Сон и бодрствование

     Таким образом, на пороге XXI в. функция медленного сна, кажется, начинает, наконец, вырисовываться: это восстановление гомеостаза мозговой ткани и оптимизация управления внутренними органами. Для гигиены сна это означает подтверждение старого, как мир, но почему-то забытого правила: без хорошего сна не может быть хорошего бодрствования!

     Совершенно  по-другому обстоит дело с парадоксальным сном, который, в отличие от медленного сна, имеет ярко выраженную активную природу. Парадоксальный сон запускается из четко очерченного центра, расположенного в задней части мозга, в области варолиева моста и продолговатого мозга, а медиаторами служат ацетилхолин, глутаминовая и аспарагиновая кислоты. Во время парадоксального сна клетки мозга чрезвычайно активны, но информация от органов чувств к ним не поступает и не подается на мышечную систему. В этом и заключается парадоксальность этого состояния (рис.3).

Рис.3. Фрагменты полиграммы на разных стадиях сна. Видно, что для смены стадий медленного сна характерно постепенное увеличение амплитуды и снижение частоты волн ЭЭГ, смена быстрых движений глаз медленными, вплоть до полного исчезновения (ЭОГ регистрируется на фоне ЭЭГ и выделены цветом), прогрессивное уменьшение амплитуды ЭМГ. При парадоксальном сне ЭЭГ такая же, как при бодрствовании, ЭОГ демонстрирует быстрые движения глаз, а ЭМГ почти не регистрируется.

     Видимо, при этом интенсивно перерабатывается информация, полученная в предшествующем бодрствовании и хранящаяся в  памяти. Согласно гипотезе Жуве, в парадоксальном сне, пока непонятно как, в нейрологическую  память передается наследственная, генетическая информация, имеющая отношение к организации целостного поведения. Подтверждением таких психических процессов служит появление в парадоксальном сне эмоционально окрашенных сновидений у человека, а также обнаруженный Жуве с сотрудниками и детально исследованный Э.Моррисоном с коллегами феномен демонстрации сновидений у подопытных кошек. Они выяснили, что в мозге кошек имеется особая область, ответственная за мышечный паралич во время парадоксального сна. Если ее разрушить, подопытные кошки начинают показывать свой сон: убегать от воображаемой собаки, ловить воображаемую мышь и т.д. Интересно, что “эротические” сны у кошек никогда не наблюдались, даже в брачный сезон.

     Хотя  в парадоксальном сне некоторые  нейроны ретикулярной формации ствола и таламо-кортикальной системы демонстрируют своеобразный рисунок активности, различия между мозговой деятельностью в бодрствовании и парадоксальном сне довольно долго выявить не удавалось. Это было сделано лишь в 80-е годы. Оказалось, что из всех известных активирующих мозговых систем, которые включаются при пробуждении и действуют во время бодрствования, в парадоксальном сне активны лишь одна-две. Это системы, расположенные в ретикулярной формации ствола и базальных ядрах переднего мозга, использующие в качестве передатчиков ацетилхолин, глутаминовую и аспарагиновую кислоты. Все же остальные активирующие медиаторы (норадреналин, серотонин и гистамин) в парадоксальном сне не работают. Это молчание моноаминоэргических нейронов ствола мозга определяет различие между бодрствованием и парадоксальным сном, или на психическом уровне - различие между восприятием внешнего мира и сновидений.

     Непонятным  оставалось все же, как эта активация, столь отличная от бодрствования, отражается на работе коры. Лишь в 1996-1997 гг. три  независимых исследования выявили в парадоксальном сне (методом позитронной эмиссионной томографии) высокоспецифичный характер пространственного распределения активации и инактивации определенных участков коры и некоторых подкорковых ядер в мозге человека.

 

     2.2. Разновидности сна.³

 

     При дальнейшем детальном исследовании оказалось, что по своим физиологическим  проявлениям сон неоднороден  и имеет две разновидности: медленный (спокойный или ортодоксальный) и  быстрый (активный или парадоксальный).

     При медленном сне наступает уменьшение частоты дыхания и ритма сердцебиений, расслабление мышц и замедление движений глаз. По мере углубления медленного сна общее количество движений спящего становится минимальным. В это время его трудно разбудить. Медленный сон обычно занимает 75 - 80%.

     При быстром сне физиологические  функции, наоборот, активизируются: учащаются  дыхание и ритм сердца, повышается двигательная активность спящего, движения глазных яблок становятся быстрыми (в связи с чем этот вид сна  и получил название "быстрый"). Быстрые движения глаз свидетельствуют о том, что спящий в этот момент видит сновидения. И если его разбудить спустя 10 - 15 минут после окончания быстрых движений глаз, он расскажет об увиденном во сне. При пробуждении в период медленного сна человек, как правило, не помнит сновидений. Несмотря на относительно большую активизацию физиологических функций в быстром сне, мышцы тела в этот период бывают расслабленными, и разбудить спящего значительно труднее. Таким образом, быстрый сон, с одной стороны, является более глубоким по сравнению с медленным, а с другой стороны, судя по активности физиологических функций, - более поверхностным. Поэтому он и получил название парадоксального сна. Быстрый сон имеет важное значение для жизнедеятельности организма. Если человека искусственно лишить быстрого сна (будить в периоды появления быстрых движений глаз), то, несмотря на вполне достаточную общую продолжительность сна, через пять - семь дней у него наступают психические расстройства.

     Чередование быстрого и медленного сна характерно для здоровых людей, при этом человек чувствует себя выспавшимся и бодрым.

 

     2.3. Медленный сон.⁵

• Первая стадия. Альфа-ритм уменьшается и появляются низкоамплитудные медленные тета- и дельта-волны. Поведение: дремота с полусонными мечтаниями, абсурдными или галлюциногенными мыслями и иногда с гипнагогическими образами (сноподобными галлюцинациями). В этой стадии могут интуитивно появляться идеи, способствующие успешному решению той или иной проблемы или иллюзия существования их.
• Вторая стадия. На этой стадии появляются так называемые «сонные веретёна» — сигма-ритм, который представляет собой учащённый альфа-ритм (12—14—20 Гц). С появлением «сонных веретён» происходит отключение сознания; в паузы между веретёнами (а они возникают примерно 2—5 раз в минуту) человека легко разбудить. Повышаются пороги восприятия. Самый чувствительный анализатор — слуховой (мать просыпается на крик ребёнка, каждый человек просыпается на называние своего имени).
• Третья стадия. Характеризуется всеми чертами второй стадии, в том числе наличием «сонных веретён», к которым добавляются медленные высокоамплитудные дельта-колебания (2 Гц).
• Четвёртая стадия. Самый глубокий сон. Преобладают дельта-колебания (2 Гц). Третью и четвёртую стадии часто объединяют под названием дельта-сна. В это время человека разбудить очень сложно; возникают 80 % сновидений, и именно на этой стадии возможны приступы лунатизма и ночные страхи, однако человек почти ничего из этого не помнит (рис.4).

Рис.4. 4-я стадия медленного сна, глубокий сон. ЭЭГ выделена красной рамкой.

     Первые  четыре медленноволновые стадии сна  в норме занимают 75—80 % всего периода сна. Предполагают, что медленный сон связан с восстановлением энергозатрат.

     2.4. Быстрый сон

     Быстрый сон (син.: быстроволновой сон, парадоксальный сон, стадия быстрых движений глаз, или сокращенно БДГ-сон, REM-сон). Это пятая стадия сна. Эта стадия открыта в 1953 г. Клейтманом и его аспирантом Асеринским. ЭЭГ: быстрые колебания электрической активности, близкие по значению к бета-волнам. Это напоминает состояние бодрствования. Вместе с тем (и это парадоксально!) в этой стадии человек находится в полной неподвижности, вследствие резкого падения мышечного тонуса. Однако глазные яблоки очень часто и периодически совершают быстрые движения под сомкнутыми веками (рис.5). Существует отчетливая связь между БДГ и сновидениями. Если в это время разбудить спящего, то в 90 % случаев можно услышать рассказ о ярком сновидении.

     

Рис.5. Быстрый сон. ЭЭГ выделена красной рамкой. Движения глаз подчёркнуты красным.

     Фаза  быстрого сна от цикла к циклу  удлиняется, а глубина сна снижается. Быстрый сон прервать труднее, чем  медленный, хотя именно быстрый сон  ближе к порогу бодрствования. Прерывание быстрого сна вызывает более тяжёлые нарушения психики по сравнению с нарушениями медленного сна. Часть прерванного быстрого сна должна восполняться в следующих циклах.

     Предполагают, что быстрый сон обеспечивает функции психологической защиты, переработку информации, ее обмен  между сознанием и подсознанием.

     Слепым от рождения снятся звуки и ощущения, БДГ у них нет.

     2.5. Поведение человека во время сна.⁶

 

     Бодрствующий  человек взаимодействует с окружающей средой, отвечая на внешние раздражители адекватными реакциями, а во время  сна эта связь я внешним  миром прерывается, но не исчезает полностью. Спящий человек может проснуться под действеим внешних раздражителей, наиболее важных, несущих биологическое значение. Однако сильный шум, ни имеющий большого значения, не вызывает пробуждения спящего, хотя нарушает последовательность фаз и, как следствие, отрицательно влияет на сон. Во время сна мозг не работает на некотором постоянном уровне. Степень направленного внимания спящего человека меняется; в связи с этим, сон разделяют на несколько стадий; показателями каждой стадии является глубина сна, измеряющаяся как пороговая сила необходимая для пробуждения.

 

     Выделяют  следующие стадии сна:

1. Расслабленного  бодрствования (на ЭЭГ преобладают  альфа ритмы с изменчивой амплитудой). (рис. 6)

2. Стадия  А сна: альфа ритм постепенно  исчезает. Появляются мелкие тета-волны  с длительными интервалами.

3. Стадия  В сна: это стадия засыпания;  характерны - тета-волны, высоко амплитудные  вертекс-зубцы длительностью 3-5 с.  Человек не различает слабые  внешние раздражители.

4. Стадия  С сна: поверхностный сон. Характерны  веретенообразные всплески бета-ритма и К-комплексы.

5. Стадия D сна: умеренно глубокий сон.  Регистрируются дельта-волны с  частотой 3 - 3,5 Гц.

6. Стадия  Е сна: глубокий сон. Характерны  дельта волны с частотой 0,7 - 1,2 Гц.

7. Перед  пробуждением человек проходит  еще одну стадию сна (БДГ-сон), характеризующуюся десинхронизацией ЭЭГ и эпизодами быстрых движений глаз (рис. 7). Кроме того, наблюдаются подергивания пальцев.

 

Рис.6.

 

Рис.7.

 

     На  протяжение все ночи последовательность стадий повторяется около 5 раз. Глубина  сна при этом убывает к утру.

 

     С возрастом соотношение между  временем бодрствования и сна, и  так же между последней фазой  сна и остальными 6 стадиями сна  изменяется: происходит постепенное  уменьшение продолжительности сна, укорочение последней стадии сна.

 

     Значительная доля БДГ-сна у новорожденных выше, чем у кого-либо. Этот сон играет важную роль в онтогенетическом развитие ЦНС: грудные дети получают меньшую информацию от окружающей среды, чем взрослые, и их сноведения обеспечивают внутреннюю стимуляцию, компенсирующую недостаток внешней.

 

     Существует  еще одна классификация стадий сна:

     1. Уравнительная фаза: характеризуется  эффектом как на сильные, так  и на слабые раздражители.

     2. Парадоксальная фаза: сильные раздражители  вызывают более слабые ответные  реакции, чем слабые раздражители.

     3. Ультрадоксальная фаза: положительный  раздражитель тормозит, а отрицательный  - вызывает условный рефлекс.