Механизмы протекания и формирования сна

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

сон психика бодрствование

Введение

1. Циркадианный ритм как основа цикла сон-бодрствование

2. Теории сна

3. Физиологическая характеристика сна

4. Нарушение цикла «сон-бодрствование»

5. Значение сна для психической деятельности человека

Заключение

Список литературы

Введение

С древнейших времен, вероятно, еще с тех пор, как человек обрел сознание и только начал мыслить, его глубоко интересует вопрос о природе и механизмах одного из самых таинственных и даже мистических феноменов человеческой психики - сон. Как только человек стал осознавать свои сновидения, он начал пытаться найти им объяснение и задумываться об их происхождении. Поэтому за тысячелетия человеческой цивилизации накопилось большое количество различных гипотез, теорий сна.

Проблемой изучения сна интересовались еще в Древней Греции философы и врачи, которые пытались объяснить природу сна. Такие величайшие мыслители обсуждали данную проблему как Гиппократ, который полагал, что сон возникает в результате оттока крови и тепла во внутренние области тела. Аристотель предложил другое объяснение, которое захватило умы европейских философов и принималось на веру почти две тысячи лет: пары, возникающие при переваривании пищи в желудке, разносятся по всему телу через жидкости, вызывая, таким образом, сон. Также изучали природу сна Эмпедокл, Стюарт и многие другие.

Длительное время господствовало представление о том, что во время сна, когда в течение нескольких часов в организме идут процессы восстановления, наблюдается общее снижение активности тела и мозга. Но с развитием естественных наук в 19 веке изменились и теории возникновения сна. Теперь все основывалось на законах физиологии, химии.

Хотя ученые использовали для своего времени новейшие данные для объяснения природы сна, но ни одни из них не основывались на строгих доказательствах, и их сторонники даже не пытались подвергнуть их экспериментальной проверке.

Изначально представление о сне нашло свое выражение в народных воззрениях, поверьях и сказках - удивительно похожих у древних и современных народов. Среди них мы находим предания о странствующем духе, исчезающем во время сна и возвращающемся утром; древние греки рассматривали сон как дар, посылаемый людям богом сна крылатым Морфеем, одним из сыновей бога Гипноса.

Однако уже и тогда высказывались глубокие материалистические взгляды на сон. Так еще Демокрит считал, что сущностью сна является продолжающаяся автоматическая деятельность мозга при отсутствии восприятия.

Средние века мало, что добавили к уже имеющимся представлениям, но уже в XIX в. Начинается активная исследовательская деятельность в области изучения механизмов сна. Поочередно, ведущее положение захватывала та или иная теория.

Активным изучением сна занималась Монасеина М.М., которая в физиологии для понимания функций отдельных органов использовала классический метод разрушения (депривации). В сущности, став основоположницей «науке о сне»- сомнологии. Этим методом на животных изучали такие ученые как Пигарев И.Н., Мухаметов Л.М.

В XX в. открытия стали возможны благодаря созданию новых методов исследования, таких, как полиграфическая регистрация физиологических процессов во время сна, регистрация активности одиночных нейронов, биохимический анализ и, наконец, психологическое тестирование. Самое важное открытие - это разграничение фаз сна и их физиологической роли. Естественно представление о падении активности мозга во время сна было опровергнуто, прежде всего, благодаря открытию особой стадии сна, так называемого парадоксального или быстрого сна. Его открытие связано с именем аспиранта Э. Азеринского и исследователя Н. Клейтмана, который во время ночного сна у здоровых людей зарегистрировал быстрые движения глаз (БДГ). Изучением фаз сна в дальнейшем занимался М. Жуве.

Известно, что Павлов чрезвычайно интересовался проблемой сна и считал её одной из ключевых в изучении высшей нервной деятельности.

Многие ученые направляли свои силы на познание физиологии сна такие как, например Ониани Т.Н., Джонсон Л., Помпеано О., Росси Дж, Вейн А.В. и многие другие, но до сих пор не могут дать исчерпывающей информации. Сейчас изучением сна занимается Институт мозга РАН.

Поскольку значение сна в жизнедеятельности человека очень велико, обойти этот вопрос, рассматривая проблемы сна, не считается возможным. В данной работе описаны некоторые, наиболее значительные функции сна, а также его значение для нормального протекания жизненных процессов в организме человека так же будут раскрыты различные нарушения сна.

Объектом нашей работы считаем -феномен сна.

Предметом -физиологические механизмы сна и психологические аспекты.

Целью -Раскрыть механизмы протекания и формирования сна.

Задачи:

1.Рассмотреть теории сна.

2.Описать его психологическое значение.

3.Раскрыть нарушения сна.

Практической значимостью и перспективами разработки данной работы является то, что в связи с изучением физиологии и психологией сна а так же управлением им, возможно, использовать данные исследования для лечения заболеваний и расстройств в психоэмоциональной, мотивационной сферах.

Глава 1. Циркадиарный ритм как основа цикла сон-бодрствование

Для того чтобы перейти к рассмотрению частных процессов, протекающих во время сна необходимо выделить общие закономерности, которым подчиняется цикл сон- бодрствование, а именно циркадиарный ритм.

Практически все живые существа от простейших до человека подчиняются данному ритму. Изменения, которые происходят в организме часто соответствуют суточному ритму, связанному с вращением Земли, хотя существуют и другие периодические колебания, соответствующие приливно-отливному, лунному или годичному циклам. Было широко распространено мнение, что суточные ритмы человека и животных - пассивная реакция организма на периодические изменения окружающих условий. Но даже в отсутствие всех внешних факторов во многих экспериментах было убедительно продемонстрировано сохранение этой ритмичности. Период таких ритмов часто составляет меньше или больше 24 ч, что также свидетельствует о зависимости их не от внешних влияний, а от эндогенных процессов природа, которых неизвестна. Все вместе они получили название «биологических часов». Поскольку эндогенные ритмы лишь приблизительно соответствуют суточному ритму, их называют циркадианными (околосуточными) от латинских слов circa = около и dies = день. Циркадианные ритмы не затухают в течение длительного времени (несколько недель или месяцев) можно сказать, что они подчиняются 24-часовому ритму или чередованию дня или ночи[4].

У человека более 100 различных физиологических параметров циклически изменяющихся с периодом 24 ч. Но наиболее выражен суточный цикл сон-бодрствование, поэтому многие функциональные изменения организма, например, снижение температуры тела, частоты сокращений сердца и дыхания, обычно возникают при наступлении сна. Однако во многих экспериментах суточные колебания сохраняются даже в условиях лишения сна. Подобные результаты дали основание полагать, что у человека существуют многочисленные циркадианные осцилляторы, несколько различающиеся по частоте. Все они в какой-то степени взаимодействуют друг с другом и также управляются внешними сигналами.

Эксперименты, проведенные в специальных подземных бункерах или пещерах, показали, что у человека циркадианные ритмы сохраняются даже при изоляции от нормальной окружающей среды, хотя при этом их период в большинстве случаев превышает 20 ч. В подобных опытах обнаружены различия в частоте и относительная независимость отдельных осцилляторов. Так, на рис.1 видно, что пики температуры тела (треугольники вершиной вверх) при «захваченном» внешними сигналами (естественном) цикле наблюдаются непосредственно перед сном; в первые двое суток циркадиарнного ритма такое фазовое соотношение двух осцилляторов сохраняется, а затем становится явно иным. По всей вероятности, циклы температуры и сон/бодрствование в какой-то степени сопряжены друг с другом, и их фазовый сдвиг зависит от преобладающих факторов, в частности от периодичности системы в целом. В крайних случаях, когда период ритма сон/бодрствование необычно удлиняется (иногда наблюдались его 48-часовые, т. е. бициркадианные ритмы колебания вегетативных параметров становятся от него полностью независимыми, сохраняя свой собственный период около 25 ч (так называемая внутренняя десинхронизация). Иными словами, «температурные часы» явно менее гибкие; они не могут подстраиваться к новым «часам активности» и теряют связь с циклом сон/бодрствование.

Отношение периодов активности и покоя в пределах циркадиарнного цикла непостоянно. Интересно, что при удлинении активной фазы последующая фаза покоя укорачивается, т. е. средняя продолжительность цикла остается практически неизменной. Следовательно, циркадианный ритм-первичный процесс, которому подчинен цикл сон/бодрствование. Это противоречит так называемой «гипотезе утомления», согласно которой сон представляет собой восстановительный период.

Биологическое значение циркадианных ритмов у человека и животных до последнего времени недооценивалось. Врачам, например, следовало бы в большей степени учитывать суточные колебания почти всех физиологических параметров при постановке диагноза и назначении лечения. Очевидно, эти ритмы врожденные и представляют собой филогенетическую адаптацию к временной структуре окружающего мира. Благодаря такой внутренней копии цикличности внешних событий организм способен заранее приспосабливаться к ожидаемому изменению условий существования. Такие опережающие реакции дают целый ряд преимуществ - от простого выполнения определенных действий в подходящее время суток до возможности отсчитать время при помощи «внутренних часов» Цикл сон/бодрствование следует рассматривать не как причину, а как одно из проявлений эндогенной циркадианной периодичности.

Структуры, отвечающие за циркадианные колебания, находятся в ЦНС. В настоящее время двумя основными зонами локализации этих осцилляторов считают супрахиазмальное ядро (СХЯ) вентрального гипоталамуса и одну из областей вентромедиального ядра гипоталамуса. По-видимому, СХЯ контролирует в основном ритм активности (цикл сон/бодрствование).

Глава 2. Теории сна

Из предыдущей главы мы выяснили, что цикл сон-бодрствование находиться в тесной связи с циркадиарными ритмами человека. Необходимо отметить, что сон- это сложный циклический процесс, в котором в течение ночи меняются с определенной периодичностью фазы с БДГ и без БДГ.

Биологи, физиологи, философы изучали сон, с различных точек зрения отвечая на такие вопросы: как наступает сон? Какие процессы протекают во время сна? И какие структуры головного мозга задействованы? Далее рассмотрим ряд теорий сна отвечающих на данные вопросы.

Деафферентационная теория сна.

В конце1930-х г. Ф. Бремер обнаружил, что электроэнцефалограмма кошки с перерезкой, отделяющей спинной мозг от головного после восстановления от операционного шока демонстрирует циклические изменения в фазах бодрствования и сна. В последнем случае зрачки животного расширены, а глаза следят за движущимися объектами; при записи «сонной» ЭЭГ зрачки сужены.

Внизу соответствующие препараты, на которых указаны места рассечений мозга

Эти данные подтверждали давнюю точку зрения, согласно которой активность ЦНС индуцируется и поддерживается, прежде всего, сенсорными раздражителями (теория простых рефлексов). Бремер пришел к выводу, что для бодрствования необходим хотя бы минимальный уровень активности коры, поддерживаемый сенсорными стимулами, а сон - состояние, обусловленное, прежде всего снижением эффективности сенсорной стимуляции мозга, т.е. своего рода деафферентацией. Его опыты стали ключевым аргументом в пользу теории пассивного засыпания[4].

По совокупности полученных результатов было сделано заключение о том, что структуры мозгового ствола осуществляют функцию пробуждения (arousal). Термин «бодрствование» был введен в 1923г. англичанином Г. Гедом. Бодрствование представляет собой набор состояний, отличающихся друг от друга, прежде всего по интенсивности активации головного мозга. Этот термин отражает связь между уровнем активности нервных центров и различными видами поведения.

Деафферентационная теория с самого начала встречала возражения. Во-первых, подчеркивалось, что в изолированном переднем мозге со временем появляются ритмичные колебания, характерные для цикла сон/бодрствование. Кроме того, лишение человека сенсорных стимулов (в особых камерах, где отсутствуют слуховые, зрительные и проприоцептивные раздражители) приводит к постепенному уменьшению длительности сна. У больных с посттравматическим параличом четырех конечностей продолжительность сна также различна. Наконец, представления, согласно которым бодрствующее состояние поддерживается нисходящими корковыми влияниями, неверны, так как сон/бодрствование обнаружен и у организмов без конечного и промежуточного мозга, например у новорожденных детей-анэнцефалов.

Циркуляторная теория.

Сформировалась позже деафферентационной теории или гемодинамическая теория сна. Начало ей положил еще в VI веке Алкмен, считавший, что сон вызывается переходом крови из артерий в вены, а пробуждение обратным процессом.

В дальнейшем сон и бодрствование связывали с кровенаполнением мозга. Так, например, Клод Бернар, Блуменбах, Массо, Тарханов и др. утверждали, что сон сопровождается анемией головного мозга; Велис и Моргани - усиленным его кровенаполнением; Форнейс считал органом сна щитовидную железу, оттягивающую кровь от мозга к шее; Озборн приписывал ведущую роль сосудистым сплетениям мозговых желудочков, набухание которых приводит к сдавливанию мозга. Пуркенье также объяснял наступление сна накоплением в мозгу крови. Однако он пошел дальше и рассматривает это состояние, как результат набухания нервных центров, с давления за счет этого нервных волокон и, как следствие, снижение нервной проводимости. Во время пробуждения, кровь отливает от мозга и сообщение между отделами головного мозга восстанавливается.

При дальнейшем, экспериментальном рассмотрении этих взглядов, с помощью реоэнцефалографии было установлено, что заметного изменения кровенаполнения мозга во время сна и бодрствования не происходит. Дальнейшие, более детальные исследования кровенаполнения мозга во время сна и бодрствования показали, что оно не одинаково даже в течение ночи: имеются фазы, когда кровенаполнение снижено, или периоды, когда его уровень не отличим, или даже превосходит степень наполнения кровью, характерную для состояния бодрствования. Таким образом, удалось подтвердить наличие колебаний кровенаполнения и, тем самым, понять взгляды исследователей прошлого.

Стало очевидным, что эти колебания соответствуют определенному состоянию нервной системы, но все же не обусловливают его[11].

Гистологическая теория сна.

В конце XIX века получила распространение, так называемая, гистологическая теория сна. Согласно этой теории, воспринимающие нейроны изменяют во время сна свою форму, втягивая свои окончания, порывая тем самым связь с внешним миром. Этот процесс, по мнению приверженцев этого направления, и обусловливает наступление сна. При сильных раздражениях нейроны восстанавливают свою форму.

Крупный отечественный морфолог Догель обнаружил в дендритах нейронов узловатые вздутия, обозначенные им как варикозные утолщения. Согласно его взглядам, во время сна происходит паралич воспринимающих аппаратов нервной клетки. Но эти факты не были подтверждены.

В связи с современными представлениями, об отсутствии торможения нейронной деятельности во время сна, трудно ожидать принципиальных различий в морфологии нервной клетки в периоды сна и бодрствования.

Гуморальные теории сна.

Уже во второй половине Xx века немецкий ученый Юнг высказал предположение о синтезе нуклеиновых кислот в клетках головного мозга. Им было показано, что деление клетки продолжается 7 часов, то есть соответствует времени отводимому для сна. Но поскольку известно, что нейроны не делятся, и с возрастом их количество уменьшается, то, если предположение Юнга обосновано, то оно отражает лишь процессы происходящие лишь в глии - опорных клетках мозга. В связи с этим возникает вопрос о взаимосвязи смены сна и бодрствования с обменными процессами между нейронами и глией.

Затем в этом направлении начали подробно разрабатываться гуморальные, химические, токсические теории. Начались активные поиски веществ, которые можно было бы представить в качестве факторов вызывающих сон: обеднение кислородом, накопление углекислого газа, карбоновые и молочные кислоты, холестерин и т.п[16].

Наиболее интересными опытами, укрепившими на некоторое время позиции гуморальных теорий, являются, проведенные еще в начале Xx века, исследования Лежандра и Пьерона. Они рассматривали сон как результат накопления в крови и тканях, в том числе и в мозгу, токсических продуктов обмена, возникающих в результате утомления. Суть этих экспериментов состояла в том, что собакам не давали спать в течении 11 дней. Затем их забивали, и экстрагированные из их мозга вещества вводили нормальным собакам, после чего у них, практически сразу обнаруживались признаки крайнего утомления и они впадали в глубокий сон. Впечатление от работ Лежандра и Пьерона было чрезвычайно глубоким. Остромысленский по этому поводу писал в 1918 году, что они почти исчерпали вопрос о природе и механизмах сна.

Между тем, по мере дальнейших исследований, накапливались разноречивые данные, подтверждавшие или опровергавшие гуморальную теорию сна. Так, например Клоперетт утверждал, что мы часто засыпаем, не будучи утомленными, и, наоборот, сильная усталость не дает нам уснуть.

Существенным ударом по этим теориям явились наблюдения за сиамскими близнецами, обладавшими общим кровообращением. Анохин с сотрудниками установили, что сон даже у имеющих общее мозговое кровоснабжение близнецов, наступает не одновременно. Так что, если в основе лежит накопление каких-либо гуморальных агентов, то понять разновременность наступления сна у подобных близнецов не представляется возможным.

Но, несмотря на все эти открытия, накопление фактов, свидетельствующих о значении ряда веществ, в том числе и гипотетических, продолжалось. Были изучены роль кислотного равновесия, содержания магнезии, уровня секреции гармонов железами внутренней секреции. В результате этих исследований, ученые опять нашли убедительные доказательства правомочности гуморальной теории сна.

О наличии гуморальных веществ, циркулирующих в крови во время сна, говорят убедительные данные, полученные швейцарским нейрофизиологом Монье в 1965 году. Эксперименты проводились на двух собаках с перекрестным кровообращением. При раздражении определенных участков мозга одной собаки, вторая собака тоже засыпала, хотя ни каких нервных связей между ними не было. Эффект этот можно было бы объяснить только переносом какого-то вещества вызывающего сон.

Под влиянием этого, Начали появляться гипотезы о роли некоего гипотетического вещества в возникновении быстрого или парадоксального сна. Делались попытки идентифицировать эти химические факторы. В результате чего было выявлено избыточное накопление во время сна ряда активных биологических веществ: ацитилхолина, гамма-аминомасленной кислоты, серотанина.

Следовательно, начатые еще в прошлом веке исследования развивались и развиваются в настоящее время, хотя гуморальным факторам не придается решающее значение.

Новой главой в изучении теории сна явились исследования школы академика Павлова. Учеными было замечено, что у собак в процессе выработки условных рефлексов и применении внешних раздражителей, которые в больших полушариях производят тормозной процесс, возникала сонливость или сон. Особенно часто это состояние отмечалось при использовании близких по интенсивности раздражителей. В этой ситуации возникало торможение, распространение которого по полушариям мозга и вызывало сон. «Торможение и сон - это одно и то же», - писал Павлов.

Но одновременно с этим, Павлов допускал и другой механизм развития сна. Трактуя опыты с перерезкой нервов, он пришел к заключению, что при этом возникает выключение рецепторов, воспринимающих информацию из внешней среды, и большие полушария лишаются массы раздражений, поступающих к ним в нормальных условиях.

С течением времени, положение о разлитом торможении во время сна не подтвердилось[19].

Ретикулярная теория сна.

В ретикулярной формации ствола мозга находится множество диффузно расположенных нейронов, аксоны которых идут почти ко всем областям головного мозга, за исключением неокортекса. Ее роль в цикле сон/бодрствование была исследована в конце 1940-х гг. Моруцци и Мэгуном. Они обнаружили, что высокочастотное электрическое раздражение этой структуры у спящих кошек приводит к их мгновенному пробуждению. И напротив, повреждения ретикулярной формации вызывают постоянный сон, напоминающий кому; перерезка же только сенсорных трактов, проходящих через ствол розга, такого эффекта не дает. Эти данные заставили по-новому взглянуть на результаты опытов Бремера. Ретикулярную формацию стали рассматривать как отдел, единственная функция которого поддерживать необходимый для бодрствования уровень активности мозга за счет восходящей активирующей импульсации (отсюда термин «восходящая активирующая ретикулярная система», ВАРС). При перерезке, отделяющей спинной мозг от головного, ВАРС сохраняется, а в изолированном переднем мозге нарушена. Следовательно, бодрствование-результат работы ВАРС, а сон возникает, когда ее активность либо пассивно, либо под влиянием внешних факторов снижается.

Восходящие пути ВАРС получили название неспецифичных проекций (в отличие от классических специфичных сенсорных проекций). Как полагают, переход от сна к бодрствованию и обратно обусловлен значительными колебаниями уровня восходящей активации ретикулярного происхождения. В свою очередь эта изменчивость зависит, во-первых, от количества сенсорных импульсов, поступающих в ретикулярную формацию по коллатералям специфичных путей, проходящих в стволе мозга (в этом ретикулярная теория смыкается с теорией деафферентации), а во-вторых, от активности нисходящих волокон от коры,подкорковых структур, что подразумевает двусторонние связи между передним мозгом и стволовыми отделами. Небольшие колебания импульсации ВАРС во время бодрствования, согласно изложенной точке зрения, вызывают некоторые изменения общего поведения (например, внимательности)[5].

Однако представления о ретикулярной формации как о главном возбуждающем центре противоречат некоторым экспериментальным фактам. Во-первых, ее электрическая стимуляция может в зависимости от местоположения электрода, частоты раздражения и исходного состояния животного приводить как к засыпанию, так и к пробуждению. Следовательно, необходимо предположить наличие в ретикулярной формации центра не только бодрствования, но и сна. По-видимому, ее каудальные отделы оказывают тормозное действие на ростральные. Во-вторых, нейронная активность ретикулярной формации во время сна, хотя и имеет иной, чем при бодрствовании, характер, по своей величине в этих (особенно в БДГ-фазе) состояниях не различается, что также противоречит ретикулярной теории. В-третьих, как уже указывалось, даже в изолированном переднем мозгу наблюдается цикл сон/бодрствование. По-видимому, он обусловлен главным образом структурами промежуточного мозга (медиального таламуса и переднего гипоталамуса). Следовательно, ретикулярная формация не единственный центр бодрствования и сна.

Серотонинергическая теория сна.

В верхних отделах ствола мозга есть две области-ядра шва и голубое пятно, у нейронов которых такие же обширные проекции, как и у нейронов ретикулярной формации, т. е. достигающие многих областей ЦНС. Медиатором в клетках ядер шва служит серотонин (5-гидрокситриптамин, 5-НТ), а голубого пятна - норадреналин. В конце 1960-х гг. на основании ряда фактов М. Жуве пришел к выводу, что две эти нейронные системы, особенно ядра шва, играют важнейшую роль в возникновении сна. Разрушение ядер шва у кошки приводит к полной бессоннице в течение нескольких дней; за несколько следующих недель сон нормализуется. Частичная бессонница может быть также вызвана подавлением синтеза 5-НТ «-хлорфенил-аланином. Ее можно устранить введением 5-гидро-кситриптофана, предшественника серотонина (последний не проникает через гематоэнцефалический барьер). Двустороннее разрушение голубого пятна приводит к полному исчезновению БДГ-фаз, не влияя на медленноволновой сон. Истощение запасов серотонина и норадреналина под влиянием резерпина вызывает, как и следовало ожидать, бессонницу. При этом после введения 5-гидрокситриптофана восстанавливается только медленноволновой сон.

Все перечисленное позволило предположить, что выделение серотонина приводит к активному торможению структур, отвечающих за бодрствование, т. е. вызывает сон. При этом первой всегда возникает его медленноволновая фаза. Позднее наступает БДГ-сон, для которого необходимо голубое пятно (его активность обусловливает общее падение мышечного тонуса и быстрые движения глаз). Кроме того, оно подавляет импульсацию ядер шва, что приводит к пробуждению[17].

К сожалению, в своем первоначальном виде эта теория неверна. Сейчас доказано, что нейроны ядер шва наиболее активны и выделяют максимум серотонина не во время сна, а при бодрствовании. Кроме того, возникновение БДГ, по-видимому, обусловлено активностью нейронов не столько голубого пятна, сколько более диффузного подголубого ядра. Однако из этого не следует, что серотонин никак не связан со сном. Судя по результатам недавних экспериментов, он служит и медиатором в процессе пробуждения, и. «гормоном сна» в бодрствующем состоянии, стимулируя синтез или высвобождение «веществ сна» («факторов сна»), которые в свою очередь вызывают сон.

Эндогенная теория сна.

Всем известно, что бодрствовавший в течение длительного времени человек ощущает непреодолимую потребность в сне. Соответственно, уже очень давно пытались выяснить, не обусловлены ли усталость и сон периодическим накоплением, истощением или выработкой особых циркулирующих в крови метаболитов (факторов сна); тогда во время сна за счет удаления или обменных процессов должны восстанавливаться их концентрации, характерные для бодрствования. В последние двадцать лет эта гипотеза вновь привлекла к себе внимание в связи с прогрессом нейрохимии, особенно в изучении нейропептидов. Были сделаны попытки обнаружить особые вещества либо после длительного лишения сна, либо у спящего человека. Первый из этих подходов основан на предположении о том, что фактор (ы) сна во время бодрствования накапливаются до вызывающего сон уровня, а второй-на гипотезе, согласно которой они образуются или выделяются во сне.

Оба подхода дали определенные результаты. Так, при проверке первой гипотезы из мочи и спинномозговой жидкости человека и животных был выделен небольшой глюкопептид-фактор S, вызывающий медленноволновой сон при введении другим животным. Существует, по-видимому, и фактор сна с БДГ. Второй подход привел к открытию индуцирующего глубокий сон нонапептида (в настоящее время он уже синтезирован), так называемого пептида дельта-сна (DSIP, delta-sleep inducing peptide). Однако пока неизвестно, играют ли эти и многие другие «вещества сна», обнаруженные при проверке обеих гипотез, какую-либо роль в его физиологической регуляции. Более того, выделенные пептиды часто вызывают сон лишь у животных определенного вида; кроме того, он возникает и под действием других веществ[19].

«Вещества сна»

Кратко рассмотрим некоторые другие известные в настоящее время механизмы сна. В конце 60-х годов XX в. американский физиолог Дж. Паппенхаймер и его коллеги в Гарвардском университете подтвердили предположения французских ученых Р.Лежанд-ра и А. Пьерона, которые в начале XX в. высказали гипотезу о вырабатывании в организме млекопитающих специальных веществ, вызывающих сон, -- бром-гормонов.С помощью современных методов они показали, что вещество, вызывающее сон,фактор сна, накапливается в спинномозговой жидкости коз, если их лишить сна. Наконец, усилиями многих биохимиков удалось выделить вещество, которое вызывало избыточный сон у животных. По химической природе это оказался мурамил-пептид. Было установлено, что этот класс веществ в организме млекопитающих не синтезируется. Более того, эти вещества были известны в качестве мономерных строительных блоков клеточных стенок бактерий. По-видимому, первым, кому пришла мысль о связи между микробами и сном, был И.И.Мечников. Более ста лет назад он выдвинул идею, что бактериальная флора кишечника и кожи оказывает воздействие на сон. Первой реакцией, которую наблюдали исследователи, когда они заражали кролика бактериями, было, как и ожидалось, подавление парадоксального сна и увеличение медленноволнового сна, который продолжался несколько часов. Хорошо известна повышенная сонливость у больных инфекционными болезнями. Какие процессы происходят в инфицированном организме? На первой стадии макрофаги поглощают бактерии (клеточный фагоцитоз, открытый И.И.Мечниковым). Вторичный ответ состоит в том, что при стимуляции бактериями или продуктами их распада макрофаги выделяют особые вещества белковой природы, называемые цитокинами.Они образуются в глиальных клетках мозга и участвуют в усилении и регуляции иммунного ответа, а также и в других физиологический процессах. Если вводить крысам или кроликам один из цитокинов, например интерлейкин-1, у них отмечаются изменения сна, подобные тем, которые наблюдали при инфекции -- увеличение длительности медленного сна,

В настоящее время есть серьезные основания предполагать участие интерлейкина-1 в естественном сне. Дело в том, что мурамил-пептиды, постоянно образующиеся в организме (так как в кишечнике постоянно происходит разрушение бактериальных клеток), заставляют глиальные клетки головного мозга- астроциты- образовать информационную РНК для синтеза интерлейкина-1,находящегося в нейронах гипоталамуса. Повреждение этой области вызывает сон, а простагландин Е2-гормон гипофиза подавляет сон. Количество интерлейкина-1 колеблется параллельно циклу «сон-бодрствование», а после лишения сна уровень его в плазме крови повышается. У здоровых людей его содержание достигает пика в начале медленного сна.

Глава 3. Физиологическая характеристика сна

Бодрствующий человек активно взаимодействует с окружающей средой, отвечая на внешние раздражения адекватными реакциями. В состоянии сна эта связь с окружающим миром в значительной степени ослабляется, хотя и не исчезает полностью. Спящий человек может проснуться под действием внешних раздражителей, особенно имеющих для него важное значение. Так, мать мгновенно пробуждается, услышав плач ребенка, хотя может спокойно спать под гораздо более сильный уличный шум. Следует, однако, помнить, что этот шум, как и любой другой, отрицательно влияет на сон, нарушая его глубину, последовательность фаз и тем самым ухудшая общее самочувствие. Следовательно, спальню нужно, насколько это возможно, изолировать от внешних раздражителей.

Ни при бодрствовании, ни во сне сознание не работает на неком постоянном уровне. Степень направленного вовне внимания и бодрствующего, и спящего человека значительно меняется, в связи с тем сон подразделяют на несколько четко очерченных стадий. Самым старым и простым показателем его глубины служит пороговая сила раздражения, необходимая для пробуждения. Она тем больше, чем глубже сон.

В настоящее время для оценки глубины сна обычно используют ЭЭГ. По особенностям электроэнцефалограммы, исходя из общепринятых стандартных критериев, выделяют четыре или пять его стадий[4].

На рис.3 видно, что в состоянии расслабленного бодрствования преобладает Альфа-ритм с изменчивой амплитудой. В стадии А сна он постепенно исчезает, и между его эпизодами появляются все более длительные интервалы с очень мелкими бета -волнами. Это соответствует переходу от бодрствования ко сну, причем многие авторы относят стадию А еще к бодрствованию. Для стадии В (засыпание и самый поверхностный сон) характерны бета-волны.

В конце ее над прецентральной областью мозга можно записать высокоамплитудные «вертекс-зубцы» длительностью 3-5 с. Они предвещают наступление стадии С (поверхностный сон). После их появления спящий человек уже не различает слабые внешние раздражители. Характерной особенностью биоэлектрической активности мозга в этой фазе служат веретенообразные всплески гамма-ритма («сонные веретена») и К-комплексы. В стадии D (умеренно глубокий сон) регистрируются быстрые дельта-волны частотой 3,0-3,5 Гц, а в стадии Е (глубокий сон)-медленные (синхронизированные) колебания, представляющие собой почти исключительно крайне ' медленные дельта-волны (частотой 0,7-1,2 Гц), на которые эпизодически накладываются мелкие альфа-волны[16].

Перед пробуждением спящий человек обычно проходит через еще одну, особую фазу сна, характеризующуюся десинхронизацией ЭЭГ (как в стадии В) и эпизодами быстрых движений глаз (БДГ). Их можно наблюдать со стороны через сомкнутые веки спящего или записывать методами электроокулографии (см. кривую ЭОГ на рис. 2). БДГ настолько характерны для данной фазы, что ее называют сном с БДГ. Остальная мускулатура в этот период, как и во время глубокого сна, практически атонична, если не считать иногда возникающих судорожных сокращений мышц лица или пальцев (см. ЭМГ на рис.2).

Порог пробуждения в БДГ-фазе сна примерно такой же, как и во время глубокого сна, однако ЭЭГ сходна с записываемой при бодрствовании или переходе ко сну, поэтому БДГ-сон получил также название парадоксального, или десинхронизированного. Все прочие фазы вместе взятые часто называют синхронизированным или медленноволнояым сном (сном без БДГ). Такое разделение справедливо еще и потому, что сновидения, очевидно, возникают главным образом во время сна с БДГ.

На протяжении ночи последовательность стадий сна повторяется в среднем три-пять раз. Как правило, максимальная его глубина при каждом таком цикле убывает к утру, когда стадия Е уже не достигается или становится очень короткой. В норме БДГ-сон повторяется примерно через каждые 1,5 ч и длится в среднем 20 мин, причем с каждым разом все больше.

Все эти циклические колебания глубины сна либо не влияют на циркадианные ритмы вегетативных параметров (например, температуры тела), либо вызывают временные изменения последних (см., например, кривые частоты сокращений сердца и дыхания на рис.4. Такие отклонения особенно выражены в БДГ-фазы сна. Некоторые реакции спящего человека наблюдаются только в это время.

С возрастом соотношение между временем бодрствования и сна, а также между фазами БДГ-и «неБДГ».сна претерпевают характерные изменения. Основная тенденция постепенное уменьшение общей продолжительности сна и значительное снижение в нем доли БДГ-фазы (рис.5). Последовательность и длительность остальных фаз, не указанных на рис.5, у грудных и маленьких детей также иные, чем у взрослых[18]. Значительная доля БДГ-фазы в самом раннем возрасте наводит на мысль, что этот сон, сопровождающийся повышенной активностью нервных клеток (такая же десинхронизация ЭЭГ, как и при сосредоточении внимания играет важную роль в онтогенетическом развитии ЦНС: поскольку грудные дети получают гораздо меньше информации об окружающем мире, чем взрослые, их сновидения обеспечивают внутреннюю стимуляцию, компенсирующую недостаток внешней.

Глава 4. Нарушение цикла «сон-бодрствование»

Некоторые виды нарушений сна затрагивают не только (или даже не столько) самого спящего, но и окружающих его людей. Известный пример-храп, возникающий у человека, когда во сне обычно лежа на спине, он дышит открытым ртом, и его язык западает в глотку. Иногда это сопровождается сонными апноэ (спонтанной остановкой дыхания), чреватыми смертельным исходом. Бруксизм (скрежетание зубами во сне) обычно также беспокоит не столько самого страдающего этим нарушением, сколько окружающих (хотя, в конечном счете, зубы и ткани челюстей могут повреждаться). Причины его неизвестны. Возможно, это рудиментарный рефлекс, соответствующий заточке зубов, наблюдаемой у животных.К нарушениям иногда относят сноговорение, однако, как указывалось выше, его следует скорее рассматривать как безвредное проявление психической деятельности спящего.Снохождение (сомнамбулизм) также нельзя считать патологией. За исключением редких несчастных случаев, оно совершенно безобидно. Снохождение наблюдается в любом возрасте, хотя наиболее распространено у детей и молодых людей. Глаза сомнамбулы широко открыты, а взгляд устремлен вперед - как бы в пустоту. Внешние раздражители не вызывают у него никаких реакций. Движения человека угловатые и неуклюжие. Как уже говорилось, снохождение возникает преимущественно во время глубокого медленного сна (стадии 3 и 4),когда сновидения редки, поэтому его нельзя считать двигательным проявлением сновидений. Сомнамбулизм считают особой формой бодрствования, при которой преобразование сенсорной информации в двигательные акты, в общем, сохраняется, однако сознание отключено [3].Ночное недержание мочи (энурез) встречается у 10% детей старше двух лет и практически всегда в фазе медленноволнового сна.Соответственно, если ребенка разбудить сразу же после мочеиспускания, сознание его спутано, он дезориентирован и не может вспомнить никаких сновидений. Причины энуреза неизвестны; здесь предполагают как физиологические, так и психологические факторы. У детей (главным образом 3-8 лет и лишь в редких случаях после пубертатного периода) встречаются ночные страхи. Спящий ребенок внезапно садится в постели и начинает кричать, как бы глядя на что-то широко открытыми глазами. Лицо его бледное и покрытое потом, дыхание затруднено.Вскоре он просыпается, осознает окружающее, успокаивается и вновь засыпает. Нечто подобное встречается у взрослых; это кошмары. Особая их разновидность - сонный ступор при пробуждении или засыпании. В течение короткого периода человек совершенно не может двигаться. Часто такой ступор наступает на фоне ясного сознания и вызывает не столько испуг, сколько ошеломление. Однако при этом состоянии могут наблюдаться пугающие галлюцинации; например, движется что-то, на груди лежит камень или кто-то наваливается сверху. Если в такой момент с "человеком заговорить или дотронуться до него, все симптомы исчезают. Около 15% взрослых людей страдают бессонницей. При этом им кажется, что они не спят или спят слишком мало. Такое субъективное ощущение «недосыпания» не обязательно означает действительный недостаток сна и его пагубные последствия для здоровья. Специальные исследования показали, что жалующиеся на бессонницу спят больше, чем сами осознают. Более того, как выяснилось в опытах с лишением сна, хотя при полном его отсутствии и могут возникать непродолжительные физические и психические расстройства, сокращение времени сна, например, до 4-5 ч в сутки в течение многих недель, если и сказывается на работоспособности и самочувствии, то лишь в минимальной степени. Таким образом, «бессонница», не сопровождающаяся значительным укорочением общего периода сна в течение длительного времени, по имеющимся данным, вовсе не обязательно угрожает здоровью[7].

Существует определенная вероятность того, что люди с расстройством сна представляют собой особую группу населения с повышенной чувствительностью к собственному сну; они могут более резко и негативно реагировать на любую нехватку сна, чем другие люди. В соответствии с одной гипотезой, в организме таких людей функциональная активность сохраняется повышенной даже после засыпания. Вследствие чего объективно наступающий сон не осознается ими как таковой. Наиболее яркий пример таких людей это больные с депрессией или тревогой, у которых бессонница может быть симптомом психологических нарушений более общего характера.

Таким образом, причины нарушений сна весьма различны.

1.Наиболее частой причиной опрошенные называли невозможность выкинуть мысли из головы.

2.В других случаях сон может нарушаться из-за болезни: больной не может заснуть из-за болей.

3.У здоровых людей сон часто нарушается из-за внешних причин.

4.Наконец, нужно указать на погоду как на фактор, способствующий бессоннице, хотя эти два явления и не всегда легко связать.

5.Ночной сон зависит также и от того, как вы провели предшествующие вечерние часы. Нежелательными являются значительные физические и умственные нагрузки перед сном, а также обильная пища, особенно если она принимается вместе с алкоголем, кофе и никотином[3].

Нарколепсия-это нарушение бодрствования, характеризующееся дневными приступами непреодолимого сна. Для этого заболевания весьма вероятна наследственная предрасположенность. Самый удивительный симптом нарколепсии-это неудержимое засыпание, возникающее несколько раз в день. После короткого сна больной просыпается, чувствуя себя свежим и бодрым. У таких больных не только бодрствование, но и ночной сон серьезно нарушен. Может возникать мышечная слабость (катаплексия - так ее называют в медицине). Возникает при сильных эмоциональных переживаниях, таких, как гнев, плач, хохот. Другое явление, когда больные не могут двигаться, независимо от того, находятся они в начале приступа или на выходе из него; они чувствуют себя парализованными в течение некоторого периода (от нескольких секунд до нескольких минут), сопровождающегося сильным чувством тревоги. От внешнего прикосновения этот симптом может исчезнуть[10].

Характерные черты приступов засыпания и сопутствующие симптомы свидетельствуют о нарушении баланса между парадоксальным сном и бодрствованием, которое недостаточно отдифференцировано от парадоксального сна.

Рассмотрим другую форму нарушений сна. Гиперсомния-больной страдает от избыточной сонливости в дневное время. С большим трудом просыпается утром и с трудом удерживается чтобы снова не заснуть. Весь день он находиться в полусонном состоянии.

Причина нарколепсии и гиперсомнии не известна. Но больные получают в основном успешное медикаментозное лечение.

Существует много нарушений цикла сна и бодрствования, приносящих дискомфорт как самому спящему так и окружающим его людей.В основном все нарушения достаточно быстро излечимы.

Глава 5. Значение сна для психической деятельности человека

Значение сна в жизнедеятельности человека очень велико. Не даром, ведь, природа распорядилась так, что треть своей жизни мы проводим во сне. Сделанные наукой в последние десятилетия открытия дают этому убедительное подтверждение.

Как уже отмечалось, психическая деятельность во сне не прекращается, а лишь перестраивается и начинает выполнять другие, по сравнению с дневными, функции.

Так, например, деятельность экстероцептивных сенсорных систем во время сна резко ослабевает, в то время как энтероцептивные ощущения обостряются. Многие из “ночных” психических функций не изучены или до конца не поняты и до сих пор, но многое уже прояснилось и получило экспериментальное подтверждение.

Так, например, в результате экспериментальных исследований выяснилось, что сон играет важнейшую роль в протекании процессов памяти, мышления, особенно творческого. Было установлено, что во время сна происходит перевод накопленной за день информации из кратковременной памяти в долговременную. В результате этого, заучивание перед сном гораздо эффективней, нежели после пробуждения[1].

О значении сна в творческой деятельности наглядно свидетельствует большое количество произведений искусства, созданных под влиянием образов пришедших автору во сне, а также научных открытий, получивших окончательное оформление именно во сне.

Большое значение для человека имеет также и один из самых загадочных и, до сих пор, малоизученных феноменов нашей психики - сновидение. Прежде всего, интерес вызывает его значение с клинической точки зрения.

Саначало, стало известно, что некоторые образы сновидений могут сигнализировать о болезни.

Механизм этого явления достаточно прост. Известно, что импульсации пораженного органа начинает изменяться задолго до проявления первых симптомов заболевания. Но днем эти изменения не ощущаются, т. к. они заглушаются большим потоком внешней информации. Ночью же, когда приток ее резко ограничивается, образы, вызванные влиянием патологических импульсов на определенные зоны коры, предъявляются человеку в виде сновидений. Подробный анализ этих сновидений опытным клиницистом, отлично знающим этиологию, клинику, а что самое главное, генез заболевания, позволяет выявить, а возможно даже и предотвратить многие заболевания. Особую ценность этот метод имел бы при диагностике и лечении трудно поддающихся или считающихся неизлечимыми заболеваний, особенно онкологических[2].

Другой важнейшей функцией сновидения можно считать тот факт, что некоторые из них, являясь, своего рода, виртуальной реальностью, позволяют за счет отключения сознания имитировать удовлетворение потребностей. Это способствует разрядке во сне эмоционального напряжения, связанного с подавлением этих потребностей в бодрствующем состоянии.

О важнейшей роли сна не только для поддержания нормальных условий протекания психической деятельности человека, но и для его здоровья и жизнедеятельности в целом, говорят опыты по лишению испытуемых сна на длительное время. Первые опыты, на щенках, были проведены Манассеиной еще в конце XIX века. Через 4 -6 дней животные погибали. При их вскрытии, в мозге обнаружилось кровоизлияние. Взрослые собаки не погибали, но у них обнаруживались изменения в лобных долях мозга. Через пол века эти же данные подтвердил Клейтман. При дальнейшем исследовании, у кроликов при лишении сна были обнаружены грубые нарушения в стволе головного мозга и в спинном мозге[13].

Первые сообщения о подобных опытах над людьми относятся к 1896 г., когда Американские исследователи Патрик и Гилберт изучали трех добровольцев, не спавших 90 часов. К этому времени у испытуемых сопротивление желанию уснуть было исчерпано. Их силы восстановились после 12 часового сна.

В двадцатых годах XX столетия серию исследований на 35 испытуемых провел Клейтман в чикагском университете. Добровольцы не спали примерно трое суток. Дальнейшие эксперименты Освальда, Вильямса и др. показали, что испытуемые могут находиться без сна и значительно более долгий срок. Так, например, в 1959 году появились сообщения о лишении сна в течение 7 суток, затем о том, что 32 летний Питер Траб провел без сна 200 часов, а 18 летний студент Ренди Гарднер не спал 264 часа[14].

У всех обследованных лишение сна сопровождается однотипными нарушениями: нарастает эмоциональная неуравновешенность, утрачивается корковая бдительность, нарастает утомление, появляется желание изменить окружающую обстановку, возникает суетливость, ненужные резкие движения, человека начинают посещать нереальные идеи, появляется ощущение сдавления головы, засорившихся глаз. В результате последнего, зрение становится расплывчатым, а также теряется глубинное зрение, кажется, что колеблется пол. Через 90 часов появляются галлюцинации, короткие сновидения переплетаются с реальностью. Через 100 часов умственные задачи испытуемыми практически не выполняются. На 170-ом часе начинает проявляться дисперсонализация. К двухсотому часу испытуемые уже чувствует себя жертвой некоего садистского заговора и проявляет яркое психомоторное возбуждение[2].

Несмотря на то, что длительное бодрствование приводит к столь тяжелым последствиям, 12 - 14 часовой сон снимает все эти патологические проявления. Беря во внимание этот, а также вышеприведенные факты, трудно не согласиться с теми исследователями, которые, если и не опровергали, то, во всяком случае, ставили под сомнение представления о первичности бодрствования, а сна лишь, как состояния покоя и накопления сил. Необходимо признать, что сон не менее важное функциональное состояние организма, чем бодрствование, и что для того, чтобы обеспечить нормальные условия протекания психической деятельности и крепкое физическое здоровье, необходимо гармоничное их сочетание.

Заключение

Поскольку проблемы исследования сна находятся в той области научных исследований, где каждое новое открытие является не только ответом на поставленную исследователем задачу, но и ставит все новые вопросы и открывает новые направления для дальнейших исследований, дать более или менее подробный отчет на эту тему в короткой работе не представляется возможным. Именно поэтому в настоящей работе освещены лишь те представления о механизмах сна, которые, выдержав проверку временем и многократное экспериментальное подтверждение, стали уже классическими. Но, несмотря на это, необходимо отметить, что за последние десятилетия в изучении природы и механизмов сна был сделан прорыв, причем не только физиологами и психологами, но и представителями других, относительно новых смежных наук: кибернетики, квантовой психологии, хронобиологии и др.

Так, например, в настоящее время, не подлежит ни какому сомнению важная роль в механизме регуляции сна и бодрствования, открытых хронобиологией биоритмов - суточных ритмов. В ходе исследований было установлено, что человек не рождается с суточным ритмом, а постепенно его заучивает. Так, например, у новорожденных отмечаются часовые ритмы: половину часового цикла ребенок проводит неподвижно, а половину в движении. Постепенно ритм перестраивается, и период относительной неподвижности составляет восемь часов и приходится на ночь. Этот цикл был назван циркадным (от лат. Cirka dien - вокруг дня). Он характеризуется закономерной сменой интенсивности физиологических обменных процессов, совершаемых в организме.

Дальнейшие исследования показали, что циркадианный ритм является строго индивидуальным и отличается большой устойчивостью. У ряда людей вообще не проявляется приспособление к меняющимся условиям жизни, у других же он может быть сдвинут путем систематической тренировки.

Множество интереснейших открытий, раскрывающих “тайны” сна, было сделано учеными при изучении гипнотических состояний человека, патологических форм сна, состояния пассивного бодрствования. Не меньший интерес представляют, сделанные за последние годы открытия при изучении природы и физиологии сновидений. А в самое последнее время ученые обратили наконец-то свое внимание на издавна интересующий человека, но относимый наукой в сферу проблем, если не эзотерических, то, по крайней мере, метапсихологических, феномен так называемого “осознанного сновидения”. И хотя не все из последних открытий в области сна можно считать фундаментальными, многие из них противоречивы, а некоторые даже и сомнительны, но, тем не менее, современные направления научных исследований и темпы научно-технического прогресса дают возможность предположить, что дальнейшее изучение механизмов сна, в течение довольно продолжительного времени, будет весьма плодотворным, и приведет еще не к одному крупному открытию в области физиологии и психологии.