Быстрый и медленный сон

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

БЫСТРЫЙ И МЕДЛЕННЫЙ СОН

В 1953 г. американские физиологи Н. Клейтман (уроженец Кишинева) и Ю. Азеринский (родители которого были выходцами из России) (N. Kleitman, Е. Aserinsky) открыли фазу быстрого или парадоксального сна, показав тем самым, что сон является сложным и неоднородным состоянием.

Однако по-настоящему разработал новую парадигму сна профессор Лионского Университета им. Клода Бернара - Мишель Жувье, согласно которой парадоксальный сон (этот термин также принадлежит ему) - это не классический сон и не бодрствование, а особое, третье состояние организма, характеризующееся парадоксальным сочетанием активности мозга и расслабления мышц, как бы активное бодрствование, направленное внутрь.

Выделяют две фазы сна -- медленный (ФМС) и быстрый сон (ФБС); иногда фазу быстрого сна называют парадоксальным сном, фазу медленного - ортодоксальным. Эти названия обусловлены характерными особенностями ритмики электроэнцефалограммы (ЭЭГ) во время сна -- медленной активностью в ФМС и более быстрой -- в ФБС.

1.Электроэнцефалография и ритмы электрической активности мозга

ЭЭГ относится к электрофизиологическим методам оценки деятельности возбудимых тканей. ЭЭГ регистрация активности мозга была впервые предпринята Бергером в 1924 г. В настоящее время реально возможным стало построение карт электрической активности мозга. Тем не менее, метод ЭЭГ является достаточно грубым. С его помощью можно давать лишь общую характеристику уровня активности и лишь незначительно характеризовать психическую деятельность (эмоциональное возбуждение, тревогу).

Грей Уолтер так оценивал информативность ЭЭГ в 1949 г.: «Мы находимся в положении глухонемого марсианина, который по царапине на пластинке пытается понять наш язык».Во время сна характерны следующие изменения энцефалограммы: замедление корковых ритмов, появление высокоамплитудных медленных альфа-, тета- и дельта-колебаний взамен быстрого бета-ритма, свойственного состоянию бодрствования.

Бета-ритм (частота 13--26 гц). Амплитуда волн низкая, снижается по мере активации мозга. Возникает при сенсорной стимуляции, умственной деятельности. Для него характерна десинхрониэация, когда огромное количество нейронов несинхронно генерируют потенциалы действия. Суммация их активности находит отражение в высокочастотном и низкоамплитудном ритме.

Альфа-ритм (частота 8--12 гц). Амплитуда больше. Возникает при снижении сенсорной стимуляции и регистрируется при закрытых глазах. Для него характерна синхронизация, когда большее количество нейронов разряжается синхронно. В результате увеличивается амплитуда суммарного сигнала, но снижается его частота.

Тета-ритм (частота 4--7 гц). Амплитуда возрастает. Регистрируется на первых стадиях сна, при сенсорной депривации в специальной камере, при глубокой медитации. Синхронизация структур мозга продолжается.

Дельта-ритм (частота 0,5--3 гц). Амплитуда наибольшая. Наблюдается при глубоком сне и при некоторых патологических состояниях.

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 -- 10%, вторая стадия -- 45--50% и дельта-сон -- 20%. ФБС занимает соответственно 20--25% длительности сна. Эти значения существенно отличаются от аналогичных показателей у новорожденных, а также в пожилом и старческом возрасте.

Во время разных фаз и стадий сна происходят существенные перестройки в деятельности мозга в целом, его отдельных функциональных систем и висцеральных, эндокринных функций. Исследование деятельности отдельных нейронов во время ФМС показало, что средняя частота импульсации в большинстве структур мозга уменьшается, хотя в некоторых из них, активно обеспечивающих наступление и протекание сна, она увеличивается по сравнению с состоянием бодрствования. Изменяется не только частота, но и сам характер нейронной активности. В зрительных буграх и коре мозга взамен постоянной импульсации в состоянии бодрствования во время ФМС импульсы генерируются сериями с последующим периодом молчания (импульсация типа «пачка--пауза»). Во время ФБС активность нейронов большинства отделов мозга усиливается, достигая уровня бодрствования или даже превосходя ее. Ритм типа «пачка--пауза» вновь сменяется более постоянной нейронной активностью. Изменяется и возбудимость нейронов; в ФМС по сравнению с бодрствованием она уменьшается и еще более снижается в ФБС.

Для ФБС характерно возникновение своеобразного электрофизиологического феномена -- понтогенику-лоокципитальных спайков (циклов), т.е. спаиков, 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.

Во время сна происходит существенное уменьшение активности двигательной системы, что обусловлено активным торможением, исходящим из ствола мозга. Выраженность спинальных 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), 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.

Мускулы спящего человека расслабляются, пульс замедляется, дыхание становится ровным. Такой сон учёные называют медленным. Но вот спящий, не просыпаясь, начинает ворочаться, учащается дыхание, под закрытыми веками заметно быстрое движение глазных яблок. Иногда человек что-то говорит во сне. Это - быстрый, или парадоксальный, сон - стадия сновидений. У животных при быстром сне, не открываясь, двигаются глаза, а также уши, хвост, подергиваются лапы.

Сновидения бывают у всех людей, но многие забывают их к моменту утреннего пробуждения. В течение ночи у человека медленный сон 4-5 раз сменяется быстрым. Если в течение жизни человек спит около 25 лет, то примерно 5 лет из них он видит сны.

У амфибий и рептилий сон не разделен на быструю и медленную фазы. У птиц фаза быстрого сна длится всего 5-15 секунд. А у человека, по данным опытов, самое длинное сновидение длилось 2 ч 23 мин. Столько времени в эксперименте непрерывно видел сны доброволец, которого до того долго лишали возможности спать быстрым сном.

Когда подопытным кошкам не давали видеть сны, не мешая в то же время спать, в состоянии бодрствования у них возникали галлюцинации - они могли погнаться за несуществующим предметом. Галлюцинации возникают и у людей. При этом ухудшается память. Есть предположение, что во время быстрого сна, в сновидении, человек как бы "проигрывает" для себя реальные жизненные ситуации, закрепляя их в памяти. Точно так же во время игры ребёнок откладывает в своей памяти сведения о реальной жизни. У детей до 10-15 лет доля быстрого сна гораздо больше, чем у взрослых. А новорождённые спят исключительно "быстрым" сном.

2. Характеристика медленного сна

медленный быстрый сон пробуждение

ФМС обычно разделяется на 4 стадии, отличающиеся биоэлектрическими (электроэнцефалографическими) характеристиками и порогами пробуждения, являющимися объективными показателями глубины сна.

Первая стадия (дремота) характеризуется отсутствием на ЭЭГ альфа-ритма, являющегося характернейшим признаком бодрствования здорового организма, десинхронизацией (снижением амплитуды) и появлением низкоамплитудной медленной активности с частотой 3-7 в 1 сек. (тета- и дельта-ритмы). Могут регистрироваться ритмы и с более высокой частотой. На электроокулограмме возникают изменения биопотенциала, отражающие медленные движения глаз. Переход от бодрствования ко сну сопровождается многократным ощущением уплывания, часто прерывающегося внезапным вздрагиванием, которое вновь пробуждает человека. Это внезапное вздрагивание называют миоклоническим подергиванием. Значение такого подергивания неизвестно, но полагают, что оно может быть реакцией активации на значимый, хотя и слабый внешний раздражитель.

Вторая стадия (сон средней глубины) характеризуется ритмом «сонных веретен» с частотой 13-16 в 1 сек., т. е. отдельные колебания биопотенциалов группируются в пачки, напоминающие форму веретена (рис. 2). В этой же стадии из фоновой активности четко выделяются 2--3-фазных высокоамплитудных потенциала, носящих название К-комилексов, нередко связанных с «сонными веретенами». К-комплексы регистрируются затем во всех стадиях ФМС. Амплитуда фоновой ритмики ЭЭГ при этом растет, а частота ее уменьшается по сравнению с первой стадией.

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».

Четвертая стадия (поведенчески наиболее глубокий сон) характеризуется доминированием на ЭЭГ высокоамплитудного медленного дельта-ритма. В период дельта-сна в мозге увеличивается концентрация пептида дельта-сна (ДСИП) (открыт Монье в 70-е годы 20 века).

Лишение дельта-сна вызывает снижение физической работоспособности. Человек не высыпается, настроение плохое. У большинства людей (5650 жителей Москвы), которые жалуются на нарушения сна, уменьшается продолжительность этой фазы.

В течение 1--4 фаз артериальное давление, пульс, частота дыхания, температура тела, тонус мышц, моторика желудка, кровоснабжение мозга уменьшаются.

Таким образом, основная функция дельта-сна - восстановление физиологических функций нейронов, глиальных клеток и висцеральных систем, усвоение и реорганизация текущей информации, синхронизация биоритмов в оптимальном режиме.

3. Характеристика быстрого сна

Быстрый сон не делится на отдельные стадии и рассматривается как единая фаза.

В ФБС увеличивается артериальное давление, пульс, существенно увеличивается мозговой кровоток. В этой фазе в головном мозге увеличивается уровень серотонина. На этой стадии сна возможно хождение во сне - сомнамбулизм. Описан случай семейного сомнамбулизма, когда семья из шести человек ночью вставала, садилась пить чай, потом все спокойно продолжали спать, а проснувшись, ничего не помнили.

Одним из первых и важнейших результатов лабораторных исследований стало открытие, что у спящего человека в течение ночи периодически возникают быстрые движения глаз при закрытых веках (БДГ).

У взрослого человека периоды парадоксального сна составляют примерно до 20-25 % общей продолжительности сна. В периоды быстрых колебаний электроэнцефалограммы отмечаются движения глазных яблок, сокращения мимических мышц, учащенное и поверхностное дыхание, учащение пульса, повышение кровяного давления. Если исследуемого человека в этот период разбудить, то он, как правило, сообщает, что видел сон.

Если же в момент возникновения в электроэнцефалограмме спящего быстрых колебаний направить ему в лицо луч света или струю воды, то в его сновидениях начинают фигурировать свет или вода. Все эти факты свидетельствуют о том, что появление высокочастотных колебаний в электроэнцефалограмме во время сна является электрофизиологическим выражением сновидений. Судя по изменениям электроэнцефалограммы, можно заключить, что у большинства людей сновидения возникают периодически с промежутками длительностью 80-90 мин.

ФБС, помимо быстрых движений глаз, отличается характерной картиной ЭЭГ - низкоамплитудной быстрой активностью, которая во многом напоминает ЭЭГ у человека, находящегося в состоянии активного бодрствования. Электрофизиологически доказано, что в ФБС преобладает активность правого полушария, хотя активно и левое.

Продолжительность цикла такова, что ФБС возникает в среднем каждые 70-90 мин. При этом первые 70-100 мин сна занимает сон без БДГ (преимущественно 3-я и 4-я стадии). Из-за длительного начального периода сна без БДГ, а также постепенного увеличения продолжительности ФБС с каждым новым циклом, эта фаза сна занимает больше времени во второй половине ночи.

Каждую ночь сон с БДГ появляется от четырех до шести раз, что зависит от продолжительности сна, а не от индивидуальных особенностей человека. Первый период сна с БДГ продолжается примерно 10 мин, а последний увеличивается до 20-35 мин. В целом сон с БДГ занимает около 20% общего времени сна.

У младенцев общая продолжительность быстрого сна наиболее высока. У недоношенных детей ФБС занимает 60-80% всего времени сна, а у нормально развитых - 40-50%. Постоянно доля сна с БДГ уменьшается и примерно к восьмому месяцу жизни ребенка падает до 20-25%. Этот уровень поддерживается с незначительными отклонениями на протяжении всей последующей жизни.

Цикл сна у новорожденного продолжается от 50 до 60 мин. В периоды сна с БДГ наблюдаются частые сосательные движения, легкие подергивания, гримасы, дрожание, улыбки. В отличие от взрослых, новорожденные могут непосредственно переходить из состояния бодрствования в ФБС.

Одним из открытий в области исследования сна был тот факт, что в 80% случаев о сновидениях рассказывали люди, разбуженные в ФБС. Те же люди, которых будили в ФМС, редко рассказывали о сновидениях. Психическая активность, о которой вспоминали люди, разбуженные во время ФМС, была скорее похожа на мысли, чем на сон, потому что в ней отсутствовали характерные для сновидений живые картины, связанные с собственным опытом.

Поскольку ФБС циклически возникает на протяжении ночи у всех людей, те люди, которые заявляют, что никогда не видят снов, скорее всего, просто не в состоянии их вспомнить. ФБС возникает не под действием каких-либо внешних стимулов - она генерируется внутренними механизмами в какой-то момент цикла продолжительностью около 90 мин. Но если раздражитель действует во время ФБС, он может найти отражение в содержании сновидения.

Другие исследования показали, что о своих снах лучше рассказывают люди, которых разбудили во время ФБС во второй половине ночи. Отчет о сновидении зависит и от того, как будили человека - внезапно или постепенно, а также от того, на какой период по отношению к ФБС приходится пробуждение. При постепенном пробуждении рассказ бывает более абстрактным и менее ярким. Кроме того, запоминание сна снижается прямо пропорционально времени, прошедшему от конца фазы сна с БДГ до пробуждения.

Глубина сна определяется прежде всего двумя факторами: стадией сна и его продолжительностью. Следует заметить, что не все раздражители одинаково способствуют пробуждению во время ФБС. Что касается времени ночи, то человека труднее разбудить на любой стадии сна в начале ночи, чем на той же стадии во второй половине ночи.

Во время ФМС снижается скорость метаболических процессов, падает мышечный тонус, уменьшаются температура тела и головного мозга, частота сердечных сокращений и дыхания. Во время ФБС, как правило, происходит ускорение физиологических и метаболических процессов, что проявляется весьма разнообразно. Частота пульса и дыхания, моторика желудка, а также кровяное давление подвергаются во время ФБС значительным колебаниям (как правило, повышаются), а температура мозга, потребление кислорода и общая активность нервных клеток возрастает. Контрастом к этому повышению функциональной активности является выраженное снижение мышечного тонуса во время ФБС. В эти же периоды часто происходит эрекция, которая начинается и прекращается синхронно с их началом и окончанием. Она не зависит от содержания сновидения и от того, имеет ли оно сексуальную окраску. У мужчин, страдающих импотенцией, наличие эрекции во сне указывает на психогенную причину нарушений. Полное отсутствие ночных эрекций свидетельствует, как правило, об органической природе заболевания. На этой стадии активируются адренэргические структуры (возрастает уровень норадреналина).

Наступление сна и его отдельных стадий связано с деятельностью сложной сети нервных структур, которая функционирует с помощью различных нейромедиаторных систем. Активность структур головного мозга, использующих в качестве нейромедиатора серотонин, оказывает значительное влияние на возникновение и поддержание ФМС, а также определяет переход к ФБС. Другая, т.н. адренергическая система, состоящая из нейронов, продуцирующих адреналиноподобные вещества норадреналин и дофамин, инициирует, как полагают, тонический и фазовый компоненты ФБС. Тонический компонент, выявляемый на ЭМГ как снижение параметров мышечной активности, включает расслабление лицевых мышц, а к фазовому компоненту относятся перемежающиеся вспышки быстрых движений глаз.

Во время сна содержание кортикостероидов (гормонов надпочечников) в крови и моче повышается, достигая пика во второй половине ночи, когда преобладает сон с БДГ. Выявляется также тесная связь между 24-часовым циклом сна-бодрствования и секрецией некоторых гормонов гипоталамо-гипофизарной системы (гипоталамус и гипофиз - структуры мозга, расположенные возле его основания). Существенно, что эти гормоны регулируются теми же биогенными аминами (серотонином, норадреналином, дофамином), что и нейронные механизмы, ответственные за сон с БДГ или без БДГ. Гормон роста секретируется в течение первых двух часов сна, преимущественно во время 3-й и 4-й стадий. Содержание пролактина (как у мужчин, так и у женщин) достигает пика в последние один-два часа сна.

Секреция лютеинизирующего гормона (ЛГ) и фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) в разные фазы сна меняется с возрастом. До половой зрелости уровень ЛГ у детей остается в течение суток неизменным, тогда как после наступления половой зрелости периодическая секреция ЛГ происходит лишь во время сна, а не в период бодрствования. У взрослых мужчин как ЛГ, так и ФСГ секретируются на протяжении суток периодически с некоторым увеличением уровня ЛГ к концу сна, когда доминирует ФБС.

В настоящее время известно, что активность клеток коры, выявляемая на ЭЭГ, и состояние бодрствования поддерживаются восходящей ретикулярной активирующей системой (ретикулярной формацией). К данной системе относятся структуры ствола мозга, к которым подходят ответвления чувствительных нервных трактов, идущих от спинного мозга к коре. Однако точный механизм, вызывающий сон, пока не установлен. Опыты на животных с повреждением отдельных участков мозга показывают, что в нем имеются определенные структуры, индуцирующие сон и тормозящие ретикулярную систему. Они располагаются в подкорковых областях, включая верхний отдел ствола мозга (мост), нижние его отделы, а также преоптическую область гипоталамуса. В других аналогичных исследованиях было показано, что ФБС и ФМС связаны с деятельностью разных структур. Так, повреждение дорсолатеральной области покрышки моста подавляет только ФБС, но не влияет на ФМС.

Как выяснилось, для возникновения ФБС необходима одна из структур моста, а именно каудальное ретикулярное ядро. Разрушение его у экспериментальных животных приводит к выпадению у них этой фазы сна. Другая структура мозга - голубое пятно - по-видимому, ответственна за появление движений глаз во время ФБС.

Лишение БДГ-сна увеличивает возбудимость, агрессивность, появляются приступы «зверского» аппетита. На пятые сутки возникают галлюцинации. Существенно страдают память и мышление. После окончания эксперимента ФБС увеличивался лишь на 25% , что приводило к полной компенсации расстройств.

Продолжительность ФБС увеличивается при информационных нагрузках, возрастает при стрессе. Предполагается, что в процессе ФБС возобновляются запасы серотонина, который увеличивает стрессоустойчивость.

Основная функция ФБС - оценка и уравновешивание конфликтной информации, перевод невозможных для реализации мотиваций в безобидную форму (реализация в сновидениях), восстановление запасов серотонина.

Размещено на Allbest.ru