История изучения сна кратко

Обновлено: 10.07.2024

История изучения сна и бодрствования. Структуры мозга контролирующие сон

История становления и современное состояние проблемы сна и бодрствования подробно изложены в целой серии монографий, опубликованных в последние годы. Мы кратко остановимся лишь на тех аспектах этой проблемы, которые имеют непосредственное отношение к патогенезу паркинсонизма.

Благодаря классическим опытам бельгийского нейрофизиолога Бремера, проведенным в 30-х гг. текущего столетия, было впервые доказано, что механизмы, поддерживающие бодрствование, расположены в стволе головного мозга. При пересечении у кошки ствола мозга на уровне среднего мозга наблюдалась ЭЭГ-картина постоянного сна, при пересечении же мозга на более низком уровне — на уровне первого шейного сегмента — констатировалось типичное чередование ЭЭГ-картины сна и бодрствования.

Наступление поведенческой и ЭЭГ-картины постоянного сна в первом эксперименте объясняли отсечением от полушарий стволовых структур, обеспечивающих бодрствование.

Эти структуры были окончательно идентифицированы в 1949 г. в результате исследований Моруцци и Мэгуна, которыми было показано, что раздражение ретикулярной формации ствола мозга закономерно вызывало пробуждение спящего животного с характерными изменениями на ЭЭГ.

В последующих экспериментах было доказано, что перерезка специфических лемнисковых систем ствола мозга при интактности ретикулярной формации не приводит к подобным изменениям поведения и ЭЭГ. Поведенческая и ЭЭГ-картина сна наступала только при разрушении ретикулярной формации, сконцентрированной в медиальных отделах ствола мозга. Активирующую ретикулярную систему называют также системой пробуждения (arousal system).

Электроэнцефалографическая реакция в виде угнетения медленных волн и появления быстрых низкоамплитудных колебаний с тех пор называется реакцией активации, или реакцией пробуждения (arousal reaction).

По современным представлениям, бодрствование является не однозначным, а сложно градуированным процессом, который может флюктуировать от состояния напряженной бдительности до расслабленного бодрствования, и обеспечивается активирующей восходящей системой, прослеживаемой на всем протяжении ствола мозга и гипоталамуса, с особым сгущением ее нейронов в понто-мезенцефальной области. Наступление естественного сна поначалу объясняли функциональной блокадой активирующих импульсаций с реципрокным облегчением синхронизирующих механизмов зрительного бугра.
Однако большая серия последующих работ привела к существенному изменению и усложнению вышеуказанной схемы.

Описаны и другие структуры мозга, принимающие участие в механизмах синхронизации. Таким образом, и активирующие, и сомногенные системы мозга представляют собой сложные комплексы мозговых образований, расположенных на разных уровнях мозга и объединенных общей задачей координированного управления базисными состояниями организма. В настоящее время сон рассматривается как сложно организованный активный процесс, состоящий из двух основных фаз — фазы, медленного и фазы быстрого сна.

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

Ирина Михайловна Завалко — младший научный сотрудник Института медико-биологических проблем РАН. Член молодежного комитета секции сомнологии физиологического общества им. И. П. Павлова, участница программы Европейского общества по исследованию сна. Основные научные интересы связаны с психофизиологическим и клиническим изучением сна.

Владимир Матвеевич Ковальзон — доктор биологических наук, нейрофизиолог, специалист по экспериментальному изучению сна, главный научный сотрудник Института проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН, председатель секции сомнологов физиологического общества им. И. П. Павлова. Занимается общей и экспериментальной сомнологией.

Сомнология — одна из наиболее бурно развивающихся областей нейронаук, изучающая механизмы и функции сна, а также заболевания, связанные с его нарушением [1–4]. Наука эта молодая (в прошлом году ей исполнилось 60 лет), однако сон и сновидения интересовали людей с древнейших времен. О том, как формировалась современная сомнология, и пойдет речь в нашей статье.

Асклепий врачует спящего пациента наложением рук. Барельеф, V в. до н. э. Археологический музей Пирея, Греция

Ночь и двое ее сыновей — Сон и Смерть (фрагмент). Работа немецкого художника А. Я. Карстенса (конец XVIII в.). Веймар, Германия

Понимание сна как состояния, близкого к смерти, царило в умах европейцев до конца XIX века, что во многом задержало возникновение и замедлило развитие науки о сне. Однако на Востоке, в Индии и Китае, сон занимал более почетное место. Индийские религиозно-философские трактаты Веды и Упанишады, созданные неизвестными авторами, в течение многих веков передавались устно и, наконец, были записаны на санскрите на древесной коре и пальмовых листьях. В этих записях, чудом дошедших до наших дней, описывалось два вида сна — без сновидений (глубокий) и со сновидениями, причем сновидения рассматривались уже как отдельная форма сознания [7]. Такое понятие близко к современным классификациям сна, выделяющим три функциональных состояния: бодрствование, медленный и быстрый сон 1 .

Предвестники современной сомнологии

В XIX в. мистические понятия постепенно стали уступать место физиологическим и химическим, но суть менялась не сильно. Приверженцы гемодинамической теории П. Кабанис и И. Мюллер связывали сон с застоем крови в мозге, а К. Бернар, А. Моссо и И. Р. Тарханов — с малокровием. Чешский анатом Я. Пуркинье полагал, что сон вызван приливом крови к нервным центрам, их опуханием, в результате чего проходящие через них волокна теряют проводимость и связь с другими отделами мозга. Выдвигались и еще менее правдоподобные теории. По одной из них, во время сна воспринимающие нейроны втягивают свои окончания, прерывая связь с внешним миром. Единственным, кто пытался доказать свою теорию, был Моссо. Он разместил человека на доске-весах и обнаружил, что при засыпании головной конец весов поднимается, а это свидетельствовало, казалось бы, об оттоке крови от головы. Однако изобретенный им же метод плетизмографии 2 показал, что наблюдаемый при засыпании подъем головной части весов обеспечивается притоком крови в конечности, а опускание при пробуждении — ее оттоком в брюшную полость, а вовсе не к голове. В свою очередь, перемещения массы крови в организме связаны с деятельностью симпатической нервной системы. При засыпании ее тонус снижается (сосуды рук и ног расширяются), а при пробуждении — повышается (сосуды конечностей сужаются) [9].

Следующим важным этапом в развитии сомнологии стало изучение депривации (лишения) сна. Одним из первых ученых такие эксперименты на животных провела наша соотечественница М. М. Манасеина 3 (1843–1903). По ее представлению, сон — необходимый процесс, присущий всем млекопитающим. В экспериментах она не давала спать щенкам, и примерно через пять бессонных суток они погибали. Манасеина подробно описала физиологические изменения в организме и макроанатомические признаки нарушения мозгового кровообращения и дегенерации клеток головного мозга.

Рождение современной сомнологии

Развитие сомнологии тормозилось отсутствием метода, позволяющего изучать сон. О том, спит человек или нет, удавалось судить лишь по косвенным признакам (позе, изменению частоты пульса и дыхания, температуре тела), а определить глубину сна, не разбудив спящего, было невозможно. По той же причине состояние естественного сна ошибочно принимали за нечто сходное с гипнозом, комой, зимней и летней спячкой (гибернацией).

Основой для объективной регистрации сна и ключевым событием в истории всех нейронаук стало изобретение в 1928 г. немецким психиатром Г. Бергером метода регистрации биопотенциалов головного мозга — электроэнцефалографии. Однако вначале открытие восприняли с большим недоверием, поскольку потенциалы эти имеют столь малую амплитуду, что их можно легко спутать с помехами, регистрируемыми примитивным тогда оборудованием. Поэтому метод Бергера признали лишь через несколько лет (в 1934 г.), когда известные физиологи Э. Эдриан и Б. Мэтьюс подтвердили его результаты.

Первая запись сна с быстрыми движениями глаз у человека — 10-секундный отрезок [15]. Сверху вниз: RV — электроокулограмма (ЭОГ) вертикальное отведение от правого глаза; Resp. — дыхание; RH — ЭОГ, горизонтальное отведение от правого глаза; 6:12 a. m. — отметка времени; Body Motility — двигательная активность тела; RF — правая лобная электроэнцефалограмма (ЭЭГ). Калибровка: 200 мкВ для ЭОГ, 50 мкВ для ЭЭГ

Открытие быстрого сна

К середине XX в. многие физиологи полагали, что вопросы феноменологии и механизма сна в основном уже разгаданы. О цикличности ночного сна они не догадывались, так как из-за экономии бумаги электроэнцефалограммы во время сна записывались либо в начале ночи, либо урывками на протяжении немногих минут несколько раз за ночь. Да и перспектива бодрствовать всю ночь, регистрируя сон испытуемого, мало кого привлекала. Однако во второй половине XX в. произошло еще одно великое событие в сомнологии: была обнаружена (и в последующем интерпретирована как отдельное функциональное состояние) фаза быстрого сна.

Особую роль в открытии быстрого сна в ХХ в. сыграли советские исследователи М. П. Денисова и Н. Л. Фигурин. В 1926 г. они впервые описали у детей (в возрасте от двух месяцев до двух лет) движения глазных яблок каждые 50 минут, учащенное дыхание и сниженную общую двигательную активность [14]. Работа эта заинтересовала профессора физиологии Чикагского университета Клейтмана. Он упомянул о ней в своей монографии 1939 г., а через много лет, в начале 1950-х годов, после появления первых электроэнцефалографов, поручил своему аспиранту Ю. Азеринскому проверить эти данные.

Сначала Азеринский пытался зарегистрировать движения глаз у собственного сына с помощью кинокамеры, но ее стрекотание мешало тому спать. Тогда он разработал новый метод для регистрации движений глаз (электроокулографию, ЭОГ) и исследовал ночной сон детей и взрослых. Метод регистрации движений глаз позволил исследователям отделить быстрые движения глаз от медленных, присущих засыпанию. В основе работ лежала гипотеза Клейтмана, согласно которой движения глаз помогут отличить поверхностный сон от глубокого. Сами Азеринский и Клейтман интерпретировали полученные результаты в своей знаменитой статье, вышедшей в свет в 1953 г. [15].

Однако это еще не было открытием нового состояния — лишь обнаружением периодически возникающих вспышек необычных движений глаз у некоторых испытуемых (не было ясно даже, у всех ли!) во время ночного сна. Открытие сна с быстрыми движениями глаз произошло через несколько лет, и связано оно с именем другого аспиранта Клейтмана, В. Демента. Именно он впервые непрерывно записал электроэнцефалограммы сна 33 человек в течение всей ночи. На основании таких регистраций было установлено, что после засыпания электроэнцефалографические признаки постепенно изменяются в сторону глубокого сна, но примерно через час-полтора возникает первый эпизод сна с быстрыми движениями глаз. Затем такие циклы повторяются несколько раз в течение ночи, и длительность их составляет в среднем 90–100 мин. Продолжительность этих эпизодов и интенсивность быстрых движений глаз нарастают от вечера к утру.

Таким образом, были описаны все основные характеристики ночного сна человека. За последующие полвека бурного развития сомнологии убедительно показано, что эти закономерности присущи абсолютно всем людям на Земле, без единого исключения, и не зависят от возраста, пола, расы, индивидуальных физиологических и психологических характеристик. По наличию движений глаз Клейтман, Азеринский и Демент расценили описанное ими состояние как поверхностный сон и назвали его stage 1 REM (англ. rapid eye movement), т. е. стадия дремоты с быстрыми движениями глаз.

Эти исследователи также были первыми, кто связал такой сон со сновидениями. На эту мысль их натолкнула нерегулярная частота дыхания и сердечного ритма, которую они наблюдали в этом состоянии. Для проверки своего предположения они будили испытуемых и спрашивали, видели ли они сны. Оказалось, что если человека будить из состояния сна с быстрыми движениями глаз, то он обычно описывает красочные эмоционально-насыщенные сюжетные истории. А при пробуждениях из сна без быстрых движений глаз такие ответы были редкостью. Иногда испытуемый рассказывал о неярких, неэмоциональных видениях.

Известны и некоторые другие авторы, описавшие эпизоды уплощения ЭЭГ у спящих кошек, но расценившие их как периоды кратковременного пробуждения. Среди таких исследователей — американский физиолог А. Дж. Дербишир с соавторами (1936) и, что еще удивительнее, группа швейцарских исследователей (1953), в которую входили сын нобелевского лауреата В. Гесса Р. Гесс-младший и будущий основатель и первый президент Европейского общества по изучению сна В. Кёлла!

В 1959 г. Жуве вместе со своими сотрудниками опубликовал небольшую статью на французском языке, в которой описал мышечную атонию у кошек, сопровождающую периоды сна с уплощенной ЭЭГ и быстрыми движениями глаз. Таким образом, была выявлена необходимость регистрировать мышечную активность — последнюю из трех составляющих, обязательных для разделения бодрствования и различных фаз и стадий сна. Сейчас при полисомнографии (регистрации сна) регистрируют электроэнцефалограмму (ЭЭГ), электроокулограмму (ЭОГ) и электромиограмму (ЭМГ).

Все первооткрыватели быстрого сна в ХХ в. столкнулись с полным непониманием и неприятием их результатов со стороны не только рядовых, но и выдающихся коллег-нейрофизиологов. Было хорошо известно, что быстрые низкоамплитудные ритмы в ЭЭГ — это бодрствование, а большие медленные волны — сон. Если десинхронизация возникает во время сна — это означает кратковременное пробуждение. Открытие быстрого сна противоречило концепции восходящей ретикулярной активирующей системы, только недавно воспринятой всеми нейрофизиологами, и означало полный крах всех старых идей относительно пассивной природы сна. Никто не мог ни понять, ни принять новой революционной парадигмы. Так, работа Клауэ не была отмечена ни Бремером в Бельгии, ни будущим нобелевским лауреатом Гессом в Швейцарии, ни Моруцци в Италии, ни Мэгуном в США. И вообще никем из исследователей мозга того времени!

Литература
1. Ковальзон В. М. Основы сомнологии. Физиология и нейрохимия цикла бодрствование — сон. М., 2011.
2. Ковальзон В. М. Центральные механизмы регуляции цикла бодрствование — сон // Физиология человека. 2011. Т. 37. № 4. С. 124.
3. Петров А. М., Гиниатуллин А. Р. Нейробиология сна: современный взгляд: Учебное пособие. Казань, 2012.
4. Ковальзон В. М. Мозг и сон: от нейронов — к молекулам // Журн. высш. нервн. деят. 2013. Т. 62. № 1. С. 48.
5. Фрэзер Дж. Золотая ветвь: исследование магии и религии / Пер. с англ. М. К. Рыклина. М., 2001.
6. Аристотель. О возникновении животных / Пер. В. В. Карпова. М.; Л., 1940. С. 192.
7. Лысенко В. Г. Сон и сновидение как состояния сознания: Упанишады и Шанкара.
8. Борбели А. Тайна сна / Пер. В. М. Ковальзона. М., 1989.
9. Вейн А. М. Три трети жизни. М., 1979.
10. Лежандр Р., Пьерон А. Исследование потребности во сне после продолжительного бодрствования // Физиология сна. М., 1928. С. 113–123.
11. Буриков А. А. Механизмы сна и бодрствования (как и зачем спит мозг?) // Когановские чтения. Ростов-на-Дону, 2012.
12. Быков К. М. Изменения в организме животного при длительном лишении сна. Избранные произведения. Т. 3. М., 1958. С. 63–98.
13. Жуве М. Замок снов / Пер. В. М. Ковальзона. Фрязино, 2006.
14. Ковров Г. В. К вопросу об истории открытия быстрого сна // Актуальные вопросы сомнологии: Тезисы докладов. М., 2000. С. 48.
15. Aserinsky E., Kleitman N. Regularly occurring periods of eye motility, and concomitant phenomena, during sleep // Science. 1953. V. 118. P. 273–274.
16. Цкипуридзе Л. Р. Электрическая деятельность коры больших полушарий нормальной кошки во время естественного сна // Труды Института физиологии им. И. С. Бериташвили АН ГССР. 1950. Т. 8. С. 209–225.
17. Dement W. C. The paradox of sleep: the early years // Archives Italiennes de Biologie. 2004. V. 142. P. 333–345.
18. Ковальзон В. М., Дорохов В. Б. По поводу нового исчисления времени // Природа. 2012. № 7. С. 65–66.
19. Siegel J. M. REM sleep // Principles and Practice of Sleep Medicine / Eds M. H. Kryger, T. Roth, W. C. Dement. St. Louis, 2011. P. 92–111.

2 Плетизмография — регистрация изменений объема части тела (головы или конечностей), связанных с изменениями количества крови, поступающей в обследуемый участок в ритме сердечной деятельности.

3 Подробнее см.: Ковальзон В. М. Забытый основатель биохимии и сомнологии // Природа. 2012. № 5. С. 85–89 (PDF, 5 Мб).

5 См. также: Ковальзон В. М. Необычайные приключения в мире сна и сновидений // Природа. 2000. № 1. С. 12–20 (DjVu, 4,2 Мб).

Наиболее древние послания из Шумер, Вавилона, Ассирии и Египта наделяют сновидения пророческими функциями, присущими феномен божественного происхождения

И только в античной Греции появляются первые попытки научного объяснения сущности сновидений:

Антифон принципиально отклоняет возможность божественного происхождения сновидений.

Гераклит указывает на значение памяти для формирования образов сновидений.

Демокрит отмечает зависимость сновидений от того, что было воспринято человеком перед сном и от репродукции увиденных образов.

Аристотель писал о том, что сон, принадлежит по своей природе к пограничным состояниям между жизнью и не жизнью, и среди всего прочего занимался проблемой припоминания снов.

Средние века чуть ли не полностью ограничиваются одним только символическим истолкованием сновидений по принципу аналогий. Со времен Аристотеля: сон рассматривался как некое маргинальное состояние, а наличие сновидений – лишь как признак недостаточно глубокого сна.

Во времена рационалистической культуры Ренессанса и Просвещения мы встречаем лишь мимолётные упоминания о сновидениях в философских размышлениях Беркли и Канта.

В XIX столетии на тему сновидений появились как описательные, так и теоретико-философские трактаты Готтхильфа Генриха Шуберта (1840), Радестока (1878) и Сплитта (1892) и наряду с этими работами в 1861 году Мори проводит первые эмпирические исследования сновидений.

В это же время Зигмунд Фрейд, пишет об охранительной роли сновидений, препятствующих преждевременному пробуждению.

В результате дискуссий, разгоревшихся вокруг теории сновидений Фрейда, сформировалось два направления исследований: физиологические исследования процесса сна и психологические исследования увиденных сновидений. Первый тип исследований привёл к такому важному открытию, как обнаружение во время сна фазы быстрых движений глаз (Сон БДГ). Дальнейшие исследования показали, что кроме БДГ-фаз, существует ещё целый ряд других физиологически активных процессов, таких как фазовые реакции зрачков, незаметные подёргивания мышц, активация сексуальных органов и т. д.. Демент и Клейтман (1957) говорят о том, что фазы физиологической активности совпадают с фазами видения сновидений.

Не малый вклад в изучение сна внесла Российская учёная Манасеина М.М.

Сон — это естественный физиологический процесс пребывания в состоянии с минимальным уровнем мозговой деятельности и пониженной реакцией на окружающий мир, присущий млекопитающим, птицам, рыбам и некоторым другим животным, в том числе насекомым (например, дрозофилам [1] ).

Содержание

Физиология сна

Во сне повышается уровень анаболических процессов и снижается катаболизм.

Сон в норме происходит циклически, примерно каждые 24 часа. Эти циклы называют циркадными ритмами. Они переопределяются каждые сутки, наиболее важным фактором является уровень освещения. От естественного цикла освещённости зависит уровень концентрации специальных фотозависимых белков. Циркадный цикл настроен обычно на длину светового дня. [1] Помимо ночного сна в некоторых культурах существует физиологически обусловленный кратковременный дневной сон — сиеста.

Засыпание

Непосредственно перед сном наступает состояние сонливости, снижения активности мозга, характеризующееся:

снижением уровня сознания[2] ; ;
понижением чувствительности сенсорных систем;
урежением частоты сердечных сокращений, снижением секреторной деятельности желёз (слюнных → сухость слизистой рта; слёзных → жжение глаз, слипание век).

Профессор Ричард Р. Будзин в Лаборатории исследований сна при Университете в Аризоне много лет изучал расстройства сна и рекомендует методику быстрого засыпания, основанную на шести этапах. В годовом отчёте по клинической психологии он описал различные психологические подходы, которые были использованы для лечения бессонницы (Bootzin & Epstein, 2011). Подобное лечение ещё раньше было названо лечением стимульным контролем (Morin et al., 2006). Советы включают в себя: ложиться спать, только когда хочешь спать, использовать постель только для сна и секса, не лежать в постели больше 10 минут, если не получается заснуть — сделать так, чтобы кровать ассоциировалась только с быстрым засыпанием, просыпаться утром по будильнику в одно и то же время, не спать днем. [3] .

Структура сна

Сон — особое состояние сознания человека и животных, включающее в себя ряд стадий, закономерно повторяющихся в течение ночи. Появление этих стадий обусловлено активностью различных структур мозга.

У здорового человека сон начинается с первой стадии медленного сна (Non-REM сон), которая длится 5-10 минут. Затем наступает 2-я стадия, которая продолжается около 20 минут. Ещё 30-45 минут приходится на период 3-4 стадий. После этого спящий снова возвращается во 2-ю стадию медленного сна, после которой возникает первый эпизод быстрого сна, который имеет короткую продолжительность — около 5 минут. Вся эта последовательность называется циклом. Первый цикл имеет длительность 90-100 минут. Затем циклы повторяются, при этом уменьшается доля медленного сна и постепенно нарастает доля быстрого сна (REM сон), последний эпизод которого в отдельных случаях может достигать 1 часа. В среднем, при полноценном здоровом сне отмечается пять полных циклов. Последовательность смены стадий и их длительность удобно представлять в виде гипнограммы, которая наглядно отображает структуру сна пациента.

Медленный сон

Медленный сон (син.: медленноволновой сон, ортодоксальный сон), длится 80-90 минут. Наступает сразу после засыпания.

Быстрый сон

Быстрый сон (син.: быстроволновой сон, парадоксальный сон, стадия быстрых движений глаз, или сокращённо БДГ-сон, REM-сон). Это — пятая стадия сна, она была открыта в 1953 г. Клейтманом и его аспирантом Асеринским. Быстрый сон следует за медленным и длится 10—15 минут.

На ЭЭГ наблюдаются быстрые колебания электрической активности, близкие по значению к бета-волнам пилообразной волны. В этот период электрическая активность мозга сходна с состоянием 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. Существует отчётливая связь между БДГ и сновидениями. Если в это время разбудить спящего, то в 90 % случаев можно услышать рассказ о ярком сновидении.

Электроэнцефалограмма отражает состояние активации и походит скорее на ЭЭГ 1-й стадии сна. Первый эпизод быстрого сна наступает через 70-90 минут от момента засыпания, длится 5-10 минут. По ходу сна длительность последующих эпизодов БДГ-сна нарастает, достигая под утро нескольких десятков минут. У взрослого человека доля REM фазы составляет около 20-25 % общего времени сна. 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. [источник не указан 1313 дней] 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, её обмен между сознанием и подсознанием.

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

Нейроанатомия сна

В мозге есть скопления нейронов, возбуждение которых вызывает развитие сна (гипногенные центры). Три вида структур:

Структуры, обеспечивающие развитие медленного сна:
- Передние отделы гипоталамуса (преоптические ядра)
- Неспецифические ядра таламуса (содержат тормозной медиатор серотонин)
- Тормозной центр Моруцци (средняя часть моста)
Центры быстрого сна:
Вестибулярные ядра продолговатого мозга
Верхнее двухолмие среднего мозга
Ретикулярная формация среднего мозга (центры БДГ)
Центры, регулирующие цикл сна:
- Голубое пятно (стимуляция — пробуждение)
- Отдельные участки коры больших полушарий

Функции сна

Сон обеспечивает отдых организма.
Сон способствует переработке и хранению информации. Сон (особенно медленный) облегчает закрепление изученного материала, быстрый сон реализует подсознательные модели ожидаемых событий.
Сон — это приспособление организма к изменению освещённости (день-ночь).
Сон восстанавливает иммунитет путём активизации T-лимфоцитов, борющихся с простудными и вирусными заболеваниями.

Необходимая продолжительность сна

Продолжительность сна обычно составляет 6—8 часов в сутки, но возможны изменения в довольно широких границах (4-10 часов). При нарушениях сна его длительность может составлять от нескольких минут до нескольких суток.

Продолжительность сна у новорожденных, взрослых и пожилых людей составляет 12—16, 6—8 и 4—6 ч в сутки соответственно. Длительность сна менее 5 ч (гипосомния) или нарушение физиологической структуры считаются факторами риска бессонницы.

Сновидения

Последние исследования функциональности сновидений в Университете Хельсинки (рук. проф. en:Pekka Sutola) показали, что REM фаза сна иногда быстро возникает у млекопитающих, а затем они переходят в фазу глубокого сна. Это объясняет, почему эпилептики имеют REM-подобную фазу во время приступа и не в состоянии вспомнить события за несколько часов до приступа. Полнее структура функционирования этой системы ещё не установлена.

Сиеста

Послеполуденный кратковременный сон-отдых — сиеста — является историческим элементом культуры многих народов. Чаще всего он встречается в жарких странах. Недавнее исследование, проведённое в Греции (совместно университетом Афинской медицинской школы и Гарвардским Университетом) показало, что получасовой отдых-дрёма хотя бы трижды в день снижает риск гибели от сердечного приступа на 37 % [источник?] .

Патология сна

диссомнии — нарушения ночного сна, например, бессонница (инсомния). Причины: неврозы, психозы, органические поражения мозга (энцефалит, эпилепсия), соматические заболевания. — психогенное либо механическое нарушение дыхания во сне. — непреодолимая патологическая сонливость. Примеры: нарколепсия, летаргический сон.
Парасомнии. Причина: невроз. Примеры: сомнамбулизм (снохождение/лунатизм), скрежетание зубами, ночные кошмары, эпилептические припадки и т. д. — состояние, когда паралич мышц наступает до засыпания или после пробуждения.

При стойких нарушениях сна бывают ситуации, когда необходимо вмешательство врача.

Управление сном

Иногда спящий человек может отдавать себе отчёт в том, что он находится во сне. Такое состояние называется осознанное сновидение.

Физиологические методы регуляции

Для здорового сна необходимо от 4 до 8 часов, но эти цифры достаточно условны. Необходимость в более длительном сне проявляется, например, при большом объёме физической работы. Около трети жизни мы проводим во сне, потому важно сохранять его естественный природный ритм.

Фармакологические средства

Лекарственные средства иногда назначают симптоматически, так же как и седативные препараты. Фармакологическая регуляция сна без назначения врача может быть очень опасна, кроме того, при длительном применении снотворных их эффект уменьшается. Тем не менее, злоупотребление снотворными и успокаивающими препаратами — распространённое и опасное явление в развитых индустриальных странах.

К числу успокаивающих и снотворных средств длительное время причисляли такие наркотики, как опиум и морфин, однако из-за опасности наркомании в настоящее время их в этом качестве не употребляют.

Очень долго, более 100 лет в качестве снотворного средства использовали люминал и другие барбитураты.

Мелатонин является одним из наиболее современных препаратов, на который возлагают большие надежды из-за его физиологичности.

По данным последних исследований, дефицит магния часто приводит к нервозности, раздражительности, а также к бруксизму — непроизвольному скрежету зубами во сне. Также установлено, что магний способствует выработке мелатонина. Тем не менее, магний сам по себе играет самостоятельную роль в создании спокойного, комфортного состояния, снимая стрессы и расслабляя излишне перенапряжённые мышцы. Поэтому приём магния должен быть составной частью любой диетологической программы для улучшения сна.

Электросон

Электросон — метод нейростимулирующей терапии, при котором в результате воздействия на ЦНС пациента импульсным током низкой частоты и малой силы возникает состояние сонливости либо сна. Электросон оказывает транквилизирующee, седативнoe, а также стимулирующее и некоторые другие воздействия и рекомендуется как восстанавливающая процедура при широком спектре расстройств и заболеваний. [6] [7]

История изучения сна

Кроме физиологических особенностей сна изучаются его психологические особенности. Для этого существуют методы субъективной оценки качества сна, к ним относятся, например такие опросники: индекс тяжести сна — шкала, разработанная Ч.Морином для оценки качества сна при инсомнии; опросник содержания мыслей перед сном Глазго разработан К. Харви и К. Эспи для оценки когнитивных руминаций перед сном, мешающих засыпанию при хронической инсомнии.

Сон у животных

Жирафы спят на коленях, заворачивая шею вокруг ног; львы лежат на спине, сложив передние лапы на груди, крысы укладываются на бок, а хвост закручивают к голове. Так же спят и лисы. Летучие мыши засыпают, только подвесившись вниз головой. [1]

Холоднокровные животные, вроде ящериц, черепах и рыб тоже спят, хотя ранее считалось что они просто замирают с наступлением ночи. [1]

Некоторые позвоночные не спят вовсе [10] .

Дыхание во сне

Дыхание во сне существенно изменяется в соответствии с фазой сна.

Существует тесная связь между сном ребёнка и различными формами расстройств дыхания. Сон ребёнка — это то состояние, при котором нарушения реализуются наиболее отчётливо, а в ряде случаев эти нарушения выявляются исключительно во время сна [11] .

Клейтман и Азеринский подробно описали эти фазы сна.

Фаза 1 — дремота — наступает, когда мы укладываемся спать. Это совсем неглубокий сон и длится он до 5 минут, если, конечно, несчастного не одолевает бессонница. Если дремлющего ничто не потревожит, то дремота переходит во вторую фазу.

Фаза 2 — неглубокий или легкий сон. Дальнейшее снижение тонической мышечной активности. Сердечный ритм замедляется, температура тела снижается, глаза неподвижны. Первый эпизод второй стадии длится около 20 минут. Повышаются пороги восприятия.
Временя сна: около 45-55 %

Фаза 3 — глубокий сон. Во время глубокого сна этой и следующей фазы глаза, закрытые веками, совершают медленные движения из стороны в сторону.
Временя сна: 5-8%

Фаза 4 — это еще более глубокий сон. Дыхание и сердечный ритм замедляются, температура тела и мозга немного снижается.
Временя сна: 10-15%

И вдруг через 20-30 минут глубокого сна мозг вновь возвращается ко второй фазе неглубокого сна. Как будто мозг начинает обратный ход и старается проснуться. Но вместо просыпания, то есть возвращения в первую фазу сна, мозг переходит к пятой фазе.

После того как фаза РЕМ заканчивается, снова следуют в строгой очередности вторая, третья и четвертая фазы.

Во время РЕМ-сна снятся самые эмоциональные и зрелищные сны. Долгое время считалось, что сны вообще снятся только в это время. Спавших будили, когда на ЭЭГ появлялись признаки парадоксального сна, и спрашивали, видели ли они сны. В 90% случаев испытуемые подтверждали, что действительно, их разбудили в середине сновидения. Таких экспериментов было проделано множество. Проверяли даже, снятся ли сны животным. В 1983 году в Пенсильванском университете под руководством Э. Моррисона кошке сделали очень деликатную операцию, разрушив в мозге микрообласть синего пятна — того места, которое отвечает за атонию(расслабленость) во время РЕМ-фазы. После операции поведение кошки не изменилось, и ЭЭГ регистрировала нормальный сон с нормальной фазой быстрого сна. И что же? — оперированная кошка во время парадоксального сна вставала, начинала иллюзорное исследование помещения, гонялась за воображаемой мышью, умывалась. Перед глазами пораженных наблюдателей кошка показывала свои сны. Эти опыты были повторены не один раз и не только на кошках: действительно, животные видят самые разнообразные сны, вот только эротические сны им никогда не снятся.

В последнее время доказали, что сны снятся и во время медленного сна. Но только эти сны короче и не такие эмоциональные. Чтобы это проверить, спящих будили во время медленного сна первого цикла и спрашивали о сновидениях. В такой постановке опыта исключалась возможность вспоминания сна из прошлой фазы быстрого сна. В половине случаев испытуемые говорили о сновидениях.

Как мозг организует столь сложную и упорядоченную картину сна? Павлов считал, что в мозге работает единый центр сна, который отвечает за торможение нейронов головного мозга. Однако этот центр великий физиолог не нашел. Зато в мозге нашлось пять или шесть центров бодрствования. Они активизируют работу особых клеток, выделяющих гаммааминомасляную кислоту — основной ингибитор деятельности нейронов. Если этого вещества накапливается много, то наступает торможение всей системы, в том числе и центров бодрствования. То есть цикл сон—бодрствование устроен по принципу обратной связи, и особого центра засыпания нет. Правда, это относится только к засыпанию и фазе медленного сна. А быстрый сон имеет свой собственный штаб. Он находится в заднем мозге и состоит из трех частей: группы клеток, ответственных за атонию во время РЕМ-фазы, и две симметричные группы клеток, отвечающие за активацию мозга по типу РЕМ. Мало того, нашли и специальный фермент, синтезируемый этими группами клеток и принимающий участие в организации быстрого сна, — орексин. Пока, правда, не известно, какую роль выполняет это вещество.
Итак, с помощью анатомии и ЭЭГ портрет сна ученые кое-как нарисовали. Осталось лишь, ответить на вопрос: зачем нужно спать?

Зачем нужен сон?

Пока что никто точно не знает ответа на это вопрос. Но кое-что все же известно. Для этой сложнейшей головоломки уже имеются некоторые готовые фрагменты.

Фрагмент 1. Чтобы выяснить, зачем нужен тот или иной орган, нужно его отрезать или повредить. И посмотреть, чего же организму будет не хватать, сможет ли организм без него обходиться и если сможет, то каким образом. Так же и со сном. Чтобы разгадать, зачем он нужен, нужно не давать спать подопытному объекту.

Понятно, что в научных целях людей таким мучениям не подвергали, хотя на добровольцах проверили, как себя чувствует человек, не спавший несколько суток. Массовые эксперименты начались в 60-е годы. Выяснилось, что на пятые сутки у человека ухудшается зрение и слух, могут начаться галлюцинации, нарушается координация движений, рассеивается внимание, он не способен к целенаправленной деятельности. За время эксперимента основная масса людей, несмотря на обильное питание, потеряла в весе. На восьмой день основная масса испытуемых отказалась продолжать эксперимент, лишь трое заявили, что могли бы и дальше не спать, если им побольше заплатят. Но экспериментаторы отказались от этого заманчивого предложения, потому что сами уже были порядком измучены. Любопытно, что восстановление нормального сна после этого опыта у всех прошло за следующие сутки-двое. Как свидетельствует книга рекордов Гинесса, рекордсменом стал Рэнди Гарднер, проведший без сна 264 часа, то есть около 11 суток.

Однако на животных эти весьма жестокие опыты были доведены до конца. Еще в конце XIX века эти эксперименты провела русский ученый, врач М. М. Манасеина. В ее опытах лишенные сна собаки через две-три недели умирали, все без исключения. При этом никакой явной причины смерти обнаружить не удалось — все системы органов и тканей выглядели вполне нормально. Позже подобные эксперименты были повторены и на других животных — и с тем же печальным исходом и с той же непонятной причиной смерти. По утверждению Ральфа Гринспэна, даже мухи и тараканы умирают, если им не давать отдыхать.

Фрагмент 2. После открытия фазовой картины сна были поставлены более тонкие опыты на животных. Эти опыты должны были открыть, какая фаза сна какую функцию выполняет. Эти опыты впервые были поставлены в 60-е годы прошлого века в лаборатории Речшаффена. Подопытную крысу сажали на площадку размером с донышко цветочного горшка, а саму площадку помещали в центр мелкого бассейна с водой. Эта площадка могла вертеться. Когда животное засыпало, то столик начинали медленно крутить. Пока длились фазы дремы и медленного сна, мышцы оставались в тонусе, и животное удерживалось на площадке. Когда же наступала фаза быстрого сна, то мышцы полностью расслаблялись, и центростремительные силы сбрасывали крысу в воду. Животное немедленно просыпалось и начинало цикл сна с самого начала. Через 40 дней такой жизни животное умирало. Контрольное животное, которое будили в те же моменты, но не избирательно по отношению к фазе сна, выживало. Конечно, если спящее животное бросать в холодную воду, то оно может попросту скончаться от стресса. Но даже разбуженные более щадящим способом крысы все равно неизбежно умирали.

А что же случается, если будить животное во время медленного сна? Оказалось, что почти ничего. В первые дни после начала эксперимента начинается адаптация мозга к новым условиям, поведение подопытного животного становится вялым и дезориентированным. А после мозг как будто привыкает: различные участки мозга начинают спать в разное время, и сама фаза медленного сна становится короче. Медленный сон разбивается на короткие отрезки, и участники его спят по очереди. Эти опыты проводили не только на крысах, но и на обезьянах, а уж про дельфинов давно известно, что два полушария у них спят не одновременно. Так что смертельно для животного все же лишение быстрого сна, а не медленного.

Фрагмент 3. В опытах по лишению сна, как быстрого, так и медленного, животным делали самые различные анализы. Но никаких видимых изменений не было. Единственное, что удалось обнаружить — это резкое увеличение вирусов и бактерий в крови животных, погибших во время принудительного бодрствования. Так как этот симптом наблюдался у всех подопытных животных, то появились предположения, что во время сна происходит настройка иммунной системы. Если не спать, то иммунная система выходит из строя и перестает бороться с бесчисленными внешними реагентами: вредными веществами и микроорганизмами. Эта гипотез а, однако, справедливо критикуется. Ведь смерть наступает не от той или иной болезни — это ученые мгновенно бы обнаружили и несказанно обрадовались бы. Еще бы! — они получили бы такой простой ответ в запутанном деле. Впрочем, ослабление иммунной системы наверняка имеет место, просто это одна из многочисленных реакций организма на бессонницу, но не причина его гибели.

Другая гипотез а связывает быстрый сон с эволюцией теплокровности у животных. Сторонники этой гипотез ы основываются на том, что парадоксальный сон имеется только у теплокровных животных — млекопитающих и птиц, а у других он не найден. Действительно, во время парадоксального сна температура мозга немного снижается. Это значит, что парадоксальный сон предохраняет мозг от перегрева. Так же действуют системы охлаждения современных компьютерных процессоров: те тоже не могут работать без вентиляторов, и чем мощнее компьютер, тем мощнее должен быть вентилятор. Эта гипотез а также имеет свои ограничения — и вправду, трудно поверить, что столь сложный и активный процесс возник только для охлаждения мозга.

Фрагмент 4. Интересные эксперименты по выяснению функций медленного сна поставлены в последние три года в Н. И. Пигаревым в ИЭМЭЖ. Кошке вживили в мозг электроды, позволяющие измерить электрический потенциал и стволовых, и кортикальных отделов мозга. Одновременно с этим измеряли и электрический потенциал различных внутренних органов. Оказалось, что во время медленного сна импульсы мышц желудка совпадают с импульсами группы клеток лобной доли коры. Этот отдел в норме отвечает за переработку сигналов от сенсорных систем, в основном обрабатывает зрительную информацию. Результаты экспериментов означают, что во время медленного сна стимулы от рецептор ов сенсорных систем перестают поступать в лобные доли, зато туда начинают поступать сигналы от пищеварительной системы. Получается, что лобные доли мозга во время сна отказываются от своей обычной работы и переключаются на обработку сигналов от внутренних органов. Наш мозг по ночам, оказывается, занимается не внешним миром, а нашим внутренним устройством. Опыты Н. И. Пигарева повторены и на кошках, и на обезьянах американскими и испанскими специалистами и сейчас признаются вполне надежными. Но как происходит переключение с внешнего мира на внутренний — неизвестно; это покажут только будущие опыты.

Фрагмент 5. А парадоксальный сон занимается, вероятнее всего, нашим разумом. Так решили нейрофизиологи, изучавшие память и внимание у добровольцев, лишенных парадоксального сна. Специалистам в многочисленных тестах удалось выяснить, что после сна испытуемый лучше всего повторяет пройденное упражнение, лучше всего настроен воспринимать и обучаться новому. Если же во сне отсутствует РЕМ-фаза, то отсутствует и этот утренний пик внимания и обучаемости. Об этом феномене известно каждому школьнику: если домашнее задание повторить перед сном, то наутро все уложится в голове наилучшим образом и пятерка обеспечена. Утром после хорошего сна как-то сами собой решаются все сложные проблемы, находится выход из положения, еще накануне казавшегося безвыходным.

Во многих лабораториях мира ученые пытаются разгадать древнейшую загадку иллюзорного мира — что же с нами происходит во сне? На сегодняшний день в ход пошли мощнейшие, немыслимые ранее инструменты исследования — нейрохимия отдельных групп клеток и позитронно-эмиссионная томография, позволяющая регистрировать активность отдельных нейрон ов в самый момент стимуляции. Насколько действенным окажется этот арсенал — покажет будущее.

Читайте также: