Сон как измененное состояние сознания

У человека нарушение деятельности любого из этих «центров бодрствования» не может быть скомпенсировано за счет других, несовместимо с сознанием  и приводит к коме.

Казалось логичным предположить, что если в мозге есть «центры  бодрствования», то должен быть и «центр сна». Однако детальное изучение свойств  нейронов показало, что дело обстоит  по-другому.

В разных отделах мозга  разбросаны так называемые тормозные  нейроны, общим для которых является выделение одного и того же химического  посредника – гамма-аминомасляной кислоты, главного тормозного вещества мозга. Все эти нейроны представляют собой единый тормозной механизм, «встроенный» в систему «центров бодрствования». Механизм этот действует по принципу положительной обратной связи: стоит только активирующим нейронам по каким-то причинам ослабить свою активность, как тормозные нейроны «включаются» и ослабляют ее еще более. Так развивается процесс постепенного «углубления» сна.

Эксперименты на лабораторных животных показали, что если в бодрствовании, в состоянии тонической деполяризации, характер разрядов отдельных клеток коры мозга высоко индивидуализирован, то по мере углубления сна он коренным образом изменяется – близлежащие  нейроны начинают «хором» разряжаться. При этом условия для переработки  информации в мозге резко ухудшаются. Эти измерения хорошо отражают известные  данные об отключении сенсорных систем и постепенном торможении психической  активности по мере углубления сна  у человека.

Если состояние нервных  клеток во время бодрствования можно  описать как состояние тонической деполяризации, то обычный, или ортодоксальный, сон (а в данном случае речь идет именно о нем) является состоянием «тонической  гиперполяризации» – направление перемещения основных ионных потоков, формирующих потенциал мембраны нейрона и участвующих в проведении нервного импульса (катионов натрия, калия, кальция, анионов хлора), а также важнейших макромолекул меняется в этом случае на противоположное. Таким образом, в состоянии сна происходит восстановление мозгового гомеостаза, нарушенного в ходе предшествующего многочасового бодрствования.

Это означает подтверждение  старого, как мир, но почему-то забытого правила: без хорошего сна не может  быть хорошего бодрствования. Периоды  тонической деполяризации и гиперполяризации должны периодически сменять друг друга для сохранения постоянства внутренней среды головного мозга и обеспечения нормального функционирования коры – субстрата высших психических функций человека.

Процесс постепенного «углубления» наступившего обычного сна развивается  до определенного предела – пока не срабатывает некий «переключатель»  и вся система не перебрасывается  в другое состояние. Таким состоянием может быть либо пробуждение, либо наступление  фазы парадоксального сна.

У большинства животных периоды сна и бодрствования  на протяжении суток сменяют друг друга несколько раз, и в этом случае наступление фазы парадоксального  сна обычно предшествует пробуждению. У человека периоды обычного и  парадоксального сна в норме  несколько раз подряд сменяют  друг друга без наступления пробуждения.

Первое описание этого  состояния – состояния «сна с  быстрыми движениями глаз» – было сделано почти полвека назад  американским физиологом Н.Клейтманом и его аспирантами Ю.Азеринским и В.Дементом. Позже огромный вклад в изучение этого явления внес Мишель Жуве. Ему же принадлежит сама формулировка понятия «парадоксальный сон».

В отличие от обычного сна  сон парадоксальный имеет ярко выраженную активную природу. В этом состоянии  в мозг не поступает информация от «входов» (органов чувств) и не подается информация на «выходы» (мышечную систему), однако клетки мозга проявляют чрезвычайную активность.

Получается не сон и  не бодрствование, а, согласно Жуве, особое – третье – состояние организма, характеризующееся действительно парадоксальным сочетанием признаков внешнего покоя с чрезвычайно высокой активацией мозга и переживанием сновидений – как бы активное бодрствование, направленное внутрь. Открытие парадоксального сна и описание связанных с ним явлений совершило настоящую революцию в науке и изменило все представления человечества о природе сна.

Исследования позволили  предположить, что в этом состоянии  интенсивно перерабатывается та информация, которая была получена и сохранена  в памяти в период предшествующего  бодрствования. Кроме того, согласно гипотезе М.Жуве, во время парадоксального сна каким-то образом происходит переброска в нейрологическую память элементов наследственно закрепленных (инстинктивных) схем поведения. Подтверждением этому служат эмоционально окрашенные сновидения у человека, а также обнаруженный М.Жуве со своими сотрудниками и детально исследованный американским ученым Э.Моррисоном феномен демонстрации переживаемых сновидений кошками – после разрушения одной крошечной точки в задней части мозга, снимающей двигательное торможение в состоянии парадоксального сна, можно по характеру движений вполне представить себе, что именно кошка «видит» и что она «делает» во сне (охотится за мышью, убегает от собаки, дерется с соперниками и т.п.).

Запускается парадоксальный сон, как теперь установлено, из четко  очерченного центра, расположенного в задней части мозга, в области  варолиева моста и продолговатого мозга. Химическими передатчиками сигналов расположенных в этом «центре парадоксального сна» клеток служат ацетилхолин и глутаминовая кислота.

В 1980-е годы было обнаружено, что в парадоксальном сне те нейроны  активирующих систем мозга, которые  выделяют передатчики ацетилхолин  и глутамат (они расположены в ретикулярной формации ствола и базальных ядрах переднего мозга), чрезвычайно активны, а нейроны, выделяющие в качестве химических передатчиков моноамины (норадреналин, серотонин и гистамин) выключаются и «молчат».

Этот факт определяет физиологическое  различие между бодрствованием и  парадоксальным сном, а на психическом  уровне – различие между нашим  восприятием внешнего мира и восприятием  мира воображаемого, мира сновидений

Стадии  и фазы естественного сна

ЭЭГ (Электроэнцефалограмма) - запись электрической активности мозга.

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

Средняя продолжительность стадий сна  (в процентах от общей длительности  ночного сна) такова: первая стадия (стадия дремоты, засыпания) – 5-10%, вторая (стадия сонных веретен или неглубокий, поверхностный сон) – 40-50%, третья стадия (или дельта – сон) – 12- 15%, четвертая  стадия (или дельта сон) – 8-12%, пятая  стадия (или быстрый сон) – 17-25%.

Первая стадия является переходной от состояния бодрствования ко сну. При этом на ЭЭГ уменьшается основной ритм бодрствования, т.е. альфа-ритм и  появляются низкоамплитудные медленные  тета— и дельта-волны. Длительность первой стадии обычно не больше 10-15 мин. В конце этой стадии могут появляться короткие вспышки сонных веретен, хорошо видимые на фоне медленноволновой активности. Однако пока веретена сна не достигнут длительности 0.5 с, этот период считается первой стадией сна. В поведении эта стадия соответствует периоду дремоты с полусонными мечтаниями и сноподобными галлюцинациями. В эту стадию могут интуитивно появляться идеи, способствующие успешному решению той или иной проблемы.

Вторая стадия занимает достаточно много времени. Наиболее яркой ее чертой является наличие в ЭЭГ  «сонных веретен». Это веретенообразная ритмическая активность с частотой колебания 12-18 Гц. Длительность этих «веретен», хорошо выделяющихся из фоновой высокоамплитудной  ЭЭГ со смешанной частотой колебаний, составляет 0,5 с  и более. С появлением «сонных веретен» происходит отключение сознания; в паузы между веретенами человека легко разбудить.                                         

Третья стадия характеризуется  всеми чертами второй стадии, в  том числе наличием «сонных веретен», к которым добавляются медленные  высокоамплитудные дельта-колебания с частотой 2 Гц и меньше, занимающих от 20 до 50% эпохи записи.

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

Вместе эти две стадия, которые  называются дельта-стадиями, продолжаются чуть больше 26% времени от всего ночного сна. Они составляют основу медленного сна (дельта-сна). Эти стадии, особенно, четвертая — наиболее глубокие стадии сна, характеризующиеся наивысшим порогом пробуждения и самым сильным отключением от внешнего мира, т.е. в этих стадиях разбудить человека достаточно трудно. При пробуждении в этой стадии человек с трудом ориентируется, в наибольшей степени компрессирует время (недооценивает длительность предшествующего сна). Дельта-сон преобладает в первую половину ночи. Именно в это время возникают около 80% сновидений, и именно в этой стадии возможны приступы лунатизма и ночные кошмары, однако человек почти ничего из этого не помнит.

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

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

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

Следует отметить, что парадоксальная стадия сна имеется у многих видов  млекопитающих и даже у некоторых  видов птиц. Отмечено также, что у  животных доля парадоксального сна  имеет тенденцию увеличиваться  с увеличением степени развития коры. Однако парадоксальный сон у  животных и человека протекает по-разному. Человек в парадоксальном сне неподвижен (двигаются только глаза). У животных двигаются усы, уши, хвост, подергиваются лапы, происходят мигательные и сосательные движения, а у собак слышны даже повизгивания.

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