6.3 Значение сна для организма

Согласно И.П. Павлову, сон – охранительное торможение, предотвращающее переутомление и истощение нервных клеток. В этом его основная биологическая роль. Экспери­ментально доказано, что взрослые собаки, лишенные сна, погибают за 2 – 3 недели. Если сна лишали щенков, их гибель наступала через 4—6 дней. Ограничение сна чело­века в течение 116 ч сопровождалось нарушением поведения, по­вышением раздражительности, психическими расстройствами. Наиболее значительно меняется поведение человека при лише­нии его медленного сна, т.к. возникает повышенная возбудимость. Вскрытие животных, погибших в результате лишения сна, показало кровоизлияния в коре больших полушарий, в ство­ловой части головного мозга и в спинном мозге.

Сон имеет огромное значение для процессов обмена веществ и энергии. Есть предположение, что медленный сон способствует восстановлению внутренних орга­нов, поскольку именно в эту фазу сна через гипоталамус либерины воздействуют на ги­пофиз, в результате чего освобождается гормона роста соматотропин, участвующий в синтезе тканевых белков.

Парадоксальный сон восстанавливает пластические свойства нервных клеток головного мозга, усиливает процессы в клетках нейро­глии, за счет которых нейроны обеспечиваются питательными веществами и кислородом. Только во время медленного сна из гипоталамуса в кровь выбрасывается соматотропин, участвующий в биосинтезе белков в периферических тканях. Биосинтез белков и РНК нейро­нов интенсифицируется во время парадоксального сна. Е. Хартманом отмечено, что мало спящие люди (в пределах 7 – 8 ч в сутки) хо­рошо приспособлены к жизни, быстрее и легче решают возникающие психологиче­ские проблемы. Долго спящие люди обременены конфликтами и более разносторонни в своих интересах. Предполагают, что оптимальная продолжительность потребность медленного сна для всех примерно одинакова, а потребность в быстром сне индивидуальна.

Большое значение сна заключается в том, что он способствует усвоению информации. В своих работах Ф. Крик показал, что во время парадоксального сна из памяти исключается вся второ­степенная информация. Предлагались различные устройства и методики, якобы позволяющие людям обучаться во сне, не затрачивая особых усилий. Однако, эксперименты показали, что информация, предъявляемая для усвоения во время сна, не запоминается, если только на ЭЭГ во время или после этою не появляется альфа-ритм (т.е. если человек не просыпается). Из всех проявлений активности мозга во время сна запоминается лишь последнее сновидение. При этом сон способствует закреплению изученного материала. Экспериментально подтверждено, что заучивание какой-либо инфор­мации перед сном через 8 ч облегчает ее припоминание и воспроизведение. Запоминание улучшается после мед­ленного сна. Заученный материал лучше воспроизводится после первой половины ночи, чем после второй, когда обычно преобладает па­радоксальный сон и почти отсутствует глубокий медленноволновой сон. Роль парадоксального сна в запоминании пока не выяснена.

Сон — это приспособление организма к изменению освещенно­сти в течение суток (день — ночь). Организм способен заранее подготовиться к ожи­даемому воздействию со стороны окружающего мира. Активность всех систем организма снижается в определенные часы согласно усвоенному режиму труда и отдыха. К моменту пробуждения и в начале бодрствования актив­ность органов и систем возрастает и соответствует уровню пове­денческих реакций.

Механизмы бодрствования и сна изучались многими исследователями. Предполагают, что переход от бодрствования ко сну происходит двумя путями. С одной точки зрения, механизмы, поддер­живающие состояние бодрствования, постепенно «утомляются». В таком случае, сон — пассивное явле­ние, следствие снижения уровня бодрствования. С другой точки зрения, существует активное торможение механизмов, обеспечивающих бодрствование (активная и пассивная теории сна). И. П. Павлов выделял два механизма развития сна, которые подтверждают обе точки зрения.

С одной стороны, сон возникает как явление охранительного торможения в результате сильного и длительного раздражения какого-либо отдельного участка коры больших полушарий. С другой стороны, сон возникает как результат внутреннего торможения, т. е. ак­тивного процесса формирования отрицательного условного рефлек­са.

Важную роль в регуляции цикла сон — бодрствование играет ретикулярная формация ствола мозга, где находится множество диффузно расположенных нейронов, аксоны которых идут по­чти ко всем областям головного мозга, кроме неокортекса. Ученые Г. Моруцци и Н. Мэгун, проводившие эксперименты на кошках в середине ХХ века, обнару­жили, что высокочастотное электрическое раздражение ретикулярной формации у спящих кошек мгновенно их пробуж­дает. При этом повреждения ретикулярной формации вы­зывают постоянный сон, напоминающий коматозное состояние.

В настоящее время распространены гуморальные, нервные теории и информационная теория сна.

Вначале возникли гуморальные теории сна. Фактор сна, лишенный видовой специфичности, был выделен из ликвора коз, которых лишали сна. Согласно гемодинамической теории сна, его наступле­ние связано со снижением кровотока в мозге или с его усиле­нием. Современные экспериментальные исследования показали, что в течение сна дей­ствительно происходит колебание кровенаполнения мозга. Р. Ле­жандр и X. Пьерон считали, что сон возникает в результа­те накопления токсических продуктов обмена вследствие утомле­ния. В эксперименте собакам долгое время не давали спать, а за­тем их забивали и экстрагировали вещества из мозга. Эти вещества вводили дру­гим собакам, и у них развивались признаки крайнего утомле­ния, а затем наступал глубокий сон. То же самое происходило в том случае, если производился перенос сыворотки крови или спинномозговой жидкости.

В 1965 г. Ж. Монье использовал препарат с перекрестным кро­вообращением у двух кроликов. Кровь от мозга одного кроли­ка попадала в туловище другого. Если у одного из кроликов вызывали сон искусственным раздражением определенных структур мозга, второй кролик тоже засыпал. Во время сна в их мозгу было обнаружено избыточное накопле­ние биологически активных веществ — ацетилхолина, гам­ма-аминомасляной кислоты, серотонина. Позднее было установлено, что медленноволновой сон регулируется серотонинэргической системой ядер продолговатого мозга: существует прямая зависимость сна от общего уровня серотонина и его обмена и функциональной активности этих мозговых структур. Катехоламинэргические нейроны моста и ретикулярной формации среднего мозга выступают как антагонистическая система, которая отвечает за быстрый сон и состояние бодрствования.

В середине XIX в. большее распространение получили нервные теории сна. Один из путей исследований заключался в изучении так называе­мого центра сна. О его существовании в ядрах гипоталамуса у животных писал швейцарский физиолог В. Гесс (1933). У больных с пораженным гипоталамусом отмечалась повы­шенная сонливость: у раненого солдата осколок снаряда находил­ся на уровне гипоталамуса, а попытка извлечь осколок пинцетом вызывала мгновенный глубокий сон.

Существует также информационная теория сна, автором которой является Н. Вингер. Согласно этой теории, в течение дня мозг накапливает ог­ромную информацию. Ее усвоение затруднено, а часть вообще не имеет отношения к долговременным задачам. Если кратковре­менная память заполняется днем, то ночью часть содержащейся в ней информации переводится в долговременную память. Особенности процессов переработки информации требуют максимального отключе­ния от сигналов окружающего мира.

В верхних отделах ствола мозга есть две области — ядра шва и голубое пятно. У нейронов названных областей такие же обширные проек­ции, как и у нейронов ретикулярной формации, поэтому они достигают многих областей ЦНС. Ядра шва захватывают срединную часть про­долговатого мозга, моста и среднего мозга. Разрушение их устра­няет синхронизацию ЭЭГ и медленный сон. С помощью специ­альной методики флуоресценции в гистохимических исследованиях было показано, что ней­роны ядер шва синтезируют серотонин и направляют его через свои аксоны к ретикулярной формации, гипоталамусу и к лимби­ческой системе. Было выяснено, что блокада синтеза серотонина у кошки устраняег медленный сон, сохраняя лишь парадоксальный.

В покрышке среднего мозга было найдено скопление нейронов (голубое пятно), в котором синтезируется норадреналин. Стимуляция голу­бого пятна вызывает торможение нейронной активности во мно­гих структурах мозга при одновременном росте двигательного возбуждения жи­вотного. Ядра шва и голубое пятно дей­ствуют как антагонисты. Медиатором в клетках ядер шва служит серотонин, а в клетках голубого пятна — но­радреналин. Разрушение ядер шва у кошки приводит к полной бессоннице в течение нескольких дней. Через несколько последу­ющих недель сон у кошки нормализуется. Двустороннее разрушение голубого пятна вызывает полное исчезновение фаз быстрого движения глаз, но не влияет на мед­ленноволновый сон. Истощение запасов серотонина и норадреналина, вызванное введением резерпина вызывает бессонницу. Экспериментально выяснено, что нейроны ядер шва наи­более активны и выделяют максимум серотонина не во время сна, а в состоянии бодрствования. Судя по ре­зультатам недавних экспериментов, серотонин является и медиато­ром в процессе пробуждения, и «гормоном сна» в состоянии бодрствования, поскольку стимулирует синтез или высвобождение факторов сна, которые и вызывают сон.

Структуры, регулирующие медленный сон, находятся в нижней части мозгового ствола (в продолго­ватом мозге). Сходные с ними структуры были обнаружены и в задней части моста.

Рядом с голубым пятном в стволе головного мозга имеется группа гигантских ретикуляр­ных нейронов, аксоны которых тянутся вверх и вниз к различным структурам мозга. В бодрствовании и медленном сне эти нейроны малоактивны, но их активность заметно повышается во время быстрого сна.

В последние годы развивается представление о том, что цикл бодрствование — сон обеспечивается системой двух центров. К. Экономо проводил клинические наблюдения больных с повреждениями различных участков гипоталамуса. Он предположил, что центр бодрствования ло­кализован в заднем отделе гипоталамуса, а центр сна — в его передних отделах. С. Рэнсон, экспериментировавший с локальными повреждениями различных участков ги­поталамуса, подтвердил это предположение.

Искусственно вызванное с по­мощью внушения состояние человека, при котором не полностью выключено сознание и снижены реакции на все раздражители, кроме слов гипнотизирующего, называется гипнозом. Человек, которого гипнотизируют, становится чрез­вычайно восприимчивым к словам гипнотизера. В ответ на многократные или монотон­ные стимулы непременно развивается внутреннее торможение. Если такая стимуляция продолжается, то у гипнотизируемого наступает сон. Переходный период между бодрствованием и сном называется гипнотическим состоянием.

В России первое научное объяснение гипноза дал И.П. Павлов. Он рассматривал гипноз как частичное, ограниченное отдельными зонами, торможение коры.

Одни люди более под­вержены гипнозу, чем другие, а некоторые и не поддаются ему, чем подтверждается различное соотношение процессов возбужде­ния и торможения у разных людей. В последние годы получили распространение теории, согласно которым гипнотическое состо­яние нельзя приравнивать ни ю сну, ни к бодрствованию.

В гипнозе выделяют три основных стадии. Стадия гипноидности сопровождается пси­хическим и мышечным расслаблением, миганием и закрыванием глаз. Для стадии легкого транса характерна каталепсия конечностей (конечности могут длительное время находиться в необычном положении). На стадии среднего транса возникают амнезия, изменения личности, возможны простые гипнотические внушения. Стадия глубокого транса характеризуется полным со­мнамбулизмом и фантастическими внушениями.

При гипнозе изменяется состояние коры больших полушарий, которое меняет соотношение между первой и второй сигнальны­ми системами. Снижается контроль второй сигнальной системы над первой и облегчается воспроизведение пережитых состояний и зрительных образов.

Во время гипноза человеку можно внушить отсутствие слуха, зрения, осязания и даже боли, можно вызвать вкусовые или обонятельные иллюзии (например, человеку дают съесть репчатый лук, а внушают, что это – сладкое яблоко). Гипнотизер может вызвать галлюцинации (восприятие объекта без объекта) или вы­ключить из восприятия определенные предметы. Также человеку может быть внушен определенный возраст. В этом случае у него восстанавлива­ются особенности памяти, речи, почерка, характерные, например, для его детства. Также гипнотику можно внушить различные эмоциональные состоя­ния, воздействовать на интеллектуальные, моральные и этиче­ские чувства, на сферу его внимания, но нельзя изменить лич­ность человека вопреки его социальным и индивидуальным убеж­дениям.

Механизмы гипноза остаются неизвестными, а единой и целостной теории гипноза пока не существует, хотя ряд заболеваний уже научились успеш­но излечивать под гипнозом.

Ключевые слова: функциональное состояние, бодрствование, сон, парадоксальный сон, ортодоксальный сон, «сонные веретена», сновидение, нарколепсия, летаргия, сомнамбулизм, гуморальные теории сна, нервные теории сна, информационная теория сна, факторы сна, центр бодрствования, центр сна, гипноз.

Вопросы для самоконтроля

1 Какие существуют подходы к оценке функциональных состояний? На чем они основываются?

2 Назовите основные показатели, по которым можно судить об изменении функционального состояния человека.

3 Какие структуры организма являются основой функциональных состояний?

4 Какое значение имеет сон и бодрствование имеют для организма?

5 Что такое сновидения? Какие факторы могут побуждать те или иные сновидения?

6 Охарактеризуйте основные механизмы бодрствования и сна.

Практические задания для самостоятельной внеаудиторной работы

1 Постройте словесно-логическую схему «Структура сна».

2 Новорожденный спит около 20 ч в сутки, полугодовалый ребенок – 15 ч в сутки, годовалый – 13 ч в сутки. Объясните физиологическую целесообразность уменьшения естественной потребности во сне с возрастом.

3 Попробуйте объяснить физиологический механизм «предсказаний заболеваний» в сновидениях человека.

4 Отмечена прямая связь между нагрузкой на зрительный анализатор человека и продолжительностью фазы медленного сна6 чем интенсивнее и длительнее зрительная нагрузка, тем продолжительнее становится медленноволновой сон. Как вы думаете, почему?