Сон, как одно из функциональных состояний

Сон - физиологическое состояние, которое характеризуется потерей активных психических связей субъекта с окружающим его миром. Сон является жизненно необходимым для высших животных и человека. Почему мы останавливаемся подробно именно на этом функциональном состоянии ЦНС? Во-первых, существует много заболеваний, для которых характерны нарушения сна, во-вторых, сон может быть лечебным и профилактическим фактором. Любое функциональное состояние характеризуется по нескольким признакам: изменения на ЭЭГ, мышечный тонус, вегетативные проявления.

Идентификацию сна, его фаз и стадий физиологи проводят на основе общепринятых, так называемых полиграфических, критериев, полиграмм - электроэнцефалограммы (ЭЭГ), электромиограммы (ЭМГ), электроокулограммы (ЭОГ).

Засыпание обычно начинается с появления вместо альфа-ритма, свойственного спокойному бодрствованию (частота 8-12 Гц),  тета-волн, (частота 3-7 Гц)  это первая стадия сна – дремота.

Вторая стадия характеризуется появлением на ЭЭГ сонных веретен (билатеральные «острые волны») и К-комплексов (частота 12-15 Гц) –  эта стадия поверхностного, легкого сна.

В третьей стадии сонные веретена сочетаются с дельта волнами (частота 0.5 – 2 Гц), в третьей стадии дельта волны на ЭЭГ составляют не менее 50%. Это стадия глубокого сна.

Четвертая стадия –  на ЭЭГ регистрируются только  дельта волны без веретен, для этих волн характерна самая высокая амплитуда и самая низкая частота 0.5 – 2 Гц. В этой стадии наблюдается самый крепкий сон, он так и называется – дельта сон, или медленноволновой - глубокий сон. Как видим, на ЭЭГ фиксируется в это время максимальная амплитуда и минимальная частота, следовательно, максимальная синхронизация активности нейронов. Именно во время этой фазы сна наблюдаются самые значительные изменения в состоянии организма, характерные для медленноволнового сна: падает тонус скелетных мышц, и человек длительное время может сохранять одно положение тела. Снижается частота сердечных сокращений, артериальное давление, частота дыхания, температура тела, уменьшается секреторная и двигательная активность кишечника и темп метаболизма в целом. При этом ритм дыхания и работы сердца становится более равномерным. Во время этой стадии труднее всего разбудить человека, потому что увеличиваются пороги сенсорной чувствительности. При пробуждении во время самого глубокого сна человек с трудом ориентируется, теряется во времени, долго приходит в себя.

Рисунок 6. ЭЭГ человека в период бодрствования и сна

1 преобладание альфа-ритма,  2 появление тета-волн,  3 появление сонных веретен и К-комплексов,  4 дельта-волны,  5 парадоксальная фаза сна

"41 Аэродинамические коэффициенты профиля" - тут тоже много полезного для Вас.

Четвертая стадия сменяется пятой, которая рассматривается отдельно, как совершенно другой вид сна – БДГ сон, потому, что в это время можно наблюдать  быстрые движения глаз под закрытыми веками. Эта фаза получила еще и название парадоксального сна. Первый период БДГ, наступающий примерно через девяносто минут после засыпания, -  самый короткий, он обычно длится от пяти до десяти минут. По мере продолжения нашего путешествия через ночь длительность каждой последующей фазы БДГ возрастает. Самая длинная из них, которая может занимать более получаса, наступает утром, как раз перед пробуждением. Всего за ночь у здорового взрослого человека при 7-8 часовом сне происходит смена 4 – 6 циклов сна. В первую половину ночи преобладает дельта сон, во вторую происходит удлинение фазы парадоксального сна, длительность дельта сна уменьшается. В норме пробуждение происходит во время фазы парадоксального сна.

Во время парадоксального сна на ЭЭГ фиксируется ритм, характерный для активного бодрствования, вегетативная нервная система, судя по уровню АД, частоте дыхания, уровням некоторых гормонов, переживает настоящую бурю. Повышение активности вегетативной нервной системы выражено настолько, что возможно появление сердечной и дыхательной аритмии. Однако скелетные мышцы практически парализованы, полностью расслаблены, лишь в некоторых мелких мышцах могут наблюдаться подергивания. Именно за это противоречие между картиной активного бодрствования на ЭЭГ и полным параличом скелетной мускулатуры БДГ- сон получил название парадоксального. Глазные яблоки совершают быстрые движения под сомкнутыми веками, именно в это время человек видит сны. Если разбудить спящего во время БДГ- сна, то в 90% случаев он расскажет о ярком сновидении, причем точность деталей будет существенно выше, чем при пробуждении во время медленного сна. Важной особенностью БДГ- сна является еще большее увеличение порогов сенсорной чувствительности. Если во время медленного сна они увеличиваются на 30 – 40%, то во время БДГ сна на 400%, организм практически не воспринимает раздражителей окружающей и внутренней среды.

Парадоксальная стадия сна характерна не только для человека, но и для млекопитающих и птиц. У взрослого человека на БДГ сон приходится 15 – 20% всего сна, у новорожденных до 80%.

На сегодня стало понятно, что необходимым и достаточным признаком сна можно считать ритмичность, т.е. чередование определенных физиологических признаков (полиграфических картин), позволяющих отличить нормальный   сон от монотонных "сноподобных состояний". Соответственно и критерием "нормальности" сна служит циклическое чередование стадий 1-2-3-4 медленного сна, которое завершается парадоксальной фазой. На основе такого подхода современное определение сна звучит следующим образом: это "особое генетически детерминированное состояние организма человека (и теплокровных животных, т.е. млекопитающих и птиц), характеризующееся закономерной последовательной сменой определенных полиграфических картин в виде циклов, фаз и стадий".

  Что же лежит за этим циклическим чередованием? Каково назначение           каждой из двух фаз сна? В физиологии для понимания функций  отдельного органа применяют классический метод разрушения: если повредить или удалить данный орган, то, зная последствия и адекватно истолковывая их, можно выяснить его роль. Подобный подход используют и в отношении сна: не давать испытуемому или подопытному животному спать в течение некоторого времени и посмотреть, что при этом   меняется в организме и поведении. Впервые такие опыты выполнила более 100 лет назад русская ученая М.М. Манасеина (1843-1903), которая стала основоположником "науки о сне" - сомнологии.  В нашем столетии в экспериментах на животных и в наблюдениях за здоровыми людьми неоднократно пытались выяснить, к чему приводит лишение сна (депривация). Однако лишь с использованием электроэнцефалографии такие попытки получили научное обоснование. Исследования последних лет на людях дали до некоторой степени парадоксальные результаты: депривация в течение одних или нескольких суток наиболее мягким, щадящим способом не приводила к серьезным нарушениям в организме и психике субъектов. Наблюдалась лишь повышенная сонливость, утомляемость, раздражительность, рассеянность. Казалось, что главный результат лишения сна - нарастающая потребность в нем! Естественно, подобные работы на людях не могут длиться более 2-3  суток;  поэтому последствия длительного лишения сна изучают только в  опытах на животных. Так, в 80-е годы группа американских  специалистов (А. Речшаффен и сотрудники) получила принципиально важные результаты. Как показали эксперименты, если при первых признаках сна на ЭЭГ (появление сонных веретен и дельта-волн) животных будить, то наступает временное "дробление" сна на очень короткие периоды и его пространственная "локализация", когда сон  протекает в отдельных участках мозга. Подобный феномен описан в опытах на обезьянах. Другая группа исследователей наблюдала чередующийся однополушарный медленный сон у дельфинов и ушастых тюленей.  Сопоставив эти результаты с некоторыми другими данными по хронической депривации, исследователи пришли к неожиданному выводу: полностью исключить медленный сон в принципе невозможно.

Совершенно противоположные результаты получены в отношении парадоксального сна. Опыты Речшаффена и сотрудников продемонстрировали, что, какой бы вид депривации сна ни проводился (тотальное лишение сна, избирательное лишение медленной или  парадоксальной фазы), в результате всегда критично угнетение именно парадоксального сна. Рано или поздно оно приводит к одним и тем же драматическим последствиям (изменению внешнего вида, поведения, состояния внутренних органов), которые через несколько "бессонных" недель завершаются неизбежной гибелью животных. Характерно, однако, что непосредственной причины их гибели обнаружить не удалось. Интересно, что у крыс наблюдалось резкое падение амплитуды ЭЭГ после хронической депривации, которое возникало каждый раз примерно за сутки до гибели животного. Если на этом фоне эксперимент  прекращался, то крыса уже не могла заснуть и амплитуда ЭЭГ не восстанавливалась; смерть все равно наступала в течение суток. Следовательно, это падение амплитуды ЭЭГ указывало на какое-то необратимое нарушение работы мозга, вызванное лишением парадоксального сна. Если же опыт прекращался на позднем этапе  депривации, но до наступления этого критического момента, то  наблюдалась мощная "отдача" только парадоксального сна, независимо  от того, какой вид депривации применялся - лишение всего сна,   парадоксального или медленного. Таким образом, опыты с длительным лишением сна у лабораторных животных еще раз показывают, что сон включает два принципиально различных состояния организма - медленноволновую и парадоксальную фазы.