Теории сна физиология кратко

Обновлено: 03.07.2024

Гордеев Кирилл Сергеевич 1 , Ермолаева Екатерина Львовна 1 , Жидков Алексей Андреевич 1 , Илюшина Елена Сергеевна 1 , Федосеева Любовь Алексеевна 1
1 Нижегородский государственный педагогический университет им. К. Минина

Аннотация
Раньше учёные считали, что сон – это физиологическое состояние, характеризуемое потерей активных психических связей субъекта с внешним окружающим миром. Однако сейчас физиологи рассматривают сон, как важнейший процесс жизнедеятельности, во время которого активность мозга часто превышает дневные уровни. В этой статье рассмотрены физиологические аспекты сна и выяснена его роль в жизнедеятельности человека.

Сон – это функциональное состояние, характеризующее снижением двигательной активности, которое необходимо для восстановления способности мозга для аналитико-синтетической деятельности.

Существуют следующие объективные признаки сна:

Потеря субъектом активного сознания, выключение его активных связей с окружающим миром;
Фазовые изменения высшей нервной деятельности. Фазовые состояния ясно проявляются при переходе ко сну от бодрствования. И.П. Разенков определял три фазы, характеризующиеся нарушением закона физической силы раздражителей: уравнительная, парадоксальная и наркотическая;
Изменение поведения, утрата активной, целенаправленной деятельности, то есть принятие телом определенной позы;
Полиметрия. Изменение электроэнцефалограммы и других вегетативных показателей организма: электрокардиограмма, дыхание, температура тела, артериальное давление, показатели газообмена и т.д.

Во время сна периодически друг друга сменяют две фазы: фаза быстрого или парадоксального сна и фаза медленного сна. Первое проявление быстрого сна протекает 6-10 минут. Затем наступает фаза медленного сна. Парадоксальный сон с интервалами 80-90 минут периодически сменяет фаза медленного сна. Быстрому сну отводится ¼ часть всего сна, он возникает примерно 6-7 раз за ночь, и с последующим проявлением его длительность увеличивается, достигая перед пробуждением 20-30 минут.

В быстрой фазе сна мозг находится в деятельном состоянии, это проявляется в быстром движении глазных яблок, подергивании конечностей и век, а также учащении пульса и дыхания. В состоянии быстрого или парадоксального сна субъект находится в глубоком сне, его нельзя разбудить сильными раздражителями, но возможно это сделать с помощью малейшего шороха. Если спящий проснётся в эту фазу, то он легко вспомнит о содержании своего сновидения.

Фаза медленного сна наоборот способствует забыванию сновидений, которые появляются в этот период в менее ярком реальном образе. Длится фаза от 1 до 1,5 часа, в течение этого времени снижается частота сердечного сокращения, кровяное давление и температура тела. Сердцебиение и дыхание становятся регулярными. В последующем, когда бессознательное состояние становится ещё глубже, спящего возможно пробудить только громкими звуковыми сигналами или сильными толкающими движениями.

В мозге отсутствуют лимфатические сосуды, выполняющие очистку органов человека от ненужных, переработанных питательных веществ. Пространство вокруг мозга заполняет цереброспинальная жидкость, (далее ЦСЖ). ЦСЖ попадает внутрь мозга вдоль кровеносных сосудов, она устраняет отходы из пространства между клеток мозга. Затем жидкость вместе с отходами сбрасывается в кровь. Этот процесс происходит наиболее быстро и эффективно только тогда, когда человек спит. Во время сна клетки мозга сокращаются и освобождают пространство, пропуская ЦСЖ, и позволяя ей очистить мозг от отходов. Когда человек бодрствует мозг откладывает процесс очищения от межклеточных отходов на потом. Продукт обмена – это белок амилоид, производимый мозгом. У больных Альцгеймером амилоид собирается и накапливается в межклеточном пространстве мозга. Поэтому полноценный, регулярный сон, составляющий 6-9 часов в сутки необходим для человека. Это своеобразная профилактика когнитивных изменений и деменции.

Сон выполняет важнейшие функции. Во-первых, очищение центральной нервной системы от метаболитов. Во-вторых, удаление накопившейся за день ненужной информации и эмоциональная перестройка, проявляющаяся в снижении возбудимости очагов мотивационного возбуждения. В-третьих, переход информации кратковременной памяти в долговременную, поэтому учить материал перед сном намного эффективнее. Таким образом, во сне активизируются многие вегетативные функции и протекают процессы, необходимые для нормального функционирования организма. Данные процессы не могут осуществляться при бодрствовании, поэтому человеку необходимо каждые сутки соблюдать правильный режим сна. Когда человек ложится спать его тело отдыхает, разум видит сны, а мозг продолжает работать. От качества сна зависит здоровье мозга, который регулирует работу всех остальных органов человека.

Доклад СНК кафедры неврологии педиатрического

факультета РГМУ Аносова Ю.А. и Аносовой А.Ю.

С этим состоянием каждый из нас знаком с самых первых часов своей жизни. В начале жизни каждый маленький человечек проводит во сне большую часть суток и только с возрастом, постепенно он учится бодрствовать. Да и для любого взрослого человека нет занятия привычнее, чем сон.

Альберт Эйнштейн как-то сказал:

"Я провел во сне треть моей жизни, и эта треть отнюдь не худшая"

Я думаю, каждый из нас мог бы с ним согласиться.

С глубокой древности пытливые умы ученых волнует вопрос: что с нами происходит там, за гранью яви, в царстве сновидений, где нет ничего реального, но в то же время, все так реально, что порой не хочется покидать свой сон.

Долгое время не существовало научного определения этого понятия. Мы в своем докладе дадим сфйормулированное уже современными учеными определение:

История представлений о сущности сна уходит в глубокую старину. Тайных чар древнегреческой богини ночи Нюкты опасался сам громовержец Зевс. Ее силу множили сыновья-близнецы — бог сна Гипнос и бог смерти Танатос. Они не случайно названы близнецами — погруженность в сон и уход в мир вечного покоя виделись древним грекам как родственные состояния.

Не меньшим ореолом преклонения был окружен бог сновидений Морфей — разгадыванием его тайных посланий, получаемых людьми во время сна, занималась особая каста дельфийских жрецов-предсказателей.

В XVI веке Теофраст Парацельс вполне приземлено объяснял причину сна дневным утомлением и призывал ложиться с закатом и вставать с рассветом.

ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ СНА

Считается, что сон появился вместе с терморегуляцией. Большая часть млекопитающих приспособилась к жизни путем организации терморегуляции (некоторые исследователи связывают это с великим оледенением). В отличие от холоднокровных животных, у которых сна нет, а есть лишь бодрствование и покой, во время которого мозг отключается, мозг теплокровных активен и в состоянии покоя. В результате эволюции появилось особое состояние — сон; не покой и не бодрствование — во сне мозг работает. Иначе, чем в состоянии бодрствования, но почти так же активно.

ТЕОРИИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ СНА

Циркуляторная или Гемодинамическая теория.

Сторонники этой теории (Кабанис и Мюллер) связывали сон с застоем крови в мозге, а застой считали следствием горизонтального положения тела.

Физиологи Клод Бернар, Моссо, И.Р.Тарханов придерживались этой теории после того, как выяснилось, что в работающих органах сосуды расширяются, и к ним притекает больше крови, а в неработающих – сужаются, и крови к ним притекает меньше. Приверженцы данной теории рассматривали сон как результат анемии мозга.

Моссо сконструировал специальную кровать-весы, на которую укладывали человека, и когда он засыпал, головной конец доски поднимался. Это должно было означать, что во сне кровь отхлынула от головы и она стала легче.

Опыт Моссо не убедил тех исследователей, которые предпочитали видеть в наступлении сна не анемию, а гиперемию, прилив крови к голове. Они считали, что работа мозга весьма сложна, днем мозг поглощен ею на столько, что питаться он может только ночью, а следовательно, ночью должно усиливаться наполнение его кровью. Впервые эту мысль высказал Шопенгауэр. А доктор Черни своими глазами - сквозь трепанационное отверстие в черепе больного ребенка – видел, как во сне кровь приливает к мозгу.

Сейчас методами рэоэнцефалографии удается точно оценить степень кровенаполнения мозговых сосудов. Бывает, что уровень кровенаполнения во сне понижен, а бывает повышен по сравнению с самым напряженным бодрствованием, непосредственной причинной зависимостью уровень этот со сном не связан.

Французские ученые Лежандр и Пьерон поставили опыт на собаках. День за днем собакам не давали спать. Через несколько дней, когда собаки уже не могли двигаться, одной группе собак разрешили поспать, а других умертвили сразу и подвергли исследованию их мозг. С нервными клетками в лобных долях происходили явные морфологические изменения: форма их ядер менялась, мембрана, казалось, была изъедена лейкоцитами. У поспавших собак из того же опыта эти изменения обнаружены не были. Впечатление было такое, что у не спавших собак эти клетки во время бессонницы пожирал какой-то яд.

Но Лежандр и Пьерон не остановились на

достигнутом. Они взяли от долго не спящих собак кровь и спинномозговую жидкость и вводили их нормальным собакам. Собаки тотчас же обнаруживали все признаки утомления и впадали в глубокий сон.

Несмотря на эксперименты, длящиеся более 10 лет, Лежандру и Пьерону так и не удалось выделить гипнотоксин.

Академик Александр Моисеевич Вейн наблюдал ту же картину, но близнецы срослись головами и имели даже общее кровоснабжение мозга.

Эти наблюдения не могут опровергнуть опытов Лежандра и Пьерона, однако осталось не совсем понятно, почему могут происходить явления, противоречащие законам химической теории.

Вопрос этот разрешился лишь через несколько лет. Ученый М. Монье выделил из крови, оттекающей от головного мозга спящих глубоким сном кроликов, полипептид; введенный в вену другим кроликам, он усыплял их мгновенно. Химия сна существует.

А настоящие сиамские близнецы могут спать по очереди потому, что один хочет спать, а другой нет. Они хоть и близнецы, да ещё и сросшиеся, но они разные личности. Просто их эмоции в момент, когда они спали порознь, не совпадали, а эмоции, как выяснилось сильнее химии.

Таким образом, можно заключить, что гипнотоксин может быть одним из механизмов сна, но не единственной его причиной.

Говоря о теориях физиологических механизмов сна, нельзя не упомянуть корковую теорию И.П. Павлова.

Корковая теория И.П. Павлова

Которая гласила, что сон есть разлитое торможение коры больших полушарий. Согласно этой теории, при наличии условий для длительной и обширной иррадиации торможения в коре головного мозга, кора не воспринимает сенсорную импульсацию и поэтому прекращает свое воздействие на скелетную мускулатуру и внутренние органы. В результате этого мы принимаем характерную для сонного состояния позу, тонус мышц снижается, замедляется частота сердечных сокращений, снижается кровяное давление.

На рубеже XIX – XX веков разразилась эпидемия летаргического энцефалита, который протекал либо в виде летаргического сна, либо в виде летаргического бодрствования (бессонница). Для объяснения этого явления Фон Экономо предположил, что в гипоталамусе имеется специальная структура, состоящая из двух частей, или центров – центра бодрствования и центра сна. Центр бодрствования, по его мнению, представлен в каудальной части этой структуры, а центр сна – в ростральной (передней). При поражении центра сна его нейроны вызывают торможение таламуса и коры больших полушарий, что приводит к развитию летаргического сна. Повреждение центра бодрствования вызывает летаргическое бодрствование, то есть постоянную бессонницу.

В.Гесс был первым, кто подтвердил экспериментально существование центра сна. В опытах на кошках он показал, что слабое электрическое раздражение четко ограниченной области промежуточного мозга (переднего гипоталамуса) вызывает сон со всеми подготовительными фазами (потягивание, умывание, принятие характерной позы). Он предположил, что это место и есть центр сна. В дальнейшем опыты Гесса были многократно подтверждены. В этом плане интерес представляют наблюдения над больным, имеющим осколок снаряда в области промежуточного мозга – при касании к осколку больной немедленно погружался в сон.

ГИПНОГЕННЫЕ ЦЕНТРЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА

Среди гипногенных структур можно выделить как минимум три вида центров:

•Обеспечивающие развитие медленного сна

•Обеспечивающие развитие быстрого сна

•Обеспечивающие смену медленного сна на быстрый и наоборот (организующие цикл сна).

ЦЕНТРЫ МЕДЛЕННОГО СНА:

•Передние отделы гипоталамуса (преоптические ядра)

•Неспецифические ядра таламуса

•Ядра срединного шва (серотонинергические нейроны)

•Тормозный центр Моруцци (средняя часть варолиева моста)

ЦЕНТРЫ БЫСТРОГО СНА:

•Голубое пятно (норадренергические нейроны)

•Вестибулярные ядра продолговатого мозга

•Верхнее двухолмие среднего мозга

•Ретикулярная формация среднего мозга (центры быстрых движений глаз)

ЦЕНТРЫ, РЕГУЛИРУЮЩИЕ ЦИКЛ СНА:

•Голубое пятно (норадренергические нейроны)

•Отдельные участки коры больших полушарий

Наряду с центрами сна существуют также и активирующие центры, центры бодрствования.

ЦЕНТРЫ БОДРСТВОВАНИЯ (АКТИВИРУЮЩИЕ ЦЕНТРЫ):

•Неспецифические ядра таламуса

•Задние ядра гипоталамуса

•Ретикулярная формация ствола мозга

•Базальный передний мозг

•Центральное серое околоводопроводное вещество

Таким образом, сон является результатом работы четко взаимосвязанных различных систем организма, и призван выполнять какие-то совершенно необходимые функции в нашем организме.

Ведь без сна, человек проживет даже меньше, чем без пищи. Максимальный мировой рекорд депривации сна был установлен семнадцатилетним студентом из США Ренди Гарднером в 1965 году, который провел без сна 264 часа 12 минут. В настоящее время показано, что лишенный в течение двух недель сна человек погибает. За это время, начиная с третьих суток непрерывного бодрствования, появляются снижения умственной и физической работоспособности, нарушения моторики (тремор, тики), могут появиться галлюцинации.

Отсюда следует, что здоровый физиологический сон нужен человеку наравне с приемом пищи и дыханием.

Сам сон бывает разных видов в зависимости от длительности и времени суток, причины, вызвавшей его, количества засыпаний за сутки.

•Монофазный (1 раз в сутки с 23-24 часов до 6-7 часов)

•Дифазный (2 раза в сутки, у детей в возрасте 3-7 лет)

•Полифазный (у грудных детей, детей первых трех лет жизни)

СТАДИИ И ФАЗЫ ЕСТЕСТВЕННОГО СНА ЧЕЛОВЕКА

Сон человека имеет правильную циклическую организацию. Электроэнцефалографический анализ ночного сна позволяет выделить пять стадий. Первые четыре относят к медленной фазе сна, пятую – к быстрой.

Первая стадия является переходной от состояния бодрствования ко сну. При этом на ЭЭГ уменьшается основной ритм бодрствования, т.е. альфа-ритм и появляются низкоамплитудные медленные тета— и дельта-волны. Длительность первой стадии обычно не больше 10-15 мин. В конце этой стадии могут появляться короткие вспышки сонных веретен, хорошо видимые 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 с полусонными мечтаниями и сноподобными галлюцинациями. В эту стадию могут интуитивно появляться идеи, способствующие успешному решению той или иной проблемы.

Четвёртая стадия характеризуется преобладанием в ЭЭГ медленных дельта-колебаний с частотой 2 Гц и менее, занимающих более 50% эпохи записи ночного сна.

Вместе эти две стадия, которые называются дельта-стадиями, продолжаются чуть больше 26% времени от всего ночного сна. Они составляют основу медленного сна (дельта-сна). Эти стадии, особенно, четвертая — наиболее глубокие стадии сна, характеризующиеся наивысшим порогом пробуждения и самым сильным отключением от внешнего мира, т.е. в этих стадиях разбудить человека достаточно трудно. При пробуждении в этой стадии человек с трудом ориентируется, в наибольшей степени компрессирует время (недооценивает длительность предшествующего сна). Дельта-сон преобладает в первую половину ночи. 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.

На протяжении всех четырех стадий медленного сна тонус скелетной мускулатуры прогрессивно падает; при этом человек способен длительно сохранять определенную позу тела. Однако тонус мышц, закрывающих веки, а также кольцевых мускулов, запирающих мочевой пузырь и прямую кишку, в этот период повышен. По мере погружения в сон замедляется работа сердца, уменьшается объем циркулирующей крови, урежается частота дыхания, хотя при этом имеет место избыточное кровенаполнение легочных сосудов. В целом, в фазу медленного сна ритмы сердца и дыхания становятся более равномерными. В этот период сужаются зрачки, розовеет кожа, усиливается потоотделение, снижаются слюноотделение, уменьшаются секреторная и двигательная активность пищеварительного тракта, падает интенсивность мочеобразования. Температура тела по мере углубления медленного сна снижается, в среднем на 0,5*; в конечном итоге за весь период ночного сна температура тела у женщин падает до 35,6 'С, а у мужчин до 34,9 *С; при пробуждении она восстанавливается. Однако, несмотря на снижение уровня обмена веществ во время фазы медленного сна активизируются процессы восстановления работоспособности всех клеток организма, интенсивно идет их размножение, происходит замена белков. В течение всей ночи у человека активизируется рост волос и ногтей. Все это связано с тем, что во время медленного сна возрастает секреция гормона роста, стимулирующего тканевой обмен.

Пятая стадия, отрытая в 1953 году Н. Клейменом и его аспирантом Е. Азеринским, характеризуется наличием на ЭЭГ быстрых колебаний электрической активности, близких по значению к бета-волнам, т.е. к признакам десинхронизации ЭЭГ. Это напоминает состояние бодрствования. Вместе с тем (и это было парадоксально!) в эту стадию человек находится в полной неподвижности вследствие резкого падения мышечного тонуса (при наличии мышечных подергиваний в отдельных группах мышц). Однако глазные яблоки под сомкнутыми веками периодически (5-50 раз) совершают быстрые движения (БДГ) с частотой 60-70 Гц. По структуре БДГ отличаются от движений глаз, которые характерны для рассматривания объектов в состоянии бодрствования. У здорового человека наличие БДГ по времени совпадает со сновидениями, а интенсивность БДГ пропорциональна яркости и эмоциональности сновидений. Если разбудить спящего во время быстрого сна (при этом порог пробуждения колеблется от высокого до низкого), то приблизительно в 90% случаев можно услышать рассказ о ярком сновидении, причем точность деталей будет существенно выше, чем при пробуждении из медленного сна. Вместе с тем у слепых от рождения людей, которым снятся только звуки и ощущения, БДГ во время этой стадии отсутствуют.

Помимо указанных признаков, в эту стадию наблюдается мощная активация вегетатики ("вегетативная буря"), усиление секреции гормонов коры надпочечников, в том числе глюкокортикоидов (как в период бодрствования при наличии стресса), усиление мозгового кровотока, изменения частоты сердечных сокращений (от тахикардии к брадикардии), различные формы аритмий, эпизодические подъемы и падения кровяного давления, изменения паттерна дыхания (появление серий частых вдохов-выдохов с последующей паузой, вплоть до длительной остановки дыхания). Полагают, что сочетание этих факторов может привести к внезапной смерти во время сна, например, за счет остановки дыхания при появлении ночного кошмара. В тоже время секреторная и моторная активность пищеварительного тракта практически отсутствует. Для стадии быстрого сна очень характерно наличие эрекции полового члена и клитора; эта реакция наблюдается с момента рождения. В этой связи полагают, что отсутствие эрекции у взрослого человека во время быстрого сна свидетельствует об органических поражениях головного мозга, а отсутствие ее у детей, является одним из признаков нарушения сексуального поведения во взрослом состоянии. Представленная картина вегетативных и других изменений во время фазы быстрого сна дала основание некоторым авторам разделить фазу быстрого сна на две стадии — на эмоциональную стадию, при которой происходит удовлетворение потребностей, и неэмоциональную, или стадию удовольствия.

Следует отметить, что парадоксальная стадия сна имеется у многих видов млекопитающих и даже у некоторых видов птиц. 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. Человек в парадоксальном сне неподвижен (двигаются только глаза). У животных двигаются усы, уши, хвост, подергиваются лапы, происходят мигательные и сосательные движения, а у собак слышны даже повизгивания.

Ночной сон обычно состоит из 4-6 циклов. Каждый цикл длится примерно 60-100 минут. Он начинается фазой медленного сна, которая спустя 50-70 минут сменяется на 10-20 минут фазой быстрого сна, после чего вновь наступает фаза медленного сна и т.д. В отличие от многих животных, человек не просыпается после каждого цикла сна. В первых двух циклах преобладает медленный сон, в последних — быстрый сон. Глубина сна при этом постепенно уменьшается. Продолжительность медленного сна составляет 75-80 %, а быстрого — 15-25 % от общей продолжительности ночного сна. У взрослого человека на долю медленного сна приходится 6,5 часов, а на фазу быстрого сна — 1,5 часа. У новорожденного —на долю быстрого сна приходится 50-80 % от общей длительности сна.

Самый распространенный тип движений во сне – миоклонические подергивания. Они наблюдаются у всех людей в первых стадиях медленного сна и в быстром сне, там они нередко сопутствуют быстрым движениям глаз. Западногерманский ученый У.Иованович обнаружил, что у правшей миоклонические подергивания в левой руке возникают вдвое чаще, чем в правой, а у левшей наоборот. Людей, которые бы не двигались во сне, не существует. Клейтман исследовал одного студента, который мог усилием воли заставить себя провести ночь без движений. На утро он выглядел крайне утомленным.

ПОТРЕБНОСТЬ ВО СНЕ

Необходимо сразу оговориться, что потребность во сне является сугубо индивидуальной для каждого человека. Кому-то на сон вполне хватает

Шести часов, а кому-то мало и десяти.

Историки нам сообщают, что, например, Наполеон, Эдисон и Черчиль имели

Со времен глубокой древности ум человека занимали вопросы: что такое сон, чем он вызван и почему все люди и животные испытывают в нем непреодолимую потребность? Изучая явления, происходящие в организме во время сна, было установлено его благотворное влияние. Экспериментально было доказано, что во время сна организм не замирает, а восстанавливается после длительного бодрствования. Сон особенно необходим для восстановления функций нервной системы, главным образом головного мозга.

Во время сна дыхание человека становится более глубоким и редким, медленнее бьется сердце. Все органы отдыхают и восстанавливают свои функции. Только мозг во время сна пользуется относительным покоем.

Биологическое значение сна заключается в восстановлении работоспособности организма, утомленного в период бодрствования. Что же такое сон и какая причина вызывает его?

В середине прошлого столетия многие ученые считали сон результатом "обескровливания мозга". Были проведены многочисленные опыты с кроватью-весами. Человека укладывали на специальную кровать и уравновешивали ее. Когда человек засыпал та сторона кровати, где была его голова, поднималась вверх, то есть голова во время сна становилась легче. Поначалу был сделан вывод, что во сне голова теряет часть своего веса из-за отлива крови из мозга человека. Из этого опыта было совершенно непонятно, является сон причиной отлива крови или отлив крови является причиной сна. Некоторые ученые, наоборот, считали, что причиной сна является переполнение мозга кровью. Существуют некоторые заболевания мозга, вызываемые притоком крови к мозгу. У больных в этом случае также возникает сон, но он не имеет ничего общего с обычным сном здоровых людей. В то время очень широко была распространена теория так называемых "ядов сна". Она была создана французскими учеными Р. Лежандром и А. Пьероном.

Эти ученые считали, что сон наступает, потому что в крови накапливаются ядовитые продукты обмена веществ – гипнотоксины. Они подавляют деятельность нервной системы. Эта гипотеза появилась после ряда опытов с животными. У животного, которого несколько суток лишали сна, брали сыворотку крови и вводили ее в кровь другому животному. Это животное тотчас же впадало в глубокий сон. Однако наблюдения за естественным сном животных опровергают эту теорию.

Советские ученые, наблюдая за сиамскими близнецами Ирой–Галей и Дашей–Машей, пришли к выводам, что теория "ядов сна" несостоятельна. У сиамских близнецов имеется две различные нервные системы и одна система кровообращения. Если теория "ядов сна" была бы верна, то сон и пробуждение у сиамских близнецов должно было быть одновременно. Наблюдения показали, что это не так. Были моменты, когда одна девочка спала, другая бодрствовала.

Имеются и другие данные, которые не подтверждают правильность теории самоотравления организма. Известно, что человек может активно сопротивляться желанию спать, а иногда вообще не чувствует потребности во сне. Существует теория нервных центров сна швейцарского ученого В. Гесса и австрийского ученого К. Экономо. По этой теории, сном управляют особые центры, которые находятся под корой головного мозга.

Все эти теории объясняли лишь некоторые стороны сна, но не отвечали на главный вопрос: что такое сон?

Физиологические основы сна

Теории и гипотезы

На сегодняшний день имеется множество теорий сна. Все они описывают сон как особое состояние организма, вызываемое длительными физическими и психологическими нагрузками. В современной науке наиболее широкое признание получило учение о сне, разработанное И. П. Павловым и его последователями.

Теория сна И.П. Павлова основана на учении об условных рефлексах. Результаты многочисленных опытов и наблюдений над животными и людьми привели его к выводу, что у высших животных и человека сон и бодрствование связаны с работой высших отделов центральной нервной системы – коры больших полушарий головного мозга. В основе работы головного мозга лежат два нервных процесса – возбуждение и торможение, они возникают под действием внешних и внутренних раздражителей. Возбуждение заставляет организм работать, а торможение задерживает деятельность органов и выключает процесс в самой нервной клетке.

Мелкие животные, например, кролик, при виде удава, вместо того, чтобы убежать и тем самым спасти свою жизнь, остаются на месте и становятся добычей. В основе такого явления лежит широко распространенный по мозговой ткани тормозной процесс. И.П. Павлов установил, что если перестать подкреплять образованный условный рефлекс, то он исчезнет. Такое угасание условного рефлекса происходит из-за развития торможения нервных клеток головного мозга. Если внешние раздражители, способствующие возникновению торможения в коре головного мозга, продолжают действовать долго, то торможение постепенно захватывает все более и более обширные зоны коры, и когда вся кора полностью окажется в состоянии торможения, наступает глубокий сон.

Таким образом, сон – это один из видов торможения, которое охватывает кору головного мозга и нижележащие его отделы. Всякий раз, когда нервным клеткам угрожает истощение или перевозбуждение, в них развивается так называемое охранительное торможение, то есть защитная реакция коры на внешние раздражители.

Итак, всё, что снижает работоспособность нервных клеток мозга, – утомление, истощение, перенесённое тяжёлое заболевание – повышает потребность во сне, увеличивает сонливость. Если провести наблюдение, то можно убедиться, что в результате раздражений, воздействующих на мозг в течение дня, к вечеру развивается утомление, а с ним и желание спать – сигнал о настойчивом желании организма в отдыхе.

Изучение торможения коры головного мозга показало, что оно не просто препятствует дальнейшей работе нервных клеток. Во время этого внешне пассивного состояния совершаются активные процессы обмена веществ, клетки мозга восстанавливают нормальный состав, набирают силы для дальнейшей активной работы. Во сне, когда заторможена подавляющая масса мозга, создаются наиболее благоприятные условия не только для восстановления работоспособности нервных клеток мозга, более всего нуждающихся в такой передышке, но и для отдыха всего организма.

Современные теории сна

В настоящее время большинство существующих гипотез относительно функционального назначения сна и отдельных его стадий можно свести к трем основным типам: 1) энергетическим, или компенсаторно-восстановительным, 2) информационным, 3) психодинамическим.

Согласно "энергетическим" теориям, во время сна происходит восстановление энергии, затраченной во время бодрствования.

Особенная роль при этом отводится так называемому 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.

Были выделены морфологические образования, имеющие отношение к регуляции сна.

Ретикулярная формация управляет начальным этапом сна. Гипногенная зона, находящаяся в передней части гипоталамуса, также оказывает регулирующее влияние на функции сна и бодрствования.

Теория П.К. Анохина придает 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 ему “выключать” активизирующее воздействие ретикулярной формации.

Сон прерывается, когда информация записана, и организм готов к новым впечатлениям.

По мнению известного психоневролога А.М. Вейна, информационная теория 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, вернее не только покой, которого во сне достаточно, но, прежде всего, своеобразная мозговая деятельность, направленная на реорганизацию воспринятой информации. После такой реорганизации и возникает ощущение отдыха, физического и умственного.

Согласно "психодинамическим" теориям сна, кора мозга оказывает тормозное влияние сама на себя и на подкорковые структуры.

К психодинамическим теориям можно отнести гомеостатическую теорию сна. Под гомеостазом в этом случае понимается весь комплекс процессов и состояний, на котором основана оптимальная работа мозга. Согласно его теории, существует два типа бодрствования – спокойное и напряженное.

Спокойное поддерживается деятельностью ретикуло-таламокортикальной системы (активизирующей импульсы, которые посылает ретикулярнаяформация, побуждающие к усиленной работе таламус и кору головного мозга), а напряжение, кроме того, – и деятельностью лимбической системы.

Сочетание работы этих двух систем обеспечивает напряженное бодрствование – необходимую основу для координированных реакций. Во время быстрого сна работает одна лимбическая система: эмоции взбудоражены, а координированные реакции парализованы. Если судить по активности мозговых структур, то быстрый сон – аналог не спокойного, а напряженного бодрствования.

Также можно отметить, что сон относится к одному из видов циклических ритмов деятельности человеческого мозга. 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 (лат. circa около + лат. dies день) ритмами, обусловленными вращением Земли вокруг своей оси.

Виды сна.

У человека и многих животных период сна и бодрствования приурочен к суточной смене дня и ночи. Такой сон называется монофазным. Если же смена сна и бодрствования происходит несколько раз в сутки, сон называется полифазным. Периодический ежесуточный сон взрослого человека, как правило, является монофазным, иногда дифазным (дважды в сутки), у маленького ребенка наблюдается полифазный тип сна.

У ряда животных наблюдается также сезонный сон (спячка), обусловленный неблагоприятными для организма условиями среды: холод, засуха и т.д.

Кроме перечисленных, существует еще несколько видов сна: наркотический (вызываемый различными химическими или физическими агентами), гипнотический и патологический. Последние три вида сна обычно рассматривают как следствие нефизиологических воздействий на организм человека или животного.

Наркотический сон может быть вызван различного рода химическими воздействиями: вдыхание паров эфира, хлороформа, введением в организм различного рода наркотиков, например, алкоголя, морфия и других. Кроме того, этот сон может быть вызван электронаркозом (воздействие 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 может возникнуть как реакция на сильную эмоциональную травму и может длиться от нескольких дней до нескольких лет. К явлениям патологического сна следует отнести также и сомнамбулизм, физиологические механизмы которого до сих пор неизвестны.

Особый интерес вызывает гипнотический сон, который может быть вызван гипнотическим действием обстановки и воздействиями гипнотизера. Во время гипнотического сна возможно выключение произвольной корковой активности при сохранении частичного контакта с окружающим и наличием сенсомоторной деятельности.

Чередование сна и бодрствования наблюдается на всех этапах эволюционной лестницы: от низших позвоночных и птиц до млекопитающих и 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 других системах и функциях организма.

К числу основных законов психической деятельности человека относится циклическое чередование сна и бодрствования.

Однако, следует отметить и нередкие нарушения ритмичности сна, к которым можно отнести бессонницу и так называемый непреодолимый сон (нарколепсию), возникающий во время пассивной езды на транспорте, при выполнении монотонной работы, а также при управлении различными транспортными средствами: автомобилем, электровозом, метро.

Стадии сна

Сон человека имеет правильную циклическую организацию. В течение сна различают пять стадий: четыре стадии медленноволнового сна и одну стадию 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. В среднем отмечается 4 – 6 таких циклов за ночь, продолжительностью примерно 1,5 часа каждый.

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).

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, что сопровождается уменьшением альфа-активности и появлением низкоамплитудных медленных тета- и дельта-волн. Длительность первой стадии обычно не больше 10-15 мин. 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 секунд, этот период считается первой стадией сна. В поведении эта стадия соответствует периоду дремоты с полусонными мечтаниями, она может быть связана с рождением интуитивных идей, способствующих успешности решения той или иной проблемы.

Вторая стадия занимает чуть меньше половины всего времени ночного сна. Эта стадия получила название стадии "сонных веретен", т.к. наиболее яркой ее чертой является наличие в ЭЭГ (электроэнцефалограмме) мозга веретенообразной ритмической активности с частотой колебания 12-16 Гц. Длительность этих "веретен", хорошо выделяющихся из фоновой ЭЭГ со смешанной частотой колебаний, составляет от 0,2 до 0,5 секунд.

Третья стадия характеризуется всеми чертами второй стадии, к которым добавляется наличие в ЭЭГ медленных дельта-колебаний, занимающих от 20 до 50%. Этот переходный период длится всего несколько минут.

Четвертая стадия характеризуется преобладанием в ЭЭГ медленных дельта колебаний, занимающих более 50% времени 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 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, "быстрый сон", "парадоксальныйсон". Во время этой стадии человек находится в полной неподвижности вследствие резкого падения мышечного тонуса, и лишь глазные яблоки под сомкнутыми веками совершают быстрые движения с частотой 60-70 раз в секунду. Количество таких движений может колебаться от 5 до 50. Причем была обнаружена отчетливая связь между быстрыми движениями глаз и сновидениями. Так, 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.

Считается, что по интенсивности БДГ можно судить о яркости и эмоциональности сновидений. Однако, движения глаз во сне отличаются от тех, которые характерны для рассматривания объектов в состоянии бодрствования.

Парадоксальная стадия сна имеется у многих видов млекопитающих и даже у некоторых видов птиц. 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. Человек в парадоксальном сне обычно неподвижен (двигаются только глаза). У животных двигаются усы, уши, хвост, подергиваются лапы, происходят мигательные и сосательные движения, а у собак слышны даже повизгивания.

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% всего очень длительного времени сна составляет парадоксальный сон.

Потребность во 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, а к возрасту 12 до 16 лет – 9 часов. Взрослые спят в среднем 7-8 часов в сутки.

Лишенный сна человек погибает в течение двух недель. Лишение сна в течение 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. Человек теряет способность к сосредоточенному вниманию, могут возникнуть различные нарушения мелкой моторики, возможны и галлюцинации, иногда наблюдаются внезапная потеря памяти и сбивчивость речи. При более длительном лишении сна могут возникнуть психопатии и другие 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.

Медленноволновой 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.

Каждую ночь все мы засыпаем и спим до утра. Примерно по 8 часов в сутки и около 25 лет за всю свою жизнь. Сон жизненно необходим, притом человек должен спать каждый день и на протяжении достаточного количества времени.

В некоторых случаях мы оказываемся лишены положенной порции сна – например, из-за ночного дежурства на работе. Даже одна ночь без полноценного отдыха ухудшает самочувствие, настроение и работоспособность. Не спать две, три и более ночей подряд — крайне сложно и еще более вредно.

Задокументированный мировой рекорд отсутствия сна составляет 11 дней, он был поставлен полвека назад молодым американцем Рэнди Гарднером. К исходу эксперимента отважный естествоиспытатель находился в состоянии психоза, страдал галлюцинациями и не помнил своего имени. Если вообще не давать человеку спать, примерно через 2 недели он может погибнуть от тяжелых нарушений работы мозга. Зачем нужен сон, чем обусловлена его исключительная важность и что это вообще такое?

Что собой представляет сон

В это сложно представить, но на сегодня абсолютного определения сна не существует. Если дать приблизительное описание термина, то сном называют нормальное физиологическое состояние, при котором у человека понижена реакция на окружающий мир и целью которого является отдых и восстановление.

По факту совершенно очевидными являются лишь три вещи.

Тонкости ученым пока неизвестны. Однако они смогли изучить структуру сна и описать некоторые процессы, происходящие в организме то время, когда человек спит.

Структура сна

Большинство людей спят один раз в сутки, ночью. Со стороны сон выглядит достаточно монотонно, предсказуемо, даже скучно: человек ложится вечером в постель, закрывает глаза и остается в постели до утра. Однако на самом деле сон – явление очень динамичное. Это было доказано исследованием процессов, которые происходят у спящих в мозгу.

I стадия медленного сна (иногда ее также называют дремотой) наступает сразу после засыпания. Это самый поверхностный сон, который легко потревожить; если разбудить человека во время I стадии сна, он зачастую отрицает, что успел уснуть. По времени I стадия длится не более 5% от продолжительности всего сна.

Ранее в медленном сне выделяли еще две глубоких стадии – III и IV. Однако не так давно Американская Академия Медицины сна объединила их в одну – дельта-сон, или медленный глубокий сон. Он наступает после II фазы. В это время у человека максимально снижаются температура тела и частота сердцебиений, падает тонус мышц, выделяются многие важные гормоны. Это самый глубокий сон, разбудить человека в этот период сложнее всего. На протяжении дельта-сна у спящего возникают первые сновидения, а еще эта стадия – самая уязвимая для различных нарушений. Именно при расстройствах дельта-сна у человека возникают лунатизм, ночные ужасы, энурез, разговоры во сне.

Интересная особенность быстрого сна заключается в том, что у спящего падает тонус мышц тела – фактически он становится парализован. Предполагается, что назначение этого феномена в том, чтобы человек не повторял движения, которые он совершает в своих сновидениях.

Один цикл длится около 90 минут. Именно поэтому утреннее пробуждение легче всего происходит тогда, когда с момента засыпания происходит количество времени, кратное 1,5 часам. Человек просыпается на границе двух циклов сна, когда его сон наиболее поверхностный, и перейти к бодрствованию легче всего.

Функции сна

На вопрос о том, зачем нужен сон, каждый ответит: чтобы организм отдохнул! Но отдыхает ли он на самом деле?

Да, во сне расслабляются мышцы, снижается скорость обменных процессов, все органы работают вполсилы. Но изменения, происходящие в мозге спящего, не позволяют сказать, что нервная система тоже отдыхает.

Итак, зачем человек должен спать?

Нарушения сна

Сон человека может пострадать от разных внутренних и внешних причин. Всего по современной классификации существует 89 болезней сна. Их изучает наука сомнология.

Среди заболеваний сна наиболее часто встречаются разные виды бессонницы (10-15% населения – хроническая бессонница, до 40% — эпизодическая), храп (треть взрослых людей), синдром обструктивного апноэ сна (4-7%), синдром беспокойных ног. Реже сомнологи сталкиваются с другими расстройствами.

В нашей стране сомнология только начинает развиваться. Всего на территории России существует около 50 сомнологических центров, кабинетов и лабораторий сна – для сравнения, в США их около 5000.

Читайте также: