Опишите современные представления о физиологических механизмах сна
Основными признаками быстрого сна являются десинхронизация корковой активности в виде появления на ЭЭГ низкоамплитудной частой активности, исчезновение мышечного тонуса лицевой и шейной мускулатуры, появление так называемых быстрых движений глаз. Эта фаза сна отличается, характерными вегетативными проявлениями и появлением эмоционально насыщенных сновидений с яркими зрительными образами. Среди основных структур, обеспечивающих быстрый сон, выделяют ретикулярные ядра варолиева моста и голубое ядро (locus coeruleus).
По окончании быстрого сна первый цикл считается законченным. Ночной сон здорового человека состоит из последовательной серии 3—6 вышеописанных циклов сна. Таким образом, фазы медленного и быстрого сна представляют собой существенно разные функциональные состояния, различающиеся поведенческими и электрофизиологическими характеристиками, вегетативными и обменными особенностями, глубиной сна и своим физиологическим значением для организма.
Особый интерес для нас представляют нейрохимические механизмы сна и бодрствования. Как уже говорилось, активирующая восходящая система, поддерживающая уровень бодрствования, по химической природе является адренергической. Фенотиазины, обладающие адренолитическими свойствами, снижают уровень бодрствования. Они же могут привести к развитию лекарственного паркинсонизма.
Экскреция с мочой адреналина, норадреналина, дофа и дофамина максимальна в период бодрствования, снижается в фазе быстрого и, особенно, в фазе медленного сна. Все адреномиметики повышают уровень и длительность бодрствования, вызывая реакцию десинхронизации на ЭЭГ.
1-Дофа обладает меньшим активирующим действием на ЭЭГ по сравнению с адреналином, норадреналином или фенамином, но тем не менее способен вызывать десинхронизирующий эффект на ЭЭГ. Введение 1-дофа больным паркинсонизмом вызывает нормализацию структуры сна за счет усиления активационных сдвигов на ЭЭГ ночного сна.
При высоких дозах 1-дофа вызывает нарушение сна за счет превалирования состояния бодрствования. Известно также, что среди разнообразных побочных эффектов 1-дофа нередко называют инсомнию.
Согласно современным представлениям, фаза медленного сна вызывается и регулируется нейронной системой ядер шва, содержащих серотонин. Разрушение ядер шва в экспериментальных условиях приводит к полной инсомнии. Фаза быстрого сна управляется нейронами голубого ядра, которые содержат в большом количестве норадреналин и моноаминоксидазу.
В поведенческих и ЭЭГ-проявлениях бодрствования принимают участие дофаминергические нейроны черной субстанции и, как уже говорилось, ретикулярные нейроны центральной части покрышки, содержащие норадреналин.
Что такое сон и зачем он нужен? Физиология, структура, функции сна
Неслышными шагами подходит он ко мне – приятнейший из воров, и похищает мысли мои, и я застываю на месте… Фридрих Ницше
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.
Раньше люди весьма примитивно представляли себе физиологию сна. Они считали, что во время сна душа покидает тело и путешествует по свету (глобальному информационному полю? астральному миру?). То, что она видит на протяжении своего «путешествия», человек запоминает как сновидения. Сейчас можно с уверенностью говорить о том, что в астрал мы во сне не выходим. Однако происхождение сна все равно полно загадок. Человечеству десятки тысяч лет, и за это время мы так и не выяснили, что такое сон! Сомнология – наука о сне – возникла лишь около 50 лет назад, и за это время, несмотря на достаточно бурное свое развитие, она еще не успела дать ответы на вопросы о физиологии сна и его функциях.
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.
Ни для кого не секрет, что организм человека производит слабое электричество. При работе сердца, мышц и других органов возникает электромагнитное поле. Особенно активным «электрогенератором» является головной мозг. Его биоэлектрическая активность значительно меняется на протяжении ночи. Изучение этой активности при помощи энцефалографии и позволило специалистам узнать о структуре сна и выделить его циклы, фазы и стадии.
Обычная продолжительность ночного сна составляет 7-8 часов. Этот период состоит из нескольких (4-5) одинаковых «кусочков», которые называются циклами. Каждый цикл включает определенную последовательность фаз и стадий.
После того как человек засыпает, он погружается в фазу медленного сна. «Медленным» такой сон назван потому, что на его протяжении глаза человека под закрытыми веками совершают медленные плавающие движения.
Iстадия 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.
IIстадия медленного сна, во время нее на энцефалограмме спящего появляются специфические феномены – «сонные веретена» и «К-комплексы». В одном недавнем исследовании была определена их связь с состоянием памяти, хотя окончательно их функция еще не ясна. Во II стадии сон постепенно углубляется, хотя это – все еще поверхностный сон. Его длительность достигает до 60% от всего времени 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.
После дельта-сна наступает быстрый сон (REM-сон, стадия сна с быстрыми движениями глаз). Момент перехода можно определить даже в том случае, если человек не «подключен» к энцефалографу. Достаточно просто посмотреть на спящего со стороны. Во время быстрого сна возникают быстрые движения глаз. Состояние мозга спящего в это время напоминает таковое при бодрствовании, учащается дыхание и сердцебиение. В быстром сне человек видит наибольшее количество сновидений, и если разбудить его в эту фазу, он их очень хорошо помнит. Однако в целом пробуждение при быстром сне почти так же затруднено, как и при глубоких стадиях медленного сна.
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.
После окончания стадии быстрого сна завершается и весь «сонный» цикл. Мозг на короткое время подбуживается, а затем переходит к следующему циклу, который включает идентичную последовательность фаз.
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.
Есть такое выражение: «Смена деятельности – лучший отдых». Для головного мозга сон – это всего лишь смена деятельности, но никак не расслабление. Всю ночь в нервных центрах кипит работа – мозг реализует функции сна.
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.
Есть и заболевания, которые ни разу не встречались большинству докторов – до того они редкие. Например, существует генетическое расстройство под названием фатальная семейная бессонница. За всю историю медицины случаи этой болезни были зарегистрированы у представителей лишь 40 семей в мире.
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.
С различными «сонными» расстройствами лучше обращаться напрямую к специалистам-сомнологам. Они знают, как именно диагностировать те или иные заболевания и что делать, чтобы каждый пациент вернул себе способность хорошо и крепко спать.
Известно, что обычного покоя тела и мышц для полноценного отдыха нам недостаточно. Нужно, чтобы органы чувственного восприятия временно «отключились» от внешней среды. Такое состояние у физиологов получило название «покоя» или «сниженной реактивности».
В последние годы исследователи сна открыли несколько уникальных факторов, не укладывающихся в ранее принятые схемы представления о природе сна и сновидений. В 80-х года прошлого столетия в Московском медицинском институте В. Ротенбергом и С. Кобриным было проведено изучение сна пациентов, страдающих полной атрофией мышц. Несмотря на то что, вследствие основного заболевания, пациенты не нуждались в долговременном телесном отдыхе, продолжительность их сна не сокращалась. Это означает, что сон, как таковой, не являет собой состояние обычного покоя, а отдых тела вовсе не означает обязательного компонента физиологии сна.
Появилось свободное время?
Тогда используй его! Получи дополнительное образование!
Медленный или быстрый сон?
Во второй половине прошлого века появился такой важный и информативный метод исследования работы мозга как электроэнцефалография. Благодаря ему физиологи смогли провести разграничение между различными фазами сна, однако чётких признаков, достаточных для того, чтобы определить сон, как таковой, выявлено не было. Дело в том, что проявления, свойственные для разных фаз сна, могут встречаться и при других состояниях, в которых периодически свойственно оказываться человеку и другим живым существам. Например, при определённых стадиях гипноза, отдельных патологических процессах и введении некоторых лекарственных веществ на энцефалограмме можно наблюдать ряд изменений, аналогичных тем, которые происходят в естественном сне.
Известно, что ночной сон состоит из четырёх неоднозначных циклов. Первая половина ночи характеризуется глубоким и медленным периодом, а под утро начинается парадоксальная фаза, часто сопровождающаяся яркими сновидениями. В парадоксальной фазе у человека наблюдается высокая активность психики: глазные яблоки двигаются, а активность нервных клеток ретикулярной формации становится выше.
Один из очевидных признаков состояния сна — это его ритмичность. Под ритмичностью понимают то, что физиологические симптомы сна чередуются между собой в определённой последовательности, что позволяет отличить сон, как таковой от иных состояний сознания сноподобного типа. Критерием «нормального» сна в данном случае принято считать цикличность четырёх стадий, завершающуюся парадоксальной фазой.
Таким образом, основываясь на полученных данных, можно вывести следующее определение сна. Сон — это особое, наследственно запрограммированное состояние живого существа, главной характеристикой которого является смена нескольких стадий подряд, чередующихся между собой.
В чём же заключается суть такого циклического чередования? Учёные неоднократно пытались понять, что будет, если человека лишить сна на долгое время. Безусловно, подобного рода опыты на людях не проводили, для этого использовали лабораторных животных. Сутки без сна — не так опасно для организма, в худшем случае появляются раздражительность, разбитость и усталость. Но если лишить человека сна на двое-трое суток подряд, последствия для организма и психики могут быть необратимыми и очень печальными.
Рассмотрим, какие опыты проводились на животных, когда исследователи временно пытались лишить их медленной фазы сна. Американские специалисты в 80-е годы прошлого столетия (в частности, А. Речшаффен и его коллеги) установили, что если животное разбудить, когда оно начинает засыпать, наступает так называемое «временное дробление» сна на короткие фазы. Аналогичные опыты на обезьянах проводили и российские учёные. Такое явление было названо чередующимся однополушарным медленным сном. Именно участки мозга, отвечающие за медленный сон, при условиях хронической депривации (лишения возможности заснуть), со временем адаптируются к новой ситуации, и критического уровня не наступает.
Критичным является угнетение не медленной, а парадоксальной фазы, что и показали как опыты Речшаффена, так и российских специалистов. Спустя несколько недель без сна подобные опыты неизбежно приводили к тому, что подопытные животные умирали от физического и психического истощения. Электроэнцефалографические исследования показывали резкое снижение амплитуды энцефалограммы незадолго до смерти животного (примерно за сутки). Это свидетельствует о необратимости патологических процессов в мозге.
Итак, подобны непростые в психологическом отношении опыты лишний раз подтверждаю наличие медленной и парадоксальной фаз сна, о которых более 40 лет назад говорил учёный М. Жувэ.
Появилось свободное время?
Тогда используй его! Получи дополнительное образование!
Физиологические механизмы сна
И.П. Павлова и его коллег всегда волновал вопрос: существует ли в головном мозге «центр сна»? Во второй половине текущего столетия был проведён ряд исследований, свидетельствующих о том, что в нашем мозге имеются несколько систем так называемой тонической деполяризации, обеспечивающих его активность в состоянии бодрствования. Их как минимум пять или шесть, а расположены они на всём протяжении условной мозговой оси. Также местом зон бодрствования являются стволовая ретикулярная формация, дорзальные ядра шва, голубое пятно и несколько других мозговых отделов.
Логически следует вывод о том, что если в мозге есть «бодрствующие» центры, то обязательно должны присутствовать и «сонные». Однако всё далеко не так просто. Центры, отвечающие за бодрствование, природа наделила механизмом обратной связи с особыми видами нервных клеток, тормозящих активные нейроны. Примечательным является то, что эти клетки находятся в разных мозговых отделах, но больше всего их сконцентрировано в ретикулярной формации. Медиатор, выделяемый этими клетками, получил название гамма-аминомасляной кислоты. Именно она является главным «тормозящим» мозговым веществом.
Почему нельзя полностью подавить медленный сон?
В нормальном состоянии у человека и животных наблюдается смена активности покоем, а бодрствования — фазой медленного сна. Он охватывает весь головной мозг полностью, а если поставить живое существо в сложные условия депривации, бодрствование и медленный сон начнут «включать» компенсирующие механизмы, восстанавливая постоянство внутренней среды организма. Следовательно, если медленный сон отвечает за оптимизацию работы внутренних органов, истина о том, что здоровый сон — это источник долголетия, подтверждается лишний раз.
Появилось свободное время?
Тогда используй его! Получи дополнительное образование!
Опишите современные представления о физиологических механизмах сна
Облигатная потребность во сне и вместе с тем его лабильность, загадочность сновидений, высокий процент лиц, страдающих нарушениями сна, — все это давно привлекало внимание исследователей. После бодрствования сон является вторым базовым функциональным состоянием организма.
С введением в экспериментальную и клиническую неврологию электроэнцефалографических, а затем и полиграфических исследований (запись, помимо биопотенциалов мозга, биоэлектрической активности мышц, движений глазных яблок и других показателей) было установлено, что сон гетерогенен и состоит из двух функциональных состояний мозга: фазы медленного сна (ФМС) и фазы быстрого сна (ФБС).
Бодрствование может быть расслабленным и напряженным. Расслабленное бодрствование в ЭЭГ характеризуется а-ритмом, преобладающим в затылочных отделах головного мозга; в передних отведениях доминирует р-ритм. Напряженное бодрствование проявляется в ЭЭГ уплощением кривой, возрастанием частоты и уменьшением амплитуды колебаний, т. е. десинхронизацией.
Фаза медленного сна представлена четырьмя последовательными стадиями. 1-я стадия — дремота в ЭЭГ характеризуется утратой альфа-ритма и появлением низкоамплитудной активности различной частоты, а также медленных движений глаз. Амплитуда мышечных потенциалов снижается. Во 2-й стадии ФМС происходит дальнейшее снижение амплитуды биоколебаний и выявляется весьма характерный феномен — ритмические разряды, значительно превышающие по амплитуде фон с частотой 13—16 Гц (сонные веретена, альфа-ритм). Регистрируются кратковременные, максимально выраженные в центральных отведениях высокоамплитудные двух- и трехфазные волны (К-комплексы). 3-ю и 4-ю стадии ФМС называют еще 5-сном, так как они характеризуются медленными колебаниями дельта-диапазона. Биоэлектрическая мышечная активность сохраняется, движение глаз в 4-й стадии обычно прекращается. Это наиболее глубокие стадии сна. АД, ЧСС, ЧД последовательно снижаются, и в течение первого цикла фазы медленного сна осуществляется основная секреция гормона роста.
Фаза быстрого сна, наоборот, характеризуется активацией, т. е. снижением амплитуды и учащением ритма биоэлектрических потенциалов, нередко сочетающимся с треугольными медленными волнами 3—5 Гц (пилообразные волны). Окулограмма регистрирует быстрые движения глаз, электромиограмма — биоэлектрическое молчание либо резкое снижение потенциалов. Сухожильные рефлексы не вызываются.
В фаза быстрого сна осуществляется активная психическая деятельность, что, в частности, проявляется сновидениями, учащением дыхания и пульса; возникает эрекция полового члена.
Предполагается, что указанные особенности ФБС являются проявлением особого функционального состояния ретикулярной формации мозгового ствола с усилением восходящих активирующих влияний и подавлением нисходящих.
В регуляции фазы медленного сна определенную роль играет серотонинергическая, а фазы быстрого сна — норадренергическая система мозгового ствола.
Функциональное значение сна до сих пор точно не известно. Предполагается, что фаза медленного сна осуществляет преимущественно метаболическую, трофотропную функцию, а фаза быстрого сна — поисковую, т. е. функцию поиска решений, не найденных в бодрствовании («утро вечера мудренее»).
Фаза быстрого сна сменяет фазу медленного сна обычно каждые 90—100 мин. Выход из ФМС осуществляется последовательной сменой 4-й, 3-й, 2-й стадией фазы медленного сна, после чего возникает фаза быстрого сна. В течение ночи имеют место четыре-пять циклов сна.
Потребность во сне обратно пропорциональна возрасту: максимальна она у младенцев и минимальна в старческом возрасте. Кроме того, потребность во сне в значительной мере обусловлена индивидуальными особенностями человека — у взрослых сон может занимать от нескольких до десяти часов в сутки.
Различается также и ночной период сна: одни люди рано ложатся спать и рано просыпаются («жаворонки»), а другие, наоборот, поздно ложатся и поздно встают («совы»). Есть лица с двукратным суточным сном, для них оптимально сочетание ночного сна с кратковременным дневным.
Нарушение сна — одна из наиболее частых жалоб взрослого контингента. Психофизиологическая инсом-ния обусловлена стрессовыми ситуациями и может носить как временный, так и затяжной характер. Однако у отдельных людей стрессорные воздействия могут вызывать и обратную, т. е. гиперсомническую, реакцию. У пожилых людей жалобы на бессонницу нередко связаны с агнозией сна. В этом случае пациенты утверждают, что они не спят, однако полиграфические исследования их ночного сна этого не подтверждают.
Различают четыре основных вида расстройств сна: инсомнии, гиперсомнии, нарушение режима сна и бодрствования, парасомнии.
Курсовая работа: Современные представления о физиологических механизмах сна и сновидений. Организация сна детей и подростков
Название: Современные представления о физиологических механизмах сна и сновидений. Организация сна детей и подростков Раздел: Рефераты по биологии Тип: курсовая работа Добавлен 01:29:59 09 ноября 2010 Похожие работы Просмотров: 4390 Комментариев: 19 Оценило: 3 человек Средний балл: 5 Оценка: неизвестно Скачать
Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО Тульский государственный университет им. Л.Н. Толстого
Кафедра биологии человека и животных
«Современные представления о физиологических механизмах сна и сновидений. Организация сна детей и подростков»
Выполнила: студентка 2 курса
ЕНФ, группы «Г» Петрунина О.О.
Руководитель: доцент кафедры
биологии человека и животных
1. Научные исследования сна и сновидений
2. Физиологические механизмы сна и сновидений
4. Гигиенические требования организации сна детей и подростков
Во сне мы проводим около трети жизни. Но сожалеть об этом времени, считать его потраченным впустую, по меньшей мере, несправедливо. Ведь мы спим не только потому, что наше тело нуждается в отдыхе. Пробуждение после крепкого здорового сна можно сравнить с маленьким рождением – обновлением организма. Ведь только благодаря сну мы способны каждый день полноценно работать и активно отдыхать, ясно мыслить и чем-то увлекаться в жизни.
Что же такое сон? Отчего он возникает и насколько велика потребность в нём? И стоит ли придавать такое большое значение сновидениям? Попробуем немного приоткрыть тайну сна и ответить на эти вопросы.
«Кто познает тайну сна, познает тайну мозга». М. Жуве.
1. Научные исследования сна и сновидений
Вопреки извечному человеческому очарованию снами, они не рассматривались в качестве предмета широких научных исследований вплоть до второй половины XX века. Одной из причин этого было то, что научному интересу к процессам сна пришлось ждать возникновения экспериментальной психологии в девятнадцатом веке и развития её в двадцатом. Другой причиной оказался технический фактор: вплоть до недавнего времени инструментарий для исследования снов просто не был разработан. Сложные и чувствительные электронные приборы, используемые в современных исследованиях сна и снов, занимаются измерением, проверкой и записью тончайших нюансов электропотенциала и всех видов биологической активности. До их изобретения у ученых не было возможности отслеживать изменения биоэлектрического потенциала, происходящие в мозгу спящего, сопровождающие (и, может быть, порождающие) события, переживаемые человеком во сне.
В 1875 году Кейтон попытался измерить предполагаемую реакцию мозга на сенсорную стимуляцию. Подвергнув собаку анестезии, он вскрыл ей черепную коробку и обнаружил поверхность полушарии её мозга. Когда Кейтон подсоединил электроды к коре головною мозга собаки, у неё случился шок, и это не был электрошок. Собака была под анестезией, следовательно, возможности получать какую-либо сенсорную информацию у неё не было, и Кейтон не ожидал никаких физиологических изменений в её мозговой активности. По, вопреки ожидаемой стабильности потенциала, в мозгу собаки происходили непрерывные изменения, быстрые колебания напряжения. Произошедшее послужило явным доказательством того, что мозг не является только лишь аппаратом реакций па стимулы: нейтральным его состоянием оказался не полный покой, а активность.(2)
Сведения по проблеме сна были впервые обобщены лишь в 1896 г. М. М. Манасеиной. Первые клинико-морфологические исследования роли поражения отдельных областей мозга в происхождении патологической сонливости принадлежат французскому исследователю Гайе (С. J. A. Gayet, 1875) и австрийскому врачу Маутнеру (L. Mauthner, 1890). Большой вклад в физиологию и патологию состояний бодрствования и сна внес К. Эконома, показавший в 1926 г. на примере летаргического сна при эпидемическом энцефалите значение мезенцефально-гипоталамических структур в поддержании состояний бодрствования и сна. Позднее, в 30—40-х гг. 20 в., в экспериментах на животных было подтверждено важное значение структур мезенцефально-гипоталамического стыка в обеспечении бодрствования и преоптической зоны гипоталамуса — в генезе сна.
Принципиально новым этапом исследований в области проблемы сна явились работы И. П. Павлова и его сотрудников. В соответствии со своим учением о высшей нервной деятельности И. П. Павлов рассматривал сон как разлитое корковое торможение, считая, что внутреннее торможение и сна по физико-химической основе представляют собой один и тот же процесс.
В 1944 г. швейцарский физиолог В. Хесс обнаружил, что электрическое раздражение зрительных бугров вызывало у экспериментальных животных «поведенческий сон», не отличающийся по внешним проявлениям от естественного сна.
Следующий этап развития представлений о механизме сна связан с анализом роли ретикулярной формации ствола в механизмах деятельности мозга. В исследованиях Дж. Моруцци и X. Мегуна (1949) было обнаружено важнейшее значение восходящих активирующих влияний ретикулярной формации ствола мозга и гипоталамуса на вышележащие отделы в поддержании бодрствования. Сон при этом рассматривался как следствие временной блокады активирующих восходящих влияний с одновременным «включенном» таламокортикальных синхронизирующих процессов. Несколько позднее была показана роль каудальных отделов мозгового ствола в возникновении сна. Эти исследования положили начало развитию представлении об активной природе сна, что затем было подтверждено в опытах на животных, а также на человеке.(3)
Ханс Бергер, немецкий нейропсихиатр, при помощи новых приборов записал электрическую активность человеческого мозга. Результаты оказались не менее сенсационными, чем открытие, сделанное Кейтоном за 50 лет до него. В опытах с человеком Бергер ожидал получить такие же беспорядочные колебания напряжения, как и при проведении опытов с животными: кроликами, кошками, собаками, обезьянами. Но колебания напряжения у представителей человеческой расы оказались неожиданно ритмичными. Бергер назвал записи мозговых волн электроэнцефалограммой (ЭЭГ) и отметил, что, как только субъект был в состоянии лечь, закрыть глаза и расслабиться, колебания его мозговых волн становились регулярными, с периодичностью повторения примерно 10 раз в секунду. Это и был знаменитый «альфа-ритм» (названный так его первооткрывателем), свидетельствующий о состоянии расслабления (равно как и о погружении в медитацию). Бергер обнаружил, что частота (количество пиков в секунду) колеблется между 8-ю и 12-ю, и альфа-ритм исчезает, как только из внешнего мира поступает неожиданный стимул (например, звук щелчка пальцами). Наконец-то у науки появилось окно, открытие которого обещало пролить свет на природу сознания.
Но лишь после повторения этого опыта исследователями из Кембриджского университета, основополагающее открытие Бергера было принято, и тем самым положено начало энцефалографии как науки. Среди исследований связи между состоянием сознания и состоянием мозга (в которых Бергер также был пионером) была и первая электроэнцефалограмма спящего человека.
В конце 40-х было обнаружено, что стимуляция нервной структуры ствола мозга (основания мозга), называемой ретикулярной формацией, ведет к активизации коры больших полушарий. Стимуляция ретикулярной формации у спящей кошки, к примеру, приводила к пробуждению, а разрушение приводило, наоборот, к состоянию перманентной комы. А коль скоро главным источником активизации ретикулярной формации являются сенсорные сигналы, была предложена теория, согласно которой сон может порождать процессы торможения в ретикулярной системе. Так что погружение в сон может зависеть от снижения ретикулярной активности вследствие уменьшения количества поступающих сенсорных сигналов.
К концу 40-х годов это было существенным достижением в научном изучении биологии сна. Сон рассматривался как конец континуума бодрствования. В другом конце этого континуума было состояние полного бодрствования, поделенное на промежуточные стадии: от расслабления, через состояние внимания и до состояния полной умственной подвижности, достигающей крайней степени в маниях или в панике. В каком месте этой шкалы вы находитесь, зависит от состояния вашей ретикулярной формации. При таком подходе сон становится банальностью, и степень погружения в него определялась по шкале бодрствования. Сновидения, отмечавшиеся чаще всего во время неглубокого сна, выглядели как занятные отклонения в сторону состояния частичного бодрствования при частичном функционировании аппарата мышления.
С течением времени эти взгляды были вытеснены новыми, возникшими в результате важных событий 50-х годов.
Наконец-то у науки появился ключ к снам или, по крайней мере, к разрешению таких загадок, как частота и длительность сновидений, а также вопроса о том, бывают ли люди, невидящие снов, или они их просто не помнят.
Я хочу отметить, что следствием основополагающих работ Азеринского, Демента и Клейтмана в последующие 30 лет стали тысячи исследований сна и сновидений.
2. Физиологические механизмы сна и сновидений
Прежде всего, заметим, что сон – это естественное состояние организма, сила его неодолима. Природа сна так до сих пор и не понята окончательно, хотя мы уже рассмотрели немало попыток разобраться в физиологии этого явления.
Сон — естественный физиологический процесс пребывания в состоянии с минимальным уровнем активного сознания и пониженной реакцией на окружающий мир, присущий млекопитающим, птицам, рыбам и некоторым другим животным, в том числе насекомым (например, дрозофилам).
Существуют различные теории, объясняющие причины и механизмы сна.
Гуморальная теория, в качестве причины сна рассматривает вещества, появляющиеся в крови при длительном бодрствовании. Доказательством этой теории служит эксперимент, при котором бодрствующей собаке переливали кровь животного, лишенного сна в течение суток. Животное-реципиент немедленно засыпало. В настоящее время удалось идентифицировать некоторые гипногенные вещества, например пептид, вызывающий дельта-сон. Но гуморальные факторы не могут рассматриваться как абсолютная причина возникновения сна. Об этом свидетельствуют наблюдения за поведением двух пар неразделившихся близнецов. У них разделение нервной системы произошло полностью, а системы кровообращения имели множество анастомозов. Эти близнецы могли спать в разное время: одна девочка, например, могла спать, а другая бодрствовала.
В лаборатории И.П.Павлова было установлено, что при длительной выработке тонкого дифференцировочного торможения животные часто засыпали. Поэтому ученый рассматривал сон как следствие процессов внутреннего торможения, как углубленное, разлитое, распространившееся на оба полушария и ближайшую подкорку торможение (корковая теория сна).
Однако ряд фактов не могли объяснить ни корковая, ни подкорковая теории сна. Наблюдения за больными, у которых отсутствовали почти все виды чувствительности, показали, что такие больные впадают в состояние сна как только прерывается поток информации от действующих органов чувств. Например, у одного больного из всех органов чувств был сохранен только один глаз, закрытие которого погружало больного в состояние сна. Многие вопросы организации процессов сна получили объяснение с открытием восходящих активирующих влияний ретикулярной формации ствола мозга на кору больших полушарий. Экспериментально было доказано, что сон возникает во всех случаях устранения восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на кору мозга. Были установлены нисходящие влияния коры мозга на подкорковые образования. В бодрствующем состоянии при наличии восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на кору мозга нейроны лобной коры тормозят активность нейронов центра сна заднего гипоталамуса. В состоянии сна, когда снижаются восходящие активирующие влияния ретикулярной формации на кору мозга, тормозные влияния лобной коры на гипоталамические центры сна снижаются.
Между лимбико-гипоталамическими и ретикулярными структурами мозга имеются реципрокные отношения. При возбуждении лимбико-гипоталамических структур мозга наблюдается торможение структур ретикулярной формации ствола мозга и наоборот. При бодрствовании за счет потоков афферентации от органов чувств активируются структуры ретикулярной формации, которые оказывают восходящее активирующее влияние на кору больших полушарий. При этом нейроны лобных отделов коры оказывают нисходящие тормозные влияния на центры сна заднего гипоталамуса, что устраняет блокирующие влияния гипо-таламических центров сна на ретикулярную формацию среднего мозга. При уменьшении потока сенсорной информации снижаются восходящие активирующие влияния ретикулярной формации на кору мозга. В результате чего устраняются тормозные влияния лобной коры на нейроны центра сна заднего гипоталамуса, которые начинают еще активнее тормозить ретикулярную формацию ствола мозга. В условиях блокады всех восходящих активирующих влияний подкорковых образований на кору мозга наблюдается медленно-волновая стадия сна.
Сон новорожденного периодически прерывается только возбуждением центра голода, расположенного в латеральных ядрах гипоталамуса, который тормозит активность центра сна. При этом создаются условия для поступления восходящих активирующих влияний ретикулярной формации в кору. Эта теория объясняет многие расстройства сна. Бессонница, например, часто возникает как следствие перевозбуждения коры под влиянием курения, напряженной творческой работы перед сном. При этом усиливаются нисходящие тормозные влияния нейронов лобной коры на гипоталамические центры сна и подавляется механизм их блокирующего действия на ретикулярную формацию ствола мозга. Длительный сон может наблюдаться при раздражении центров заднего гипоталамуса сосудистым или опухолевым патологическим процессом. Возбужденные клетки центра сна непрерывно оказывают блокирующее влияние на нейроны ретикулярной формации ствола мозга.
Иногда во время сна наблюдается так называемое частичное бодрствование, которое объясняется наличием определенных каналов реверберации возбуждений между подкорковыми структурами и корой больших полушарий во время сна на фоне снижения восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на кору мозга. Например, кормящая мать может крепко спать и не реагировать на сильные звуки, но она быстро просыпается даже при небольшом шевелении ребенка. В случае патологических изменений в том или ином органе усиленная импульсация от него может определять характер сновидений и быть своего рода предвестником заболевания, субъективные признаки которого еще не воспринимаются в состоянии бодрствования.
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.
Изучение торможения показало, что оно не просто препятствует дальнейшей работе нервных клеток. Во время этого внешне пассивного состояния (именно только внешнее, ибо в это самое время внутри клетки 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.
Во время сна у человека периодически чередуются две основные фазы: медленный и быстрый сон, причём в начале сна преобладает длительность медленной фазы, а перед пробуждением — растёт длительность быстрого сна. Полисомнография (система регистрации электроэнцефалограммы, электроокулограммы и электромускулограммы) показывает, что сон у большинства людей состоит из 4—6 волнообразных циклов, длительностью 80 — 100 мин.
Каждый цикл включает фазы «медленного», или ортодоксального, сна (МС), на долю которого приходится 75 % сна, и «быстрого», или парадоксального (БС), составляющего около 25 %. Эти названия обусловлены характерными особенностями ритмики электроэнцефалографии во время сна — медленной активностью в МС и более быстрой — в БС.
При спокойном сне тело спящего неподвижно, глаза закрыты, мышцы расслаблены, дыхание замедлено, контакт с окружающим отсутствует, но во всех частях, органах и системах организма в это время совершаются активные, жизненно важные процессы, способствующие его самообновлению.
В течение 7-8 часового ночного сна мозг проходит циклы глубокого сна, длящиеся в среднем от 30 до 90 минут, за которыми следуют 10-15 минутные эпизоды быстрого сна. К концу ночи, если человека не тревожить, продолжительность медленного сна уменьшается, а количество эпизодов быстрого сна увеличивается.
Когда человек засыпает, обычные для него в состоянии бодрствования мозговые волны плавно сменяются медленными волнами. По мере углубления сна постепенно замедляется частота мозговых волн и увеличивается их амплитуда. Достижение глубокого сна занимает 30-45 минут, после чего процесс оборачивается вспять, занимая 30-45 минут для возвращения в стадию лёгкого сна. В течение этой фазы мышцы сохраняют тонус, а скорость сердцебиения и дыхания замедляется незначительно. Во время быстрого сна глаза под закрытыми веками быстро перемещаются. Мышцы полностью теряют тонус, но мышцы конечностей и лица дёргаются в такт движениям глаз. Дыхание, сердцебиение и кровяное давление подвержены нерегулярным изменениям. Во время быстрого сна у мужчин возникает эрекция, даже у тех, кто не может достичь эрекции в нормальных условиях вследствие нервного расстройства. Если человека разбудить в этой стадии, он говорит о том, что видел сон.(6)
Медленный сон разделяется на 4 стадии, отличающиеся биоэлектрическими (электроэнцефалографическими) характеристиками и порогами пробуждения, являющимися объективными показателями глубины сна.
· Вторая стадия (сон средней глубины) характеризуется ритмом «сонных веретён» — сигма-ритмов, которые представляют собой учащённые альфа-ритмы (12—14—20 Гц). Их частота 13 — 16 в 1 сек., т. е. отдельные колебания биопотенциалов группируются в пачки, напоминающие форму веретена (рис., в). В этой же стадии из фоновой активности четко выделяются 2 — 3-фазных высокоамплитудных потенциала, носящих название К-комплексов, нередко связанных с «сонными веретенами». К-комплексы регистрируются затем во всех стадиях медленного сна. Амплитуда фоновой ритмики ЭЭГ при этом растет, а частота ее уменьшается по сравнению с первой стадией. С появлением «сонных веретён» происходит отключение сознания; в паузы между веретёнами человека легко разбудить. Повышаются пороги восприятия. Самый чувствительный анализатор — слуховой (мать просыпается на крик ребёнка, каждый человек просыпается на называние своего имени).
· Третья стадия. Для третьей стадии характерно появление на ЭЭГ медленной ритмики в дельта-диапазоне (т. е. частотой до 2 в 1 сек. и амплитудой 50—75 мкв и выше). При этом продолжают достаточно часто возникать «сонные веретена». Стадия глубокого, лишенного сновидений сна.
· Четвёртая стадия. Четвертая стадия (поведенчески наиболее глубокий сон) характеризуется доминированием на ЭЭГ высокоамплитудного медленного дельта-ритма (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 кошмары, однако человек почти ничего из этого не помнит. Первые четыре медленноволновые стадии сна в норме занимают 75—80 % всего периода сна.(3)
4-я стадия медленного сна, глубокий сон. ЭЭГ выделена красной рамкой.
После погружения в дельта-сон и пребывании в нем тридцать-сорок минут вы возвращаетесь обратно во вторую стадию. Примерно через тридцать-сорок минут после засыпания, вы первый раз за ночь входите в фазу быстрого сна. После 5-10 минут быстрого сна вы, возможно, проснетесь, запомнив сон, и провалитесь обратно во вторую стадию и, возможно, в дельта-сон, наступающие примерно каждые 90 минут перед очередным периодом быстрого сна, и так далее.(1)
ФБС отличается низкоамплитудной ритмикой ЭЭГ, а по частотному диапазону наличием как медленных, так и более высокочастотных ритмов (альфа- и бета-ритмов). Характерными признаками этой фазы сна являются и так называемые пилообразные разряды с частотой 4 в 1 сек., быстрые движения глаз на электроокулограмме, в связи с чем эту фазу часто называют сном с быстрыми движениями глаз, а также резкое снижение амплитуды электромонограммы или полное падение тонуса мышц диафрагмы рта и шейных мышц. Это напоминает состояние бодрствования. Вместе с тем (и это парадоксально!) в эту стадию человек находится в полной неподвижности, вследствие резкого падения мышечного тонуса. Однако глазные яблоки очень часто и периодически совершают быстрые движения под сомкнутыми веками. Существует отчетливая связь между быстрым движением глаз и сновидениями. Если в это время разбудить спящего, то в 90 % случаев можно услышать рассказ о ярком сновидении.
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 во время быстрого сна снятся звуки и ощущения, быстрого движения глаз у них нет.(3)
Быстрый сон. ЭЭГ выделена красной рамкой. Движения глаз подчёркнуты красным.
Переход от медленного сна к быстрому весьма отчетлив. Во время быстрого сна, обычно именуемого фазой быстрых движений глаз, или БДГ-сном, ваши зрачки под сомкнутыми веками совершают быстрые движения, почти как в бодрствующем состоянии. Дыхание становится частым и прерывистым, мозг расходует столько же энергии, как при бодрствовании, и вам снятся яркие сны. Но несмотря на мозговую активность, ваше тело остается почти полностью неподвижным (за исключением небольших подергиваний), поскольку во время БДГ-сна оно временно парализуется, чтобы вы не смогли перенести свои действия за пределы сна.(5)
Сон человека и животных циклически организован. У человека длительность одного цикла сна составляет в среднем 1,5—2 часа. За ночь наблюдается 3—5 циклов. Каждый из циклов состоит из отдельных стадий ФМС и ФБС. Первое появление ФБС происходит через 1—1,5 часа после засыпания вслед за стадиями ФМС. Дельта-сон характерен для первых двух циклов сна, длительность же ФБС максимальна на протяжении III и IV циклов (обычно это ранние утренние часы). В среднем у человека в молодом и среднем возрасте ФМС составляет 75—80% длительности всего сна, при этом первая стадия — около 10%, вторая стадия — 45—50% и дельта-сон — около 20%. ФБС занимает соответственно 20—25% длительности сна. Эти значения существенно отличаются от аналогичных показателей у новорожденных детей, а также в пожилом и старческом возрасте.(4)
Для ФБС характерно возникновение своеобразного электрофизиологического феномена — спайков, возникающих в варолиевом мосту и распространяющихся затем в коленчатые тела и зрительную кору головного мозга, где представлен зрительный анализатор. По времени они связаны с появлением быстрых движений глаз.
В период сна происходит существенное уменьшение активности двигательной системы, что обусловлено активным торможением, исходящим из ствола мозга. Выраженность спиральных и бульбарных моносимпатических и полисинаптических двигательных рефлексов снижается в ФМС и еще более в ФБС. Эти изменения, обусловленные пресинаптическим и постсинаптическим торможением деятельности гамма- и альфа-мотонейронов, приводят к снижению мышечного тонуса в ФМС и его резкому подавлению в мышцах головы и шеи на протяжении ФБС. Несмотря на общее снижение двигательной активности, во время сна отмечается наличие различных движений — от мелких (в виде подергивания мышц лица, туловища и конечностей, возникающих при засыпании и учащающихся в период ФБС) до более массивных (в форме перемены позы в постели), наблюдающихся во всех стадиях сна и часто предваряющих смену стадий.
Для сна характерно существенное изменение состояния вегетативно-висцеральной сферы организма. Мозговой кровоток в ФМС существенно не изменяется по сравнению с бодрствованием, а лишь усиливается в некоторых структурах. В ФБС он значительно увеличивается, превосходя показатели спокойного бодрствования, и одновременно повышается и температура мозга. Эти данные, как и характеристика нейронной активности, указывают на высокую функциональную активность мозга во время сна.
Фазовые изменения вегетативных функций часто связаны во времени с появлением быстрых движений глаз в ФБС и К-комплексов или активных движений тела в ФМС.
Параллельно с характерными изменениями на ЭЭГ сон сопровождается своеобразной динамикой другого вегетативного показателя — кожно-гальванической реакции, которая, уменьшаясь при засыпании, вновь усиливается в глубоких стадиях ФМС и опять заметно тормозится в ФБС. Во время сна также наблюдается определенная динамика величин электрокожного сопротивления, потоотделения, кожной температуры. Характерным вегетативным феноменом ФБС является эрекция полового члена у мужчин и клитора у женщин, наблюдающаяся в этой фазе сна, как у младенцев, так и у пожилых людей.(1)
В период сна происходят существенные изменения в деятельности эндокринной системы. Следует учитывать, что, например, уменьшение выделения АКТГ и кортизола в вечерние часы и в начале ночи, а также изменения в некоторых других показателях деятельности эндокринной системы связаны непосредственно с циркадианным ритмом, а не с механизмами сна.
Динамика секреции других гормонов (соматотропный гормон и пролактин) имеют большую связь со сном. Пик суточной секреции соматотропного гормона приходится на период дельта-стадии ФМС в I цикле сна. Приблизительно в этот же период наблюдается и один из пиков секреции пролактина, последний из которых приходится на ранние утренние часы.
Психическая деятельность в отдельных стадиях и фазах сна также имеет свою специфику. Для стадии дремоты характерны своеобразные зрительные образы (гипнотические грезы). При пробуждении людей из более глубоких стадий ФМС нередко можно получить отчеты о мыслеподобной психической деятельности, иногда о расплывчатых зрительных образах, не обладающих той яркостью, эмоциональностью, которые характерны для типичных сновидений, возникающих в ФБС.
Несмотря на то, что предположение о наличии так называемых центров сна не подтвердилось, известен целый ряд образований головного мозга, активная деятельность которых обеспечивает возникновение и протекание сна как физиологического процесса. В области продолговатого мозга и варолиевого моста расположены группы клеток, деятельность которых вызывает поведенческий сон и возникновение соответствующей биоэлектрической активности на ЭЭГ. Активность этой зоны тормозит деятельность ретикулярной формации среднего мозга, обеспечивающей состояние бодрствования. Другим важным звеном синхронизирующей (сомногенной) системы мозга является преоптическая область гипоталамуса. Она функционирует синергично с бульбарной ингибиторной зоной и также тормозит деятельность ретикулярной формации, оказывая влияние и на другие мозговые структуры. Снижение активности ретикулярной формации вызывает усиление функционирования ядер зрительных бугров, в которых генерируются «сонные веретена», и включает в действие таламокортикальную синхронизирующую систему; прогрессирующее снижение уровня функционирования ретикулярной формации ствола мозга и обусловливает углубление сна.
Ключевой структурой, деятельность которой вызывает изменения, характерные для ФБС, является варолиев мост, его отдельные ретикулярные ядра.
Важное значение в регуляции сна имеют и структуры новой и старой коры головного мозга, тесно связанные со стволом мозга и межуточным мозгом. Т.е., правильнее говорить не об отдельных центрах сна, а о наличии сомногенной системы или систем мозга, находящихся в определенной функциональной интеграции с системой, обеспечивающей состояние бодрствования.
Большую роль в регуляции бодрствования и сна играют нейрохимические процессы. Известен целый ряд нейромедиаторов — проадреналин, серотонин, дофамин, ацетилхолин, гамма-аминомасляная кислота и др.,— участвующих в обеспечении состояний бодрствования и сна в целом и их отдельных функциональных компонентов. Состояние бодрствования обеспечивается взаимодействием ворадренергических и холинергических стволово-диэнцефальных медиаторных систем. В экспериментах на животных обнаружено, что в варолиевом мосту и покрышке среднего мозга в зоне, соответствующей ретикулярной формации ствола мозга, локализуются ядра, в клетках которых синтезируется норадреналин, транспортирующийся далее по аксонам в различные структуры мозга и обеспечивающий поддержание состояния бодрствования.
Серотонинергические нейроны, обеспечивающие возникновение и протекание ФМС и ФБС, локализуются в ядрах шва варолиева моста. Неясно, является ли серотонин специальным «гипногенным» медиатором мозга или служит антипробуждающим агентом, не вызывающим собственно сна, а тормозящим деятельность неспецифической активирующей системы. В формировании ФБС наряду с серотонинергическими структурами участвуют иррадренергические ядра каудального отдела ствола мозга, а также холинергическая медиаторная система. Смена бодрствования и отдельных фаз сна и взаимодействие отдельных медиаториых систем в этом процессе обеспечивается наличием мор-фол, связей между ними.
В регуляции сна имеет значение, по-видимому, не только взаимодействие отдельных нейромедиаторов, но также их метаболитов и других агентов. В частности, из крови спящих животных выделен полипептид с низким молекулярным весом (массой), введение которого бодрствующему животному вызывает у него сон.
Определенную роль в регуляции цикла бодрствование — сон играют, по-видимому, и эндорфины, другие полипептиды.
В процессе онтогенеза происходит существенная перестройка организации всех стадий и фаз сна. Структура сна (т. е. длительность его циклов, фаз и стадий), характерная для взрослого человека, формируется в основном в пубертатном периоде. На протяжении всей последующей жизни ее перестройка продолжается. В пожилом и старческом возрасте наблюдается укорочение длительности ночного сна, удлинение периода засыпания, учащение пробуждений и увеличение продолжительности состояния бодрствования среди ночи. Происходит увеличение времени первой стадии и укорочение четвертой стадии ФМС, а также периода всего дельта-сна. Уменьшается длительность ФБС. На ЭЭГ отмечается уменьшение амплитуды «сонных веретен», дельта-волн и их числа. Эти изменения служат объективной предпосылкой нередких субъективных расстройств сна в пожилом возрасте. Характерная для человека начиная с детского возраста бифазная организация суточного цикла имеет тенденцию к перестройке на полифазный тип (с дневным сном и прерывистым ночным).
Причиной изменений организации сна у человека в пожилом и старческом возрасте являются факторы биологического и социального порядка, воздействующие на его соматическую и психическую сферу.
Обнаружено, что интенсивная физическая и психическая деятельность в вечернее время увеличивает длительность, дельта-сна, а длительная «гиподинамия вызывает расстройства сна вплоть до выраженной инсомии. Большое влияние на регуляцию сна оказывают эмоциогенные воздействия, которые в зависимости от индивидуальной реакции человека на них могут нарушать ночной сон или вызывать адаптивные изменения его структуры.
Значительные изменения сна связаны с резкой переменой часовых поясов суточного цикла освещенности. При быстрой смене часовых поясов в первые сутки может нарушаться связь цикла бодрствование — сон с суточным ритмом. Изменяется и внутренняя структура сна. Происходит укорочение первой стадии, уменьшение числа переходов из более глубоких стадий в более поверхностные, увеличение относительной длительности дельта-сна.
Отмечены субъективные и объективные изменения в структуре сна у жителей средних широт в непривычных для них условиях полярной ночи и полярного дня. Эти изменения могут иметь различную выраженность и в определенной степени зависят от степени биологической и психологической адаптации человека к полярным условиям. Изменения температуры среды, избыточные шумовые воздействия также нарушают сон.
На протекание сна определенное влияние оказывает и состояние магнитосферы. Во время магнитных бурь могут возникать субъективные и объективные расстройства сна. Циклическая организация сна изменяется при устранении естественных временных датчиков (например, при достаточно длительном нахождении человека в глубоких пещерах).(3)
При исследовании сна человека используют различные методы. Наиболее простым методом оценки качества сна является традиционный опрос. С его помощью можно в общих чертах составить представления об особенностях сна на протяжении жизни человека, связи изменений его качества с экзогенными или эндогенными причинами, выяснить актуальные характеристики сна. При специальных исследованиях, в которых требуется более точная и полная характеристика сна, используют стандартные карты-опросники с возможностью ответов на поставленные вопросы по типу «да», «нет». При этом особенности субъективной оценки сна испытуемым анализируют, сопоставляют с результатами исследования других субъектов в аналогичной группе, сравнивают различные группы. Такой метод исследования сна является единственно возможным при обследовании большого контингента людей, что необходимо при анализе воздействия различных экзо- и эндогенных физиологических и патологических факторов.
Важно иметь в виду, что эти методы изучения сна дают лишь субъективную оценку, далеко не всегда достаточно точно соответствующую объективным характеристикам.
Наиболее объективным способом оценки сна является непрерывная запись нескольких его электрофизиологических характеристик (ЭЭГ, ЭМГ мышцы диафрагмы рта, электроокулограмма).(5)
Нейроанатомия сна.
В мозге есть скопления нейронов, возбуждение которых вызывает развитие сна (гипногенные центры). Три вида структур:
1. Структуры, обеспечивающие развитие медленного сна:
o Передние отделы гипоталамуса (преоптические ядра).
o Неспецифические ядра таламуса.
o Ядра шва (содержат тормозной медиатор серотонин).
o Тормозной центр Моруцци (средняя часть моста).
2. Центры быстрого сна:
o Вестибулярные ядра продолговатого мозга.
o Верхнее двухолмие среднего мозга.
o Ретикулярная формация среднего мозга (центры БДГ).
3. Центры, регулирующие цикл сна:
o Голубое пятно (стимуляция — пробуждение).
o Отдельные участки коры больших полушарий.(6)
Все функции сна до сих пор еще не выявлены, но можно утверждать, что:
1. Сон обеспечивает отдых организма и восстановление энергозатрат.
2. Сон играет важную роль в процессах метаболизма. Во время медленного сна у детей повышается выработка гормона роста. Быстрый сон: восстановление пластичности нейронов, и обогащение их кислородом; биосинтез белков и РНК нейронов. В это время также происходят восстановительные процессы и заменяются мертвые клетки.
3. Сон способствует переработке и хранению информации. Сон (особенно медленный) облегчает закрепление изученного материала, позволяет произойти переменам в мозгу, чтобы включились механизмы обучения и запоминания; быстрый сон реализует подсознательные модели ожидаемых событий. Последнее обстоятельство может служить одной из причин феномена дежавю.
4. Сон — это приспособление организма к изменению освещенности (день-ночь).
5. Сон восстанавливает иммунитет. (6)
Сновидение является нормальным регрессивным психофизиологическим феноменом сна, протекающим циклами по 90 мин. Сновидение определяется по признаку «быстрого движения глаз» (REM-фаза), возникающему на первой стадии сна. У детей сон является более продолжительным, чем у взрослых; по меньшей мере, 50% детского ночного сна занимает REM-фаза и сновиденье.
Тревожные сновидения могут сопровождаться пробуждением в REM-фазе, при этом их содержание не запоминается. Тревожный выход из состояния сна может иметь место в любой из стадий. Сновидения, нарушающие 4-ю стадию сна, часто сопровождаются сомнамбулизмом, говорением во сне, ночными страхами и редко запоминаются. Забывание сновидений обусловлено как физиологическими особенностями (необходимостью незамедлительного восстановления внимания), так и психологическими факторами (вытеснением, сопротивлением, цензурой). Забытые сновидения удается воскресить в памяти при определенных условиях, например при психоанализе и гипнозе.
Процессы мышления и аффекты представлены в сновидениях в зрительной либо, что значительно реже, в слуховой форме; могут проявляться и другие модальности сенсорного восприятия — осязательные, обонятельные, вкусовые и двигательные. С точки зрения Фрейда, сновиденье и сновидение являются результатом работы сновидения— психологического процесса, характеризующегося архаическими способами мышления, в частности смещением, сгущением и замещением, способствующими переводу скрытого содержания в явное сновидение. Два других элемента работы сновидения — наглядная и символическая репрезентация— представляют собой процесс трансформации мыслей в чувственные (сенсорные) символы и образы. И, наконец, вторичная переработка — соединение разрозненных образов и элементов сновидения и создание единого связного содержания (фабулы, действия). Иногда вторичной переработки не происходит, и тогда сновидение проявляется в виде расчлененных, разорванных или причудливо переплетенных серий образов и фраз.
Явное содержание сновидения — это то, что способен вспомнить пробудившийся индивид: взаимосвязанные образы, речь, содержание чувственных и аффективных компонентов, а также их формальные аспекты, включающие разделение на отдельные отрезки, комментарии сновидения и т.п. Сновидения на протяжении одной ночи либо одного и того же периода сна связаны единой и последовательной работой мышления; например, разрешение одного конфликта приводит к возникновению проблемы следующего сновидения, либо один и тот же конфликт проходит через всю ночь.
Процесс образования сновидения обычно рассматривается следующим образом: под воздействием регрессии, релаксации моторной сферы и ослабления сознательной и бессознательной цензуры оживляются архаические функции мышления, проявляющиеся в виде работы сновидения, использующей первичные процессы мышления. Работа сновидения, взаимодействуя с дериватами влечений детского возраста, защитой и связанными с ней конфликтами, а также с возникающими на этой основе представлениями, формирует зрительные образы (сновидения), замещающие собой мысли, порождаемые во время сна.
Остатки дня или провоцирующие стимулы представляют собой непосредственные источники материала для формирования сновидения (то есть источники в виде безвредных элементов дневного содержания). Если события, впечатления, образы восприятия, мысли, идеи и чувства нескольких предыдущих дней возникают в сновидении как несущественные, то их значение следует искать в глубоко вытесненных влечениях, желаниях и конфликтах раннего детского возраста. Остатки дня связываются с бессознательными детскими влечениями и желаниями эротического и агрессивного характера, маскируя тем самым инфантильные импульсы, стимулирующие образование сновидения. К такой маскировке добавляется процесс искажения (включая вторичную переработку), вызываемый работой сновидения.
Понятие «экран сна» было введено психоаналитиком Бертраном Левином для описания сновидений, не имеющих четкого и распознаваемого зрительного содержания. Такие сновидения представляют собой «чистый» или «пустой» фон, необязательно воспринимаемый таковым или оживляемый в памяти. Их принято рассматривать как инфантильные сны, символизирующие фигуру матери или ее грудь. Некоторые авторы считают, что экран сна является фоном или матрицей сновидения; на этом фоне проявляются зрительные содержания, а также элементы бодрствования.
Фрейд называл сновидения «царской дорогой к бессознательному». Возрастающее значение психологии Я и проблем психоаналитического процесса способствовало тому, что толкование сновидений стало одним из наиболее важных элементов аналитической работы. Использование сновидений в психотерапии и психоанализе помогает, таким образом, вскрывать бессознательные проявления психического содержания, интегрировать детские фантазии и лежащие в их основе влечения и, наконец, связывать конфликты и защиты со скрытым содержанием, проявляющимся в актуальном поведении и переносе.(5)
4. Гигиенические требования к организации сна школьников и подростков
Для сна, так же как и для других режимных моментов, в распорядке дня детей предусматривается определенное время.
Под гигиенически полноценным сном понимается сон, имеющий достаточную для возраста продолжительность и глубину с точно установленным временем отхода ко сну и пробуждения.
Бодрствование и сон — сопряженные состояния, т. е. активное бодрствование способствует глубокому сну и, наоборот, достаточный по длительности и глубине сон обеспечивает активное бодрствование. У новорожденного ребенка периоды сна и бодрствования аритмичны, они возникают хаотично. При этом самым сильным раздражителем, способным нарушить сон, является голодное возбуждение. Ребенок почти все время спит, но его сон беспокойный, неглубокий. Общая продолжительность сна у новорожденного составляет 16—20 часов в сутки. В конце 1-го месяца жизни у ребенка под влиянием естественных раздражителен в окружающей среде и на основе суточной потребности во сне формируется суточный ритм сна и бодрствования.
Количество раздражителей, поступающих в кору головного мозга, ночью резко сокращено по сравнению с дневным временем, вследствие чего происходит концентрация сна в ночном периоде, а бодрствования — в дневном. Для образования у ребенка ритмичности чередования состояний сна и бодрствования в дневную часть суток необходимо создание специальных условий для быстрого засыпания и крепкого сна в часы, предназначенные для сна, и активного состояния в часы, предназначенные для бодрствования. В результате специальных исследований, проведенных П. М. Щеловановым, Н. Л. Фигуриным и др., установлена суточная потребность ребенка во сне и продолжительность каждого отрезка дневного сна, изменяющегося с возрастом. Ребенок по мере взросления способен бодрствовать без признаков утомления все более длительное время, при этом уменьшается количество отрезков дневного сна. Так, ребенок в возрасте 5—9 месяцев спит днем 3 раза, после 9 месяцев — 2 раза, а с полутора лет на протяжении раннего и дошкольного возраста — 1 раз. Длительность ночного сна остается почти без изменений (10—11 час.). С возрастом сон изменяется не только количественно, но и качественно; он становится более глубоким, спокойным. Известно, что во время сна частично восстанавливается энергетический потенциал клеток центральной нервной системы, который расходуется во время бодрствования. В этом охранительное значение сна. Полноценный сон достигается при соблюдении ряда условий. В частности, ребенок должен спать в затемненном помещении, где нет шума, очень важно обеспечить ему достаточное время дневного сна (в соответствии с возрастом). Т. к., с точки зрения охраны здоровья, для ребенка вреден преждевременный перевод с двухразового дневного сна на одноразовый или вообще лишение дневного сна.
Более быстрому наступлению сна и его поддержанию способствует длительное воздействие какого-либо слабого ритмически действующего раздражителя. Полезен, особенно в первые 2 года жизни, сон на открытом воздухе. Движение свежего воздуха является слабым тактильным раздражителем для кожи, слизистых оболочек носа и верхних дыхательных путей, способствующим быстрому засыпанию. Свежий воздух является не только усыпляющим, но и оздоровительным фактором.
По мере развития ребенка происходят существенные качественные сдвиги в организации нервных процессов в течение сна. Они могут быть объективно оценены путем регистрации вегетативных и двигательных реакций, а также ЭЭГ. Значительное укорочение с возрастом периодов «беспокойного», или «активного» сна при сравнительно небольшом изменении продолжительности «спокойного» сна, установленное посредством количественной оценки частоты и ритмичности дыхания, сердечных сокращений и общей двигательной активности, корректирует с эволюцией биопотенциалов мозга ребенка. «Созревание» систем, обеспечивающих синхронизированный сон, сопровождается формированием механизмов реципрокного взаимодействия между медленными и быстрыми фазами сна. А. Н. Шеповальников (1971) считает, что быстрый сон новорожденного не аналогичен ФБС взрослого человека и в процессе возрастного развития лишь постепенно достигает его характеристик. Во время сна мозг может функционировать на уровне, соответствующем как бы его более низкой стадии онтогенетического развития. Например, у детей, во время сна могут появляться двигательные рефлексы, характерные для более раннего возрастного периода (поиск груди, в норме наблюдающийся у детей до 7-месячного возраста).
В процессе онтогенетического развития человека происходит количественное и качественное изменение электроэнцефалографического цикла сна и его отдельных компонентов. Эти изменения наиболее значительны в возрасте до 6 лет. Абсолютная продолжительность сна уменьшается к 20 годам, хотя индивидуальные различия в продолжительности сна сохраняются на протяжении всей жизни.
Новорожденные дети спят 20 – 22 ч в сутки. С возрастом продолжительность сна у человека снижается.
Сокращение продолжительности сна у детей на 2 – 4 часа и больше резко отрицательно сказывается на функциональном состоянии клеток коры головного мозга – понижается их реактивность и падает величина условных рефлексов. Более длительное недосыпание вызывает очень высокие изменения реактивности коры головного мозга. Кортикальные клетки развивают то максимальный эффект, то, наоборот, не отвечают на раздражения (Н.И. Красногорский). Существенные изменения корковой динамики и вегетативной реактивности происходят при недосыпании и у практически здоровых детей 7 – 8 лет.
При сокращении ежедневной продолжительности сна до 8 – 9 часов у школьников 7 – 8 лет нарушается подвижность, уравновешенность, сила условных реакций, взаимодействие между первой и второй сигнальной системами. С увеличением продолжительности сна до 11,5 часов в сутки функциональное состояние центральной нервной системы у учащихся улучшается: условные рефлексы, как положительные, так и отрицательные, быстро вырабатываются и оказываются стойкими, что свидетельствует об уравновешенности раздражимого и тормозного процессов, улучшается и взаимодействие между первой и второй сигнальными системами (Л.С. Богаченко).
Недосыпание неблагоприятно влияет и на учащихся старшего возраста. Отмечено, что при продолжительности ночного сна 7,5 – 8 часов показатели, характеризующие уровень работоспособности практически здоровых учащихся 12 – 13 лет (6-й класс), оказываются на 30% ниже обычных, свойственных детям с 9 – 10-часовым ночным сном (М.В. Антропова).
Аналогичная особенность присуща и подросткам 14 – 15 лет (9-й класс), недосыпание в 1,5 – 2 часа существенно изменяет обычную работоспособность их организма (М.В. Антропова). Показатели работоспособности оказываются более низкими и обнаруживают более резкое падение под влиянием учебных занятий, чем в дни, когда нарушения в режиме сна не было. Недосыпание в 2,5 и более часов приводит к тому, что спустя 2 часа от начала учебных занятий в первую смену учащиеся становятся практически неработоспособными. Все это свидетельствует о важности соблюдения продолжительности ночного сна, рекомендуемой для детей и подростков разного возраста.
Строго заведенный порядок в смене бодрствования и сна может увеличивать потребность во сне и без достаточного утомления клеток коры. Это для детского организма имеет существенное значение.
Потребность детей во сне тем больше, чем моложе ребенок. Вместе с тем потребность во сне зависит и от состояния здоровья и физического развития ребенка. Поэтому, устанавливая определенную продолжительность сна, следует учитывать и индивидуальную потребность детей.
Все дети с ослабленным здоровьем, выздоравливающие после острых инфекционных заболеваний, дети с туберкулезной интоксикацией, повышенной возбудимостью нервной системы, быстро утомляющиеся должны спать более продолжительное время, чем здоровые дети. Для школьников с указанными отклонениями в состоянии здоровья по заключению врача предусматривается дневной сон не менее часа и желательно на открытом воздухе. Учащимся 6 лет необходим дневной двухчасовой сон.
Дневной сон показан и практически здоровым детям, о чем свидетельствуют экспериментальные исследования. Изучение динамики работоспособности учащихся 9 – 10-летнего возраста при различной организации их отдыха между учебными занятиями в школе и дома показало, что наилучшее влияние оказывает 3-х часовой отдых с введением одного часа сна. После такого отдыха дети затрачивали наименьшее время на приготовление уроков, и работоспособность их после выполнения всех учебных занятий была выше, чем в дни, когда 3-часовой отдых не включался дневной сон.
Для полноценного отдыха центральной нервной системы и всего организма крайне важно обеспечить не только необходимую продолжительность ночного сна, но и достаточную глубину. Неглубокий ночной сон, например со сновидениями, даже при достаточной продолжительности не обеспечивает хорошего отдыха организму.
Здоровым детям и подросткам глубокий сон можно обеспечить выполнением определенных правил. У ребенка легко образуются условные рефлексы на обстановку сна. Условными раздражителями становится время отхода ко сну. Вид часов со стрелками, показывающими это время, уже способствует засыпанию. Условным раздражителем становится весь комплекс процедур, входящих в вечерний туалет (умывание, чистка зубов, мытье ног, раздевание). Нужно приучить детей ложиться спать и вставать в одно и то же время; в последние часы перед сном следует проводить спокойные игры, 20 – 30-минутную прогулку, успокаивающую нервную систему. В комнате должен быть чистый, свежий воздух, что способствует более быстрому засыпанию и глубокому сну. Лучшей температурой в спальной комнате является 15 – 16˚C. Необходимо исключить громкие разговоры, игру на музыкальных инструментах и яркое освещение в комнате, мешающие сну. Очень важно соблюдать правила личной гигиены и приема пищи перед сном. Постель должна быть чистой и не очень мягкой.
Наш мозг способен адаптироваться к периодам без сна, длящимся 2-3 дня. Но со временем недостаток сна приводит к раздражительности, иррациональности, галлюцинациям и помешательству. Мозг во время сна не отдыхает. Деятельность мозга продолжается.
Традиционно считается, что потребность во сне уменьшается с возрастом и что люди старше 65 лет спят в среднем не более 5 с половиной часов. Однако исследования показывают, что потребность во сне остается постоянной со времени наступления половой зрелости.
Продолжительность сна не связана ни с полом, ни с физической активностью, ни с диетой, ни с интеллектом. Это глубоко личная характеристика, связанная, возможно, с детскими привычками или психологией. 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.
Чтобы сон мог наилучшим образом выполнить свою жизненно важную функцию, необходимы благоприятные условия. Но это тема для отдельного разговора… (4)
СОН (somnus) — физиологическое состояние, при котором создаются наилучшие условия для восстановления работоспособности организма, в частности центральной нервной системы. Является жизненной необходимостью: треть жизни человека проходит в состоянии периодически наступающего ежесуточного сна.
Во время сна отмечаются изменения мышечного тонуса (большинство мышц спящего человека расслаблено), резкое ослабление всех видов чувствительности — зрения, слуха, вкуса, обоняния, кожной чувствительности. Безусловные и условные рефлексы заторможены. Уменьшается поступление к тканям крови, что сопровождается снижением интенсивности обмена веществ на 8—10% и понижением температуры тела.
Согласно современным представлениям, сон — это не только отдых, но и деятельность, направленная на переработку различной информации, накопленной за день. О том, что работа мозга во время сна не прекращается, можно судить по сохраняющейся в эти часы его биоэлектрической активности. Биопотенциалы отражают биохимические процессы, происходящие в его клетках, и свидетельствуют об активной деятельности мозга.
В процессе индивидуального развития организма характер сна закономерно меняется. Так, у новорожденного ребенка суточная продолжительность сна составляет 16—20 ч, периоды сна и бодрствования чередуются аритмично. С возрастом потребность во сне постепенно снижается, структура сна, характерная для взрослого человека, формируется в основном в пубертатном периоде. В пожилом и старческом возрасте наблюдаются дальнейшее укорочение длительности ночного сна, уменьшение доли быстрого сна.
К основным расстройствам сна можно отнести повышенную сонливость (гиперсомнию) и бессонницу (инсомнию). Гиперсомния чаще всего возникает у людей, перенесших тяжелые инфекционные заболевания (сыпной тиф, менингит, грипп), при анемии, поражениях нервной системы (например, при энцефалите). К гиперсомниям относится также нарколепсия. Бессонница встречается чаще. Она может сопутствовать различным заболеваниям, к числу которых относятся неврозы, психозы, органические заболевания головного мозга (особенно атеросклероз мозговых сосудов), болезни внутренних органов и эндокринных желез. Бессонница может быть трех видов: затрудненное засыпание, поверхностный, беспокойный сон с частыми пробуждениями и раннее окончательное пробуждение. Люди, страдающие бессонницей, обычно жалуются на резкое недосыпание, но объективные исследования показали, что длительность сна у них равна 5—55 ч (нормальный сон длится не менее 65 ч). Все дело в нарушении качества сна. Полная, или тотальная, бессонница, при которой преобладает бодрствование, лишь изредка прерывающееся дремотой, встречается чрезвычайно редко.
1. Демин Н. Н., Коган А. Б. и Моисеева Н. И. Нейрофизиология и нейрохимия сна, Л., 1978.
2. Биология. Энциклопедия для детей. М., 1997. Т.4.
