Фізіологія сну
Виділяють дві фази сну - повільного (ФПС) і швидкого сну (ФШС); Іноді фазу швидкого сну називають парадоксальним сном. Ці назви зумовлені особливостями ритміки електроенцефалограми (ЕЕГ) під час сну - повільною активністю у ФПС і більш швидкої в ФШС.
ФПС поділяється на 4 стадії, що відрізняються біоелектричними (електроенцефалографічні) характеристиками і порогами пробудження, які є об'єктивними показниками глибини сну. Перша стадія (дрімота) характеризується відсутністю на ЕЕГ альфа-ритму, що є характерною ознакою неспання здорової людини, зі зниженням амплітуди і появою низько амплітудних повільної активності з частотою 3-7 в 1сек. (тета - І дельта-ритми). Можуть реєструватися ритми і з більш високою частотою. На електроокулограммі виникають зміни біопотенціалу, що відображають повільні рухи очей. Друга стадія (сон середньої глибини) характеризується ритмом «сонних веретен» з частотою 13-16 в 1 сек., Тобто окремі коливання біопотенціалів групуються в пачки, що нагадують форму веретена. У цій же стадії з фонової активності чітко виділяються 2 - 3-фазних Високоамплітудний потенціалу, що носять назву К-комплексів, нерідко пов'язаних з «сонними веретенами». К-комплекси реєструються потім у всіх стадіях ФМС. Амплітуда фонової ритміки ЕЕГ при цьому зростає, а частота її зменшується в порівнянні з першою стадією. Для третьої стадії характерна поява на ЕЕГ повільної ритміки в дельта-діапазоні (тобто з частотою до 2 в 1 сек. і амплітудою 50-75 мкв і вище). При цьому продовжують досить часто виникатимуть «сонні веретена». Четверта стадія (поведінково найбільш глибокий сон) характеризується домінуванням на ЕЕГ Високоамплітудний повільного дельта-ритму. Третя і четверта стадії ФПС складають так званий дельта-сон.
ФШС відрізняється низькоамплітудною ритмікою ЕЕГ, а по частотному діапазону наявністю як повільних, так і більш високочастотних ритмів (альфа - і бета-ритмів). Характерними ознаками цієї фази сну є і так звані пилкоподібні розряди з частотою 4-6 за 1 сек., Швидкі рухи очей на електроокулограмме, у зв'язку з чим цю фазу часто називають сном з швидким рухом очей, а також різке зниження амплітуди електроміограма або повне падіння тонусу м'язів діафрагми рота і шийних м'язів.
Сон людини і тварин циклічно організований. У людини тривалість одного циклу сну становить у середньому 1,5-2 години (за ніч спостерігається від 3 до 5 циклів). Кожен з циклів складається з окремих стадій ФПС і ФШС. Перша поява ФШС відбувається через 1-1,5 години після засипання слідом за стадіями ФПС. Дельта-сон характерний для перших двох циклів сну, тривалість ж ФШС максимальна протягом III і IV циклів (зазвичай це ранні ранкові години). У середньому в людини в молодому і середньому віці ФШС становить 75-80% діяльності всього сну, при цьому перший стадія - близько 10%, друга стадія - 45-50% і дельта-сон - близько 20%. ФШС займає відповідно 20-25% тривалості сну. Ці значення значно відрізняються від аналогічних показників у новонароджених дітей, а також у похилому віці ".
Під час різних фаз і стадій сну відбуваються істотні перебудови в діяльності мозку в цілому, його окремих функціональних систем і вісцеральних, ендокринних функцій. Дослідження діяльності окремих нейронів під час ФМС показало, що середня частота импульсации в більшості структур мозку зменшується, хоча в деяких з них, активно забезпечують наступ і перебіг сну, вона збільшується в порівнянні зі станом неспання. Змінюється не тільки частота, а й сам характер нейронної активності. У зорових горбах і корі мозку замість постійної імпульсації в стані неспання під час ФМС імпульси генеруються серіями з наступним періодом мовчання (імпульсація типу пачка - пауза). Під час ФБС активність нейронів більшості відділів мозку підсилюється, досягаючи рівня пильнування або навіть перевершуючи її. Ритм типу пачка - пауза знову змінюється більш постійної нейронної активністю. Змінюється і збудливість нейронів; у ФМС в порівнянні з пильнування вона зменшується і ще більш знижується в ФБС.
Для ФБС характерні виникнення своєрідного електрофізіологічного феномену - понтогенікулоокціпітальних спайки (циклів), тобто спайки, що виникають у вароліевом мосту і поширюються потім у колінчаті тіла та зорову кору головного мозку, де представлений зоровий аналізатор. За часом вони пов'язані з появою швидких рухів очей.
У період сну відбувається істотне зменшення активності рухової системи, що обумовлено активним гальмуванням, що походить із стовбура мозку. Виразність спінальних і бульбарних моносімпатіческіх і полісінаптіческіх рухових рефлексів знижується у ФМС і ще більше в ФБС. Ці зміни, зумовлені пресинаптичних і постсинаптичні гальмуванням діяльності гамма - і альфа-мотонейронів, призводять до зниження м'язового тонусу у ФМС і його різкого придушення в м'язах голови і шиї протягом ФБС.
Незважаючи на загальне зниження рухової активності, під час сну відзначається наявність різних рухів - від дрібних (у вигляді посмикувань м'язів обличчя, тулуба та кінцівок, що виникають при засипанні і частіших в період ФБС) до більш масивних (у формі зміни пози в ліжку), що спостерігаються у всіх стадіях сну і часто передують зміну стадій.
Для сну характерна істотна зміна стану вегетативно-вісцеральної сфери організму. Мозковий кровоток у ФМС істотно не змінюється в порівнянні з неспання, а лише посилюється в деяких структурах. У ФБС він значно збільшується, перевершуючи показники спокійного пильнування, і одночасно підвищується температура мозку. Ці дані, як і характеристики нейронної активності, вказують на високу функціональну активність мозку під час сну.
Прийнята раніше формула «сон - царство вагуса» виявилася вірною лише частково. При засипанні і під час перших стадій ФМС дійсно знижується артеріальний тиск, зменшується частота серцевих скорочень і урежается подих. При цьому можуть бути і фізіологічні аритмії пульсу і дихання. У більш глибоких стадіях ФМС частота серцевих скорочень і дихання дещо підвищується, що, можливо, носить компенсаторний характер і необхідно для підтримки оптимального рівня системного кровотоку і легеневої вентиляції у зв'язку зі зниженням артеріального тиску і зменшенням глибини дихання. У ФБС показники діяльності серцево-судинної та дихальної систем різко посилюються. При цьому поряд з підвищенням артеріального тиску, частоти серцевих скорочень і дихання відзначається їх велика динамічність, що виявляється помітними аритміями пульсу, дихання.
Фазові зміни вегетативних функцій часто пов'язані в часі з появою швидких рухів очей у ФБС і К-комплексів або активних рухів тіла у ФМС.
Паралельно з характерними змінами на ЕЕГ сон супроводжується своєрідною динамікою іншого вегетативного показника -- шкірно-гальванічної реакції, що, зменшуючись при засипанні, знову посилюється в глибоких стадіях ФМС і знову помітно гальмується в ФБС. Під час сну також спостерігається певна динаміка величин електрошкірна опору, потовиділення, шкірної температури. Характерним вегетативним феноменом ФБС є ерекція статевого члена в чоловіків і клітора у жінок, що спостерігається в цій фазі сну як у немовлят, так і у літніх людей.
У період сну відбуваються істотні зміни у діяльності ендокринної системи. Слід враховувати, що, наприклад, зменшення АКГТ (ангренокортікотропний гормон) і кортизолу у вечірні години і на початку ночі, а також і зміни в деяких інших показниках діяльності ендокринної системи пов'язані безпосередньо з ціркадіанним ритмом, а не з механізмами сну.
Динаміка секреції інших гормонів (соматотропний гормон і пролактин) мають велику зв'язок зі сном. Пік добової секреції соматотропного гормону припадає на період дельта-стадій ФМС в першому циклі сну. Приблизно в цей же період спостерігається і один з видів секреції пролактину, останній з яких припадає на ранні ранкові години.
Психічна діяльність в окремих стадіях і фазах сну також має свою специфіку. Для стадії дрімоти характерні своєрідні зорові образи (гіпнагогіческіе мрії). При пробудженні людей з більш глибоких стадій ФМС нерідко можна отримати звіти про мислеподобной психічної діяльності, іноді про розпливчастих зорові образи, що не володіють тією яскравістю, емоційністю, які характерні для типових сновидінь, що виникають у ФБС.
Незважаючи на те, що пропозиція про наявність так званих центрів сну не підтвердилося, відомий цілий ряд утворень головного мозку, активна діяльність яких забезпечує виникнення і перебіг сну як фізіологічного процесу. В області довгастого мозку і вароліевого мосту розташовані групи клітин, діяльність яких викликає поведінковий сон і виникнення відповідної біоелектричної активності на ЕЕГ. Активність цієї зони гальмує діяльність ретикулярної формації середнього мозку, що забезпечує підбадьорювати. Іншим важливим ланкою синхронізуючий системи мозку є преоптіческая область гіпоталамуса. Вона функціонує синергічно з бульбарній інгібіторної зоною і також гальмує діяльність ретикулярної формації, роблячи вплив і на інші мозкові структури. Зниження активності ретикулярної формації викликає посилення функціонування ядер зорових горбів, в яких генеруються «сонні веретена» і включає в дію таламокортікальную синхронізуюча систему; прогресуюче зниження рівня функціонування ретикулярної формації стовбура мозку і обумовлює поглиблення сну.
Ключовий структурою, діяльність якої викликає зміни характерні для ФБС, є Вароліїв міст, його окремі ретикулярні ядра.
Важливе значення в регуляції сну мають і структури нової та старої кори головного мозку, тісно пов'язані зі стовбуром мозку і проміжним мозком. Таким чином, правильніше говорити не про окремих центрах сну, а про наявність систем мозку, що знаходяться у певній функціональній інтеграції з системою, що забезпечує підтримку підбадьорювати.
серотонинергических нейрони, що забезпечують виникнення і протікання ФМС і ФБС, локалізуються в ядрах шва вароліевого мосту. Неясно, чи є серотонін спеціальним «гіпногенним» медіатором мозку або служить антіпробуждающім агентом, що не викликає власне сну, а гальмуючим діяльність неспецифічної що активує системи. У формуванні ФБС поряд з серотонінергічними структурами беруть участь норадренергічну ядра каудального відділу стовбура мозку, а також холінергічних?? едіаторная система. Зміна неспання і окремих фаз сну і взаємодія медіаторних систем у цьому процесі забезпечується наявністю морфологічних зв'язків між ними.
У регуляції сну має значення, мабуть, не тільки взаємодія окремих нейромедіаторів, але також їх метаболітів і інших агентів. Зокрема, з крові сплячих тварин виділено поліпептид з низькою молекулярною вагою, введення якого безсонному тварині викликає у нього сон.
Певну роль у регуляції циклу неспання - сон грають, мабуть, і ендорфіни, інші поліпептиди.
Існує ряд теорій, що пояснюють виникнення сну і його функціональне призначення. Єдиної, загальновизнаної концепції з цього питання ще немає. Поряд з теоріями «гіпотоксінов», «розлитого коркового гальмування», «гальмування діяльності ретикулярної формації» існують й інші погляди з цього питання. Зокрема, інформаційні концепції сну припускають, що його функцією є переробка інформації, отриманої протягом стану неспання, розвантаження мозку від надмірної, непотрібної інформації, включення біологічно важливою її частини в механізми пам'яті. Близькими до цих концепцій є біологічні концепції, що розглядають сон як стан, під час якого відбувається психологічна переробка досвіду індивіда, здійснюється стабілізація емоційної сфери, забезпечується психологічний захист. Існує анаболічні теорія сну, яка розглядає сон як відновлювальний процес, під час якого встановлювати енергетичні запаси мозку і організму в цілому. Цьому відповідають і отримані дані про протікання під час сну сітетіческіх біохімічних процесів (синтез білків, РНК у мозку і соматичної сфері, посилення секреції соматотропного гормону). Висунуто гіпотеза, яка розглядає сон як один з видів інстинктивного поведінки тварин і людини.
Очевидно, все-таки більш правильно розглядати функціональне призначення сну комплексно. У процесі еволюції досить проста функція сну (забезпечення спокою), якою вона є на нижчих етапах філогінеза, багаторазово ускладнюється, забезпечуючи регуляцію всіх функцій організму, спрямовану на його найбільш ефективну взаємодію з навколишнім середовищем в стані неспання.
У процесі онтогенезу відбувається істотна перебудова організації всіх стадій і фаз сну. Структура сну (тобто тривалість його циклів, фаз і стадій), характерна для дорослої людини, формується в основному в пубертатному періоді. На протягом усього подальшого життя її перебудова триває. У літньому і старечому віці спостерігається вкорочення тривалості нічного сну, подовження періоду засинання, почастішання пробуджень і збільшення тривалості стану неспання серед ночі. Відбувається збільшення часу першої стадії і вкорочення четвертої стадії ФМС, а також періоду всього дельта-сну. Зменшується тривалість ФБС. На ЕЕГ відмічається зменшення амплітуди «сонних веретен », дельта-хвиль і їх числа. Ці зміни служать об'єктивною передумовою нерідких суб'єктивних розладів сну в літньому віці. Характерна для людини, починаючи з дитячого віку, біофазная організація добового циклу і розуміється тенденцію до перебудови на поліфазного тип (з денним сном і переривчастим нічним).
Причиною змін організації сну в людини в похилому віці є фактори біологічного і соціального порядку, що впливають на його соматичну і психічну сферу.
Виявлено, що інтенсивна фізична і психічна діяльність у вечірній час збільшує тривалість дельта-сну, а тривала гіподинамія викликає розлади сну аж до вираженої інсомнія (безсоння). Великий вплив на регуляцію сну надають емоціогенние впливу, які залежно від індивідуальної реакції людини на них можуть порушувати нічний сон або викликати адаптивні зміни його структури.
Значні зміни сну пов'язані з різкою зміною часових поясів добового циклу освітленості. При швидкій зміні часових поясів в першу добу може порушуватися зв'язок циклу неспання - сон з добовим ритмом. Змінюється і внутрішня структура сну. Відбувається вкорочення першій стадії, зменшення числа переходів з більш глибоких стадій в більш поверхневі, збільшення відносної тривалості дельта-сну.
Зазначені суб'єктивні і об'єктивні зміни в структурі сну у жителів середніх широт в незвичних для них умовах полярної ночі та полярного дня. Ці зміни можуть мати різну вираженість і певною мірою залежать від ступеня біологічної і психологічної адаптації людини до полярних умов. Зміни температури середовища, надлишкові шумові впливу також порушують сон.
На перебіг сну певний вплив має і стан магнітосфери. Під час магнітних бурь можуть виникати суб'єктивні і об'єктивні розлади сну. Циклічна організація сну змінюється при усуненні природних тимчасових датчиків (наприклад, при досить тривалому перебуванні людини в глибоких печерах).
При дослідженні сну людини використовують різні методи. Найбільш простим методом оцінки якості сну є традиційне опитування. З його допомогою можна в загальних рисах скласти уявлення про особливості сну протягом життя людини, зв'язку змін його якості з екзогенними або ендогенними причинами, з'ясувати актуальні характеристики сну. При спеціальних дослідженнях, в яких потрібно більш точна і повна характеристика сну, використовують стандартні карти-опитувальники з можливістю відповідей за типом «так», «ні». При цьому особливості суб'єктивної оцінки сну випробуваним аналізують, зіставляють з результатами дослідження інших суб'єктів в аналогічній групі, порівнюють різні групи. Такий метод дослідження сну є єдино можливим при обстеженні великої контингенту людей, що необхідно при аналізі впливу різних екзо-та ендогенних фізіологічних та патологічних факторів.
Важливо мати на увазі, що ці методи вивчення сну дають лише суб'єктивну оцінку, далеко не завжди відповідну об'єктивним характеристикам.
Найбільш об'єктивним способом оцінки сну є безперервний запис кількох його електрофізіологічних характеристик (ЕЕГ, ЕМГ м'язів діафрагми рота, електроокулограмма). Порушення сну
Під порушеннями сну мають на увазі дві групи: порушення стану неспання, або гіперсомніі, і порушення сну, або інсомнія. У основі розладів сну першої групи лежать церебральні порушення, що супроводжуються недостатністю висхідних що активують систем ретикулярної формації стовбура мозку. Порушення сну, тобто інсомнія, можуть з'явитися наслідком надмірної активації висхідних систем ретикулярної формації, а також порушення діяльності синхронізуючих систем мозку (бульбарні центри стовбура мозку, ядра вароліева мосту, преоптіческая зона гіпоталамуса і зорові горби, що забезпечують виникнення і перебіг ФМС, а також ретикулярної каудальному ядро вароліева мосту та синє ядро, що реалізує протягом ФБС). Дуже часто розлади сну є симптомами психічних хвороб.Сон (somnus) - функціональний стан мозку і всього організму людини і тварин, що має відмінні від неспання специфічні якісні особливості діяльності центральної нервової системи та соматичної сфери, що характеризуються гальмуванням активної взаємодії організму з навколишнім середовищем і неповним припиненням (у людини) усвідомлювала психічної діяльності. Одним з необхідних умов нормальної життєдіяльності людини є сон. Його роль у збереженні та зміцненні здоров'я, працездатності, психічного благополуччя відома з давніх часів.
Сон - фізіологічний стан, що періодично змінюють неспання і характеризується відсутністю свідомої психічної діяльності, значним зниженням реакцій на зовнішні подразнення.
Сон - одне з основних станів організму, в якому людина проводить до однієї третини життя. Позбавлення сну викликає погіршення пам'яті, уваги, зниження рівня функціональних можливостей організму, виникнення занепокоєння і пригніченості і навіть психічні розлади.
Розрізняють дві функції сну:
- Перша - відновлення функціонального стану організму. Під час сну розслабляється мускулатура, сповільнюється дихання, знижується діяльність серцево-судинної системи. При цьому до мінімуму зменшується функціонування практично всіх відділів головного мозку, падає температура тіла, то є всі життєві процеси організму протікають на зниженому рівні. Настає стан повного відпочинку.
- Друга функція сну полягає в активній діяльності мозку з переробки інформації, накопиченої за день. Отримана інформація аналізується, необхідна її частина відкладається в довгострокову пам'ять, інша ж, яка не має ніякої цінності, "стирається" з мозку. Встановлено, що сон не є однорідним станом мозку і організму, а складається, щонайменше, з двох якісно різних компонентів - "повільного" і "швидкого" сну. При засинанні людина спочатку занурюється в повільний (ортодоксальний) сон без сновидінь. Він характеризується якісною зміною електричної активності мозку і зниженням інтенсивності деяких процесів: зміною м'язового тонусу, уповільненням дихання і пульсу, відсутністю руху очей. Цей вид сну підрозділяється на чотири стадії, що відрізняються електричною активністю мозку і глибиною сну:
- 1 стадія - це стадія засинання, або дрімоти;
- 2 стадія - поверхневий сон;
- 3 - 4 стадії - дельта - сон, що характеризується глибиною відповідних процесів.
При пробудженні після повільного сну людина зазвичай помічає відсутність сновидінь.
Швидкий (парадоксальний) сон - сон зі сновидіннями.
Він характеризується посиленням мозкового кровотоку, частоти серцевого ритму і дихання. На різних відрізках його тривалості виникають швидкі рухи очних яблук при закритих століттях, м'язові посмикування. Поріг пробудження в швидкому сні коливається від дуже високого до низького. Від його якості залежить почуття відпочинку вранці, після пробудження. Здорові люди в цій фазі сну відзначають сновидіння.
Структура нічного сну в цілому визначається співвідношенням чергуються фаз сну. Весь сон складається з 4-5 циклів, тривалість яких у здорових людей приблизно однакова, відносно стабільна і становить 30-100 хв. Повільний сон, найбільш глибокий в першу половину ночі, триває близько 45-90 хв. Стадії швидкого сну в цей період відносно короткі. Ближче до ранку ортодоксальний сон стає більш коротким і поверхневим, а парадоксальний - більш довгим.
Повільний сон зазвичай займає 75-80% загальної тривалості нічного циклу, швидкий - 20-25%. Відхилення в тривалості фаз швидкого і повільного сну, особливо дельта-сну, постійне недосипання негативно впливають на здоров'я людини, її працездатність і емоційний стан.
Звичайна норма сну становить від 5 до 10 годин. Це індивідуальна характеристика сну, яка напряму залежить від характеру людини, її темпераменту, віку, статі і способу життя.
Існують дані, які підтверджують, що люди, які мало сплять енергійні, активно долають життєві труднощі, не схильні до фіксації уваги на неприємних переживаннях, в той час люди, які довго сплять дуже чутливі до неприємностей, схильні до короткочасних тривожним і депресивним реакцій. Вчені припускають, що збільшення тривалості сну дає можливість цим людям залишатися в межах психічної норми.
На якість сну суттєво впливає співвідношення розумового і фізичного навантаження протягом дня. Нормальному сну заважає малорухливий спосіб життя, а фізичне навантаження і невелике м'язове стомлення сприяють швидкому засипанню і спокійного глибокого сну. Велике значення відіграє також і емоційна насиченість дня, будь-які зміни якої можуть викликати його порушення.