Фазы сна

Вопрос 42

Сон и его виды. Нейрофизиологические механизмы сна и бодрствования. Фазы сна. Основные стадии сна. Медленный (ортодоксальный) и быстрый (парадоксальный) сон. Электроэнцефалографическая картина сна. Нормы сна в различные возрастные периоды.

В современной науке наиболее широкое признание получило учение о сне, разработанное И.П.Павловым и его последователями. Эксперименты показали, что и потребность во сне, и его физиология определяются, прежде всего, высшим отделом нервной системы – корой больших полушарий головного мозга, которая «держит в своём ведении все процессы, происходящие в теле». Нервные клетки, составляющие кору больших полушарий головного мозга, обладают самой высокой способностью отвечать на малейшие раздражения. Поступая из органов чувств в мозг из внешней и внутренней среды организма, эти раздражения возбуждают деятельность корковых клеток, и они посылают импульсы-распоряжения к исполнительным органам нашего тела (мышцам, железам и т.д.). Однако важнейшее биологическое свойство клеток мозга – высокая реактивность – имеет и обратную сторону: корковые клетки чрезвычайно хрупки и быстро утомляемы. Здесь в качестве средства самозащиты, предохраняющего эти нежные клетки от истощения и разрушения, выступает другой нервный процесс – торможение, задерживающее их деятельность.

Сон возникает в условиях, благоприятных для победы торможения над возбуждением. Усыпляющее действуют долго и ритмично повторяющиеся слабые и

умеренные раздражения – тиканье часов, перестук колёс поезда, тихий шум ветра, монотонная речь, негромкое однообразное пение, - и полное отсутствие раздражений в окружающей среде. Например, прекращение шума, выключение света. Всё, что снижает работоспособность нервных клеток мозга, - утомление, истощение, перенесённое тяжёлое заболевание – повышает потребность во сне, увеличивает сонливость. В результате раздражений, падающих на мозг в течение дня, к вечеру развивается утомление, а с ним и желание спать – сигнал о настойчивом желании организма в отдыхе.

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.

Часть мозга, управляющая сном, называется ретикулярной формацией центрального ядра мозгового ствола. Нейроны в этой части головного мозга образуют сети соединений по всей центральной нервной системе. В этой части мозга доминируют три типа нейронов. Они выделяют нейротрасмиттеры норадренолин, допамин и серотонин. Считается, что серотонин способен производить в мозгу изменения, вызывающие сон. Другие вызывающие сон вещества обнаружены в крови,

моче, цереброспинальной жидкости и мозговой ткани. К ним относятся DSIP, пептид, вызывающий дельта-волновой сон, и «вещество S», которое может вызывать медленный сон. Взаимодействие между этими веществами ещё не совсем понятно. В мозгу взаимодействуют две системы: система, вызывающая сон, и система пробуждения. Вторая может брать верх над первой.

Учёные, исследующие сон, наблюдают поведение человека во сне и регистрируют с помощью электроэнцефалографа колебания разности биоэлектрических потенциалов мозга, или так называемые волны мозга. При разном физиологическом состоянии – бодрствовании, активной умственной деятельности, дремоте или глубоком сне – волны мозга носят разный характер. Сноведения – это образы, возникающие в мозге во время сна. Возможно, они являются побочным эффектом работы мозга, который осмысляет впечатления прошедшего дня и закладывает их в память. Явления, возникающие во время сна, совершаются в определённом порядке и неоднократно повторяются. Засыпая, человек проходит через четыре фазы сна – от дремоты до глубокого (медленного) сна.

Фазы сна.

Медленный сон.

При засыпании альфа-ритмы – мозговые волны, характерные для взрослого, находящегося в бодром состоянии с закрытыми глазами, плавно сменяются медленными волнами. По мере углубления сна постепенно замедляется частота мозговых волн и увеличивается их амплитуда. Достижение глубокого сна занимает 30-40 минут, после чего процесс оборачивается вспять, занимая столько же времени для

возвращения в стадию лёгкого сна. В течении этой фазы постуральные мышцы сохраняют тонус, а скорость сердцебиения и дыхания замедляется незначительно.

Быстрый сон.

Существует целый ряд теорий и гипотез о природе и значении парадоксального сна. В отличие от медленного сна, быстрый сон имеет ярко выраженную активную природу. Парадоксальный сон запускается из чётко очерченного центра, расположенного в задней части мозга, в области варолиевого моста и продолговатого мозга. Во время этой стадии сна клетки мозга чрезвычайно активны, но процесс передачи информации от органов чувств в мозговые центры, а также от них в мышечную систему блокирован.

Ряд исследователей считает, что это периоды восстановления клеток, другие полагают, что быстрый сон играет роль «предохранительного клапана», позволяющего разряжаться избытку энергии, пока тело полностью лишено движения; по мнению третьих, быстрый сон способствует закреплению в памяти информации, полученной во время бодрствования. Некоторые исследования указывают даже на тесную связь между высоким уровнем интеллектуального развития и большой общей продолжительностью периодов парадоксального сна у многих людей.

Очень привлекательной выглядит гипотеза Жуве, согласно которой в быстром сне в нейрологическую память передаётся наследственная, генетическая информация, имеющая отношение к организации целостного поведения.

Сам быстрый сон можно разделить на две стадии. На фоне сплошной десинхронизации, длящейся от 5 до

20 секунд и сопровождающейся быстрыми движениями глаз, начинается бурное развитие тета-ритма, генерируемого гиппокампом. Это эмоциональная стадия быстрого сна. Затем тета-ритм ослабевает, а тем временем в новой коре, особенно в её сенсомотороной области, усиливается альфа-ритм. Затем ослабевает альфа-ритм, и в гиппокампе вновь нарастает тете-ритм. Обе стадии чередуются во время сна несколько раз, причём первая всегда длиннее второй. Усилению тета-ритма в быстром сне сопутствуют те же вегетативные явления, которыми и сопровождается насыщенное сильными эмоциями напряжённое бодрствование.

Во время этой фазы сна электроэнцефалограмма (ЭЭГ) показывает график мозговых волн, сходный с состоянием бодрствования. Дыхание и сердцебиение, кровяное давление подвержены нерегулярным изменениям.

В течение 7-8 часового 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.

В целом можно заключить, что главной функцией медленного сна является восстановление гомеостаза мозговой ткани и оптимизация управления внутренними органами. Хорошо известно также, что сон необходим для восстановления физических сил и оптимального психического состояния. Что же касается парадоксального сна, то считается, что он облегчает долговременное хранение информации и её считывание.

Выделяют следующие стадии сна:

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

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

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

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

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

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

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

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

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