часто III и IV стадии объединяют, называя дельта-сном. Разбудить человека в период дельта-сна крайне сложно. На этой стадии обычно появляются сновидения (до 80%). Человек может начать разговаривать, не исключается хождение во сне, могут возникнуть ночные кошмары и развиться энурез. В то же время, ничего из вышеперечисленного человек обычно не запоминает. Третья стадия длится от 5 до 8% от времени всего сна, а четвертая занимает от 10 до 15% от всего периода сна. Первые четыре стадии медленного сна у нормального человека длятся от 75 до 80% от суммарной продолжительности этого физиологического процесса. По предположению исследователей, Non-REM сон обеспечивает полное восстановление затраченной за день энергии. Кроме того, фаза медленного сна позволяет зафиксировать в памяти осознанные воспоминания декларативного характера.
Что такое быстрый сон?
Быстрый сон называют также REM-сном, парадоксальным сном или быстроволновым сном. Кроме того, общепринято название – стадия БДГ (быстрое движение глаз). Стадия БДГ имеет продолжительность от 10 до 15 минут и следует за медленным сном. Быстрый сон был открыт в 1953 году. Центрами, отвечающими за быстрый сон, являются: верхнее двухолмие и ретикулярная формация среднего мозга, голубое пятно, а также ядра (вестибулярные) продолговатого мозга. Если посмотреть в этот момент на электроэнцефалограмму, то можно увидеть довольно активные колебания электроактивности, значения которых максимально близки бета-волнам. В период быстрого сна электроактивность мозга практически идентична состоянию бодрствования. Однако в данной стадии человек совершенно неподвижен, так как его мышечный тонус на нуле. В то же время, глазные яблоки активно двигаются под сомкнутыми веками, быстро перемещаясь с определенной периодичностью. Если разбудить человека на стадии БДГ, то с вероятностью 90% он расскажет о захватывающем и ярком сне.
Как уже отмечалось выше, электроэнцефалограмма быстрого сна отражает активацию мозговой деятельности и больше напоминает ЭЭГ первой стадии сна. 1-й эпизод стадии БДГ длится от 5 до 10 минут и наступает спустя 70-90 минут с момента, когда человек заснул. В течение всего периода сна, длительность следующих эпизодов быстрого сна становится все больше. Финальный эпизод БДГ-сна может иметь продолжительность до 1 часа. Длительность REM-сна у взрослого здорового человека – это примерно 20-25% от всего времени сна. От одного цикла к последующему, фаза БДГ-сна становится все длиннее, а глубина сна наоборот уменьшается. Нарушения медленного сна не так тяжелы для психики, как прерывание REM-фазы. Если какая-то часть быстрого сна прервана, то она должна быть обязательно восполнена в одном из последующих циклов. Опыты, которые проводились на мышах, доказали пагубное влияние отсутствующей REM-фазы на этих млекопитающих. По истечение 40 дней мышь, лишенная фазы быстрого сна, погибала в то время как грызуны, лишенные медленного сна, продолжали жить.
Существует гипотеза о том, что в процессе БДГ-фазы мозг человека работает над упорядочиванием информации, полученной за день. Еще одна теория гласит о том, что фаза быстрого сна особенно важна для новорожденных, обеспечивая нервную стимуляцию, способствующую формированию и развитию нервной системы.
Продолжительность сна
Длительность нормального сна может варьироваться от 6 до 8 часов в сутки. Однако при этом не исключаются и большие отклонения в ту или иную сторону (4-10 часов). Если наблюдаются нарушения сна, то его длительность может быть равна как нескольким минутам, так и нескольким суткам. Когда продолжительность сна составляет меньше 5 часов, то это считается нарушением его структуры, которое может привести к развитию бессонницы. Если лишить человека сна, то уже через несколько дней его сознание утратит ясность восприятия, появятся непреодолимые позывы ко сну, будут наблюдаться “провалы” в так называемое пограничное состояние между сном и бодрствованием.
Сновидения
Наряду с соответствующим физиологическим процессом, слово “сон” означает также последовательность образов, возникающих в фазе REM-сна и, в некоторых случаях, запоминающихся человеку. Сновидение формируется в сознании спящего человека, слагаясь из разнообразных субъективно воспринимающихся тактильных, визуальных, слуховых и других образов. Обычно человек, который видит сон, не осознает, что находится в состоянии сна. В итоге, сновидение воспринимается им в качестве объективной реальности. Интересной разновидностью сновидений считаются осознанные сны, при которых человек понимает, что спит, а поэтому может управлять развитием сюжета в сновидении. Считается, что сновидения присущи фазе быстрого сна, наступающей с периодичностью один раз в 90-120 минут. Характеризуется такая фаза быстрым движением глазных яблок, учащенным пульсом и дыханием, стимуляцией варолиева моста (pons), а также непродолжительным расслаблением скелетных мышц. В соответствии с результатами последних проводимых исследований, сновидения могут быть присущи и фазе медленного сна. В то же время, они менее эмоциональны и не так продолжительны, как сны REM-фазы.
Патологии сна
Всевозможные расстройства сна являются достаточно распространенным явлением. К примеру, причиной бессонницы (инсомнии) могут стать психозы, депрессии, неврозы, эпилепсия, энцефалит и др. заболевания. Апноэ – это нарушения дыхания спящего человека, причины которых могут носить механический или психогенный характер. Такие парасомнии, как лунатизм, ночные кошмары, эпилепсия и скрежетание зубами формируются и развиваются на базе невроза. Такие патологии, как летаргический сон, нарколепсия и сонный паралич относятся к наиболее тяжелым расстройствам сна. В случае любых настораживающих факторов, связанных с явно выраженными отклонениями в структуре сна, необходимо обратиться за помощью к специалисту.
Снотворные фармакологические средства
Регуляция сна с использованием фармакологических средств должна осуществляться под наблюдением врача. Наряду с этим, следует помнить о том, что длительное употребление снотворных препаратов снижает эффективность последних. Сравнительно недавно в группу успокаивающих средств входили даже наркотики – морфин и опиум. Достаточно долго в качестве снотворного использовались и барбитураты. Одним из наиболее прогрессивных на данный момент препаратов считается мелатонин. Не менее эффективным лечением бессонницы является прием препаратов магния, улучшающих сон и способствующих выработке все того же мелатонина.
Изучение сна
По мнению видных исследователей прошлого и настоящего, сон играет более важную роль для организма человека, чем пища. Во второй половине 20-го века были разработаны технологии регистрации активности мышц (ЭМГ), головного мозга (ЭЭГ) и глаз (ЭОГ), после чего удалось сформировать те представления о структуре сна и его природе, которые до сих пор никто так и не опроверг.