Механизмы сна и бодрствования организма. Сон как особая активность мозга

Тайны человеческого мозга остаются до конца не разгаданными, в том числе и те, что касаются сна и сновидений. Нейрофизиология сна сложна и неприступна для пытливого исследовательского разума. В этой статье разберемся с тем, что уже известно современному научному миру.

Что такое сон и насколько он важен?

Сон имеет ряд важнейший функций для организма человека

Сон представляет собой состояние организма, во время которого человек остается на месте, не двигается в пространстве, у него понижены реакции на внешние раздражители. В течение жизни циклы сна и бодрствования, поочередно сменяющие друг друга, служат для восстановления сил и поддержания тела в хорошем функциональном состоянии.

Насчет значения сна до сих пор нет однозначного мнения. Он является отдыхом и необходим для многих физиологических процессов:

• Нормального метаболизма. В это время организм занимается восстановлением своих клеток и выведением вредных продуктов обмена веществ.
• Приспособления к смене освещенности.
• Переработки и сохранения информации, полученной в течение дня.

Изучение мозговой деятельности в период отдыха

Для наблюдения за телом человека во время сна используют полисомнографическое исследование. Оно включает запись работы мозга (электроэнцефалографию), скелетной мускулатуры (электромиографию) и движений глазных яблок (электроокулографию). Параллельно с вышеописанными исследованиями измеряют пульс, частоту дыхания, артериальное давление и газовый состав крови.

Для подобного обследования человеку перед отходом ко сну крепят датчики, и он спит под наблюдением докторов.

Фазы сна

Фазы сна имеют свои психофизиологические особенности

Физиология сна человека, как и у многих млекопитающих состоит из двух фаз: быстрой и медленной.

Первая фаза после засыпания ─ медленноволновая, сменяющаяся быстроволновой. Фазы сменяют друг друга циклично, несколько раз в течение всей ночи. Первая смена медленноволнового на быстроволновой сон происходит через полтора часа и длится примерно 5-10 минут. Далее продолжительность быстрых эпизодов постепенно увеличивается. Контроль за временем, проведенным во сне и бодрствовании лежит на системе поддержания постоянства внутренней среды и циркадных ритмов.

Стоит разобраться в фазах и стадиях, а также нейрохимии сна более подробно.

Стадии сна

Существует разделение сна на стадии согласно изменениям на электроэнцефалограмме (ЭЭГ).

Например, в период бодрствования на ЭЭГ регистрируются так называемый физиологический бета-ритм. Если человек лежит с закрытыми глазами и готовится спать, с ним чередуется альфа-ритм, с большей амплитудой волн, но меньшей частотой. Когда спящий вступает в фазу медленноволнового сна, электроэнцефалографические данные синхронизируются, частота волн еще больше снижается, а амплитуда ─ увеличивается.

Сразу после засыпания наступает медленноволновой сон.

ЭЭГ мониторинг сна

В нем нейрофизиологи выделяют четыре последовательно сменяющие друг друга стадии:

• 1 стадия продолжительностью около 10 минут. В эту стадию у человека возникают отдельные мысли и образы, он засыпает. Еще могут быть какие-то движения, но тонус мышц снижается. При этом еще низок порог пробуждения, т.е. человека в это время еще легко разбудить посторонним звуком. Кроме того, замедляется частота дыхания, работа сердца, понижаются температура и артериальное давление. В это время в сознании могут появляться варианты решения какого-то вопроса.
• 2 стадия, примерно 20 минут. Нейрофизиология этой стадии подразумевает появление на энцефалограмме острых пиков (К-комплексов) и серий колебаний средней и низкой частоты, называемых сонными веретенами. Продолжает снижаться тонус скелетной мускулатуры и еще больше замедляются основные жизненные функции. Самый чувствительный анализатор в это время ─ слух.
• 3 стадия. Здесь регистрируется появление серий медленных дельта-волн. Порог пробуждения ближе к высокому.
• 4 стадия. Дельта-волны занимают до половины нейрофизиологической активности. Именно в эту стадию сон самый глубокий, разбудить человека, находящегося в этой фазе, сложнее всего. 3 и 4 стадии по времени занимают от получаса до 1 часа.

По прошествии всех четырех стадий медленноволновой сон сменяется быстроволновым.

Последний характеризуется рассинхронизацией электроэнцефалографических волн, амплитуда колебаний которых становится меньше, а частота резко возрастает.

Тонус мышц в эту фазу минимален, утрачиваются даже сухожильные рефлексы, тогда как деятельность нейронов максимальная за весь период отдыха. В это время наблюдаются быстрые беспорядочные движения глазных яблок, из-за чего эту фазу также называют БДГ-сон, где БДГ ─ быстрые движения глаз. В это время повышается пульс и кровяное давление, растет частота дыхания, у мужчин появляется эрекция полового члена, а у женщин увеличивается клитор. Именно сейчас и происходят различные яркие и запоминающиеся сновидения. В начале ночи эта фаза длится всего несколько минут, постепенно ее доля увеличивается.

Ощущение бодрости или разбитости напрямую зависит от того, в какую стадию сна проснулся человек

Лучшее время для пробуждения ─ начало нового цикла, первая или вторая стадия. Если человека разбудить на третьей или четвертой стадии, может появиться чувство разбитости.

Мозговая активность

За регуляцию суточных ритмов, с точки зрения анатомии и физиологии, отвечает гипоталамус.

За время бодрствования происходит накопление продуктов обмена веществ и некоторых медиаторов, таких как гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), аденозин, глицин и др. Все вместе они подавляют работу возбуждающих систем нервной системы и приводят к появлению вялости, сонливости. Чем дольше бодрствует человек, тем этот эффект очевиднее.

После засыпания активируются физиологические механизмы, способствующие углублению и поддержанию сна. В это время организм взрослого или ребенка переходит ко второй стадии медленноволнового сна. Таламус, представляя собой образную «преграду» на пути поступающих извне раздражителей, блокирует передачу сенсорной информации к полушариям головного мозга.

Включателем состояния сна является передний таламус

За быстроволновой сон отвечает сеть нейронов, расположенная в стволе головного мозга. Эти нейронные центры при активации и вызывают все компоненты быстрой фазы:

• выраженное расслабление скелетной мускулатуры;
• быстрые движения глазных яблок;
• активность ЭЭГ;
• возможные подергивания лицевых мышц и мышц конечностей;
• изменение показателей частоты сердечных сокращений, артериального давления, частоты дыхания;
• эрекцию пениса или увеличение клитора.

За активацию и выключение групп нейронов, вызывающих то или иное проявление сна этой фазы, ответственны следующие медиаторы центральной нервной системы: ацетилхолин, адреналин и норадреналин.

Сколько надо спать

С ночным отдыхом связано множество предубеждений и предрассудков. Считается, что для здоровья необходимо спать не меньше 8 часов в сутки подряд. Но так ли это на самом деле? Существует мнение, что полезнее разбить сон на два сегмента: например, спать 4 часа, потом час бодрствовать, а затем спать еще 4 часа. Сторонники этой схемы оправдывают ее тем, что она ближе к нашей природе, ведь сложно представить древнего человека, который ложился бы спать на всю ночь в опасном, наполненном хищниками, лесу. Если человек изначально привык спать в таком сегментированном режиме, ничего страшного, но специально подгонять свои внутренние часы под такую схему не стоит, с точки зрения физиологии, она не оправдывает себя, и по мнению докторов, сегментированный сон может только спровоцировать бессонницу.

То, что полноценный сон имеет огромное значение для здоровья, неоспоримо. Ученые доказали, что получасовой дневной сон понижает риск развития сердечного приступа в будущем.

Всегда заботьтесь о достаточном сне, ведь его нехватка или плохое качество приводят к дневной сонливости, плохому настроению, раздражительности, снижению иммунитета, эндокринным нарушениям, повышенному риску сердечно-сосудистых и даже онкологических заболеваний. Подумать только, скольких проблем со здоровьем можно избежать, если позаботиться о своем сне!

Характеристика сна . Треть жизни человек проводит во сне. Сон необходим человеку так же, как вода и еда. Если человек не спит 3-5 суток, у него нарушается внимание, память, притупляются эмоции, падает работоспособность. Возникает непреодолимое же­лание заснуть. Засыпая, человек утрачивает активные связи с ок­ружающей средой. Недаром говорится: «спит как мертвый», «мертвецкий сон». Долгое время предполагалось, что сон - ЭТО только состояние покоя, при котором ослабляются и замедляются все функции организма. Подробные исследования спящих людей показали, однако, что это не так. Сон - циклическое явление. Обычный 7-8-часовой сон состоит из 4-5 циклов, закономерно сменяющих друг друга. Каждый цикл включает 2 фазы: фазу мед­ленного и фазу быстрого сна. Сразу после засыпания развивается медленный сон. Он сопровождается замедлением дыхания, пульса, расслаблением мышц. Обмен веществ и температура тела понижа­ются. Через 1-1,5 ч медленный сон сменяется быстрым сном. В этой фазе активизируется деятельность всех внутренних органов, дыхание становится частым, глубоким, работа сердца усиливается, обмен веществ повышается. На фоне общего расслабления возни­кают сокращения отдельных мышечных групп, это вызывает гри­масы, движения рук, ног. У спящего под закрытыми веками быстро движутся глаза. Поэтому быстрый сон называют также фазой «бы­строго движения глаз». Люди, разбуженные во время быстрого сна, рассказывают о своих сновидениях, как о ярких и фантастических по содержанию. Все сны зрительно ощутимы и эмоционально пе­реживаемы. Во время сновидений активизируется деятельность нервных клеток затылочных долей мозга, куда приходит возбужде­ние из зрительной системы.

Быстрый сон длится 10-15 мин, после чего начинается новый цикл - медленный сон. Люди, разбуженные во время медленного сна, также сообщают, что они видят сны, но сны этого периода ме­нее эмоциональны и более реалистичны и протекают в форме раз­мышлений. К утру продолжительность быстрого сна возрастает до 25-30 мин. Увеличение продолжительности быстрого сна важно для активизации функций организма к моменту пробуждения.

Физиологическая природа сна . Установлено, что в стволе го­ловного мозга имеются группы нейронов, с которыми связаны бодрствование, сон и заторможен-ность движений во время сна. Ес­ли эти клетки у подопытных животных отключить, то животные во время быстрого сна поднимают голову, следят за невидимым объектом, иногда изображают падение на него, то есть в своих движе­ниях они повторяют то, что они видят во сне. При раздражении нервных клеток, ответствен-ных за бодрствование, спящие живот­ные пробуждаются и настораживаются. При разрушении этих кле­ток животные погружаются в сонное состояние. Замечено, что сме­на бодрствования и сна повторяет суточные природные ритмы Земли - смену дня и ночи, к которым за многие тысячелетия при­способились живые организмы. Другая причина потребности в сне и отдыхе - усталость. Сон может наступать также и условнореф­лекторно. Привычные действия, обстановка, время отхода ко сну могут стать условными раздражителями, вызывающими сон. Про­буждают от сна сигналы внешней среды - яркий свет, шум, а также сигналы от внутренних органов (голодный желудок, переполнен­ный мочевой пузырь). Смена бодрствова-ния и сна регулируется также и гуморально-биологическими активными вещества-ми, со­держание которых в организме закономерно изменяется в течение сyтoк.

Значение сна и сновидений . В настоящее время ясно, что сон и полный покой - не равнозначные понятия. Во время сна актив­ность мозга не прекращается, а лишь перестраивается. Все люди видят сны, но не все их помнят. Характер сновидения определяется событиями и переживаниями прошедшего дня, связывается со сле­дами прошлых событий. По мысли И. М. Сеченова, сновидения ­небывалые комбинации бывалых впечатлений. Это же подтвержда­ет и русская народная пословица «что наяву деется, то во сне гре­зится». Иногда сновидения приобретают характер так называемых вещих снов, как правило, предвещающих неприятные события (бо­лезнь близких, собственная болезнь). Причиной таких сновидений могут служить не всегда осознанные признаки болезни и беспокойства бодрствую-щего человека. Чаще всего вещие сны не сбывают­ся, и о них забывают. Если сновидение предшествует реальному событию или совпадает с ним, оно получает огласку и истолковы­вается непросвещенными людьми как свидетельство о сверхъесте­ственном, потустороннем мире. Сновидения - нормальная психи­ческая деятельность мозга. В ней отражаются осознаваемые и не­осознаваемые человеком процессы, по своему содержанию связан­ные с явлениями внешнего мира и физиологическими процессами организма.

Виды сна и их характерные особенности . С помощью элек­троэнцефалограммы (ЭЭГ) выявлены два в и д а сна: 1) спокойный - медленный и 2) активный - быстрый. Оба вида сна имеют множество других названий. Так, медленный сон имеет до 14 на­именований, быстрый - до 22. Наиболее распространенное назва­ние медленного сна - ортодоксальный, медленноволновый, син­хронизированный, сон без сновидений; для быстрого - парадок­сальный, десинхронизированный, сон со сновидениями. Характер­ные особенности медленного сна - уменьшение частоты дыхания и ритма сердца, расслабление мышц и замедление движений глаз. С углублением медленного сна количество движений тела сокра­щается, и при более глубоком медленном сне его обычно бывает трудно разбудить. Наоборот, при быстром сне учащаются дыхание и ритм сердца, количество движений тела увеличивается, движения глаз становятся быстрыми. Быстрые движения глаз свидетельству­ют, как показали исследования, о том, что спящий видит сновиде­ния, и если его разбудить в этот момент, он расскажет об удиви­тельном сне. При пробуждении в медленном сне спящий не помнит сновидений. Любопытно то, что быстрый сон никогда не наступает сразу, а только после предшествующего периода медленного сна. Разбудить спящего в период быстрого сна обычно бывает значи­тельно труднее, чем при медленном сне. Интересно и то, что при быстром сне мышцы лица и шеи расслабляются больше, чем при медленном сне (другие мышцы имеют примерно такое же расслаб­ление). Таким образом, быстрый сон, с одной стороны, является более глубоким сном по сравнению с медленным (труднее разбу­дить, мышцы расслаблены), с другой - более поверхностным (судя по ЭЭГ, дыханию и пульсу). В связи с этим быстрый сон иногда называют и парадоксальным. Быстрый сон имеет важное з н а ч е ­н и е для жизнедеятельности организма человека. Ученые пробова­ли будить людей в момент наступления быстрого сна, чтобы не да­вать им видеть сновидения. При этом, несмотря на достаточную общую продолжительность сна, через 5-7 дней у них наступали психические расстройства. Важно не только, чтобы человек спал глубоким сном (медленным), но и видел сновидения. Медленный сон обычно занимает 75-80 % от общей длительности всего ночно­го сна, а быстрый - 20-25 %. За ночь спящий может увидеть от 3 до 5 сновидений, причем первое из них более короткое (до нескольких минут).

Почему мы решили начать разговор о сне? Большинство проблем со здоровьем:

1. лишний вес

2. нарушение обменных процессов

3. нарушение работы внутренних органов

4. инфекционные и воспалительные процессы

5. проблемы с опорно-двигательным аппаратом

наш организм решает тогда когда он отдыхает, а главный отдых происходит ночью во время сна.

Хороший, здоровый сон оказывает первостепенное влияние на наше здоровье, так как именно ночью ткани организма восстанавливаются. Днём мы только даем импульс организму для движения в сторону здоровья и лучшего самочувствия. Если у человека отсутствует здоровый и достаточный по продолжительности сон - это грозит в будущем серьёзными проблемами со здоровьем. Эффективность наших дневных оздоровительных процедур также напрямую зависит от того, какой у нас сон.

Каждый человек треть своей жизни пребывает во сне, который сопровождается отсутствием сознания и наличием сновидений. Правильно о сне рассуждали древние мудрецы. Например, Гиппократ писал о сне следующее:

"Кто имеет правильное понятие о признаках, проявляющихся во сне, тот найдёт, что они обладают большой силой для всякой вещи. Действительно, душа в то время, когда она обслуживает бодрствующие тело, разделяется между несколькими занятиями и не принадлежит самой себе, но отдаёт известную долю своей деятельности каждому занятию тела: слуху, зрению, осязанию, ходьбе, всем телесным занятиям; таким образом, рассудок не принадлежит самому себе. Когда же тело отдыхает, душа, движущая и пробегающая части тела, управляет своим собственным жилищем и совершает сама все телесные действия. Действительно, спящее тело не чувствует, а она - душу - бодрствует, познаёт, видит то, что видно, слышит то, что слышно, ходит, осязает, печалится, обдумывает. Таким образом, кто умеет здраво судить об этом, знаем большую часть мудрости...".

Сон - жизненно важная потребность организма, причём более важная, чем пища. Человек может обходиться без пищи около двух месяцев, а без сна он не проживёт более двух недель.

Физиология сна

Согласно современным исследованиям, сон представляет собой разлитое торможение коры больших полушарий, возникающие по мере расходования клетками своего биоэнергетического потенциала в период бодрствования. Повышенная выработка теплоты, возникающая в результате повседневной деятельности, приводит к разогреву всех тканей организма, а теплота вызывает активное разрушение тканей.

Частично разрушенные ткани, особенно нервные клетки, не могут полноценно выполнять собственные функции, и поэтому им необходим период относительного покоя и снижения температуры (что и наблюдается во сне) для восстановления структур и накопления энергии. Кроме этого полевая форма человека во время сна может выходить из физического тела и путешествовать в окружающем пространстве, но при этом она приклеена к телу с помощью «серебряной нити».

Сон – функциональное состояние мозга и всего организма человека и животных. Во время сна центральная нервная система работает в определённом режиме, деятельность внутренних органов в ночное время также отличается от дневных характеристик, при этом происходит торможение активного взаимодействия организма с окружающей средой и неполным прекращением (у человека) сознательной психической деятельности.

Особенности функционирования организма в разные фазы сна

Во время разных фаз и стадий сна происходят существенные перестройки в деятельности мозга и в целом всего организма. Исследования деятельности отдельных нейронов во время ФМС (фаза медленного сна) показало, что средняя частота импульсов в большинстве структур мозга уменьшается, хотя в некоторых из них, активно обеспечивающих наступление и протекание сна, она увеличивается по сравнению с состоянием бодрствования.

Во время ФБС (фаза быстрого сна) активность нейронов большинства отделов мозга усиливается, достигая уровня бодрствования или даже превосходя его. Изменяется и возбудимость нейронов и в ФМС по сравнению с бодрствованием она уменьшается и ещё более снижается в ФБС.

Несмотря на общее снижение двигательной активности во время сна наблюдаются различные движения – от мелких (в виде подёргивания мышц лица, туловища и конечностей, возникающих при засыпании и учащающихся в период ФБС). До более массивных (в форме перемены позы в постели) наблюдающихся во всех стадиях сна и часто предваряющих смену стадий.

Мозговой кровоток в ФМС существенно не изменяется по сравнению с бодрствованием, а лишь усиливается в некоторых структурах. В ФБС он значительно увеличивается, превосходя показатель спокойного бодрствования, и одновременно повышается температура мозга. Эти данные, как и характеристика нейронной активности, указывают на высокую функциональную активность мозга во время сна.

При засыпании и первой стадии ФМС действительно снижается артериальное давление, уменьшается частота сердечных сокращений и дыхание становится реже. В более глубоких стадиях ФМС частота сердечных сокращений и дыхания несколько повышается, что возможно происходит для компенсации и необходимо для поддержания оптимального уровня системного кровотока и лёгочной вентиляции в связи со снижением артериального давления и уменьшения глубины дыхания.

В ФБС показатели деятельности сердечно-сосудистых и дыхательных систем резко усиливается. При этом наряду с повышением артериального давления, частоты сердечных сокращений и дыхания отмечается их большая динамичность, проявляющая заметными аритмиями пульса и дыхания.

Сон подобный тому, какой бывает у человека, встречается только у высших позвоночных - птиц, млекопитающих. У человека и многих животных наблюдается суточная периодика сна и бодрствования - так называемый циркадный ритм.

Кроме нормального сна различают также сон наркотический - вызываемый введением различных снотворных препаратов, гипнотический - обусловленный внушением и патологический - связанный с нарушением работы некоторых отделов головного мозга.

Сновидения. Как правило, в сновидениях человек видит то же, что и в течение дня, но в других, иногда необычных комбинациях. Сновидения объясняются тем, что во время сна не вся кора заторможена - некоторые её участки продолжают оставаться возбуждёнными, и создают определённые ощущения. Сновидения продолжаются короткое время, большая часть сна проходит без сновидений.

Теория и природа сна

Наиболее распространенные теории возникновения сна.

1. Химическая теория сна - объясняет развитие сна накоплением в организме специфических веществ.

2. Теория центров сна - связывает сон с периодической сменой активности подкорковых центров сна и бодрствования.

3. Кортикальная теория сна, согласно которой сон наступает в результате иррадиации по коре тормозного процесса, способного спускаться и на подкорковые образования. Эта теория наиболее полно разработана И. П. Павловым и его учениками.

Предполагают, что во время сна в головном мозге происходит обработка поступившей за день информации, перераспределения её по соответствующим регистрам памяти и фиксации памятного следа. Доказано, что последний процесс происходит во время активации мозга на стадии быстрого сна.

Существует ряд теорий объясняющих возникновение сна и его функциональное значение. Единой общепринятой концепции по этому вопросу ещё нет. В частности информационная концепция сна предполагает, что его функцией является переработка информации полученной на протяжении состояния бодрствования, разгрузка мозга от избыточной, ненужной информации, включение биологически важной её части в механизмы памяти.

Близкая к этой концепции является психологическая концепция, рассматривающая сон как состояние во время которого происходит психологическая переработка опыта индивида, осуществляется стабилизация эмоциональной сферы и обеспечивается психологическая защита.

Существует анаболическая теория сна, рассматривающая сон как восстановительный процесс, во время которого восстанавливаются энергетические запасы мозга и организма в целом. Этому соответствуют и полученные данные о протекании во время сна биохимических процессов (синтез белков и ряд других). Выдвинута теория, рассматривающая сон как один из видов инстинктивного поведения животных и человека.

Сон человека и животных циклично организован. У человека длительность одного цикла составляет 1,5 – 2 часа (за ночь наблюдается 3 – 5 циклов). Каждый из циклов состоит из отдельных стадий ФМС и ФБС. Первое появление ФБС происходит через 1 – 1,5 часа после засыпания вслед за стадией ФМС. Дельта сон характерен для первых двух циклов сна, длительность же ФБС максимальна на протяжении 3 – 4 циклов (обычно это ранние утренние часы). В среднем у человека в молодом и среднем возрасте ФМС составляет 75 – 80% длительности всего сна. ФБС занимает соответственно 20 – 25 % длительности сна. Эти значения существенно отличаются от аналогичных показателей у новорождённых детей, а также в пожилом и старческом возрасте.

Параллельно с характерными изменениями ЭЭГ наблюдаются такие изменения.

1. Изменяется кожно-гальваническая реакция.

2. Изменяется электрокожное сопротивление.

3. Изменяется потоотделение и кожная температура.

4. Изменяется деятельность эндокринной системы.

5. Изменяется активность выделения гормонов.

Психическая деятельность в отдельных стадиях и фазах сна также имеет свою специфику. Для стадии дремота характерны своеобразные зрительные образы. При пробуждении людей из более глубоких стадий ФМС нередко можно получить отчёты о мыслеподобной психической деятельности, иногда о расплывчатых зрительных образах, не обладающих той яркостью, эмоциональностью, которая характерна для типичных сновидений возникающих в ФБС.

Несмотря на то, что есть предположение о наличии в мозгу центров сна – эта гипотеза не подтвердилась. Известны целый ряд образований головного мозга, активная деятельность которых обеспечивает возникновение и протекание сна как физиологического процесса.

Очевидно, всё-таки более правильно рассматривать функциональное состояние сна комплексно. В процессе эволюции довольна простая функция сна (обеспечения покоя), какой она является на низших этапах развития живых организмов, многократно усложняется, обеспечивая регуляцию всех функций организма, направленную на его наиболее эффективное взаимодействие с окружающей средой в состоянии бодрствовании.

На протяжении всей жизни характер сна у человека изменяется. Например, в пожилом и старческом возрасте наблюдается сокращения длительности ночного сна, удлиняется период засыпания, человек чаще просыпается ночью.

Причиной изменений организации сна у человека в пожилом и старческом возрасте являются факторы биологического и социального порядка воздействующие на его физическое и психическое состояние.

Медленная и быстрая фазы сна человека

Выделяют 2 фазы сна – медленного (ФМС) и быстрого сна (ФБС), иногда фазу быстрого сна называют парадоксальным сном. Эти названия обусловлены характерными особенностями ритмики электроэнцефалографии во время сна. Наблюдается медленная активность в ФМС и более быстрая – в ФБС.

Физиология медленной фазы сна

При медленном сне наступает уменьшение частоты дыхания и ритма сердцебиения, расслабление мышц и замедленное движение глаз. По мере углубление медленного сна общее количество движений спящего человека становиться минимальным. В это время его трудно разбудить. При пробуждении в период медленного сна человек, как правило, не помнит сновидений.

Во время медленного сна полевая форма парит над человеческим телом недалеко, поэтому физическое тело неподвижно и спокойно, но разбудить человека, гораздо легче, чем во время быстрого сна.

С точки зрения физиологии в фазе медленного сна происходит восстановление физического тела (то есть мелкий ремонт внутренних органов). В фазе медленного сна мозг анализирует сигналы, поступающие от внутренних органов, и на основе этих сигналов запускаются процессы оздоровления организма.

ФМС (фаза медленного сна) разделяется на 4 стадии отличающимися биоэлектрическими характеристиками и порогами пробуждения, являющимися объективными показателями глубины сна.

Первая стадия (дремота) характеризуется отсутствием на ЭЭГ альфа ритма, являющегося характерным признаком бодрствования человека. В этой фазе наблюдается медленное движение глаз.

Вторая стадия (сон медленной глубины) характеризуется ритмом «сонных веретён» с частотой 13 – 16 в 1 секунду. Амплитуда фоновой ритмики ЭЭГ при этом растёт, частота её уменьшается по сравнению с первой стадией.

Для третьей стадии характерно появление на ЭЭГ медленной ритмики в дельта диапазоне. При этом продолжают достаточно часто возникать «сонные веретена».

Четвёртая стадия (поведенчески наиболее глубокий сон) характеризуется на ЭЭГ высокоамплитудного медленного дельта ритма. Третья и четвёртая стадия ФМС составляют так называемый дельта сон.

Физиология быстрой фазы сна

При быстром сне физиологические функции, наоборот, активизируются: учащается дыхание и ритм сердцебиения, повышается двигательная активность спящего, движение глазных яблок становиться быстрым - это указывает на то, что спящий видит сновидение. Если его разбудить спустя 10 - 15 минут после окончания быстрых движений глаз, он расскажет об увиденном сне.

Во время быстрого сна полевая форма человека «путешествует» и вся её деятельность через серебряную нить-пуповину отражается на движениях физического тела. Именно из-за этого тело человека расслабленно гораздо больше, чем во время медленного сна и разбудить его гораздо труднее (по той причине, что полевой форме необходимо время для возврата назад из своего путешествия).

Но, не смотря на относительно большую активность физиологических функций в быстром сне по сравнению с медленным, мышцы тела в этот период более расслабленны, и разбудить спящего человека бывает значительно труднее. Если человека лишать искусственно быстрого сна (будить в период быстрых движений глаз), то, не смотря на достаточную общую продолжительность сна, через 5 - 7 дней у него наступает психические расстройства.

По мнению большинства современных специалистов в фазе быстрого сна мозг перерабатывает информацию, полученную днём, то есть эта фаза сна нужна для эволюции и приспособления человека к меняющимся условиям окружающей среды. Например, всем известно, что периодическая система химических элементов приснилась Дмитрию Менделееву – так вот это чрезвычайно важное событие для мира науки произошло в фазу быстрого сна. Всем известна рекомендация психологов – «переспать с проблемой» - эта рекомендация то же даётся с расчетом, что в фазе быстрого сна мозг на основе анализа имеющихся фактов найдёт решения стоящей перед человеком проблемы.

ФБС (фаза быстрого сна) отличается низкоамплитудной ритмикой ЭЭГ, а по частотному диапазону наличием как медленных, так и более высокочастотных ритмов (альфа и бета ритмов). Характерными признаками этой фазы сна являются так называемые пилообразные разряды с частотой 4 – 6 в 1 секунду, быстрые движения глаз, а также снижение амплитуды электромиограммы или полное падение тонуса мышц диафрагмы рта и шейных мышц.

Естественные факторы, влияющие на сон человека

Обнаружено что интенсивная физическая и психическая деятельность в вечернее время увеличивает длительность дельта - сна, а длительная гиподинамия вызывает расстройство сна вплоть до выраженной бессонницы. Большое влияние на регуляцию сна оказывают эмоции, которые в зависимости от индивидуальной реакции организма на них могут нарушать ночной сон или вызывать изменения в его структуре.

Значительные изменения сна связаны с резкой переменой часовых поясов, суточного цикла освещения. При быстрой смене часовых поясов в первые сутки может нарушаться связь цикла бодрствования – сон с суточным ритмом. Изменяется и внутренняя структура сна. Происходит сокращение первой стадии, уменьшается число переходов из более глубокой стадии в более поверхностную, увеличивается относительная длительность дельта – сна.

Отмечены субъективные и объективные изменения в структуре сна у жителей средних широт в непривычных для них условиях полярной ночи и полярного дня.

На протекание сна определённое влияние оказывает и состояние магнитосферы Земли. Во время магнитных бурь могут возникать определённые расстройства сна.

1. Треть жизни человек проводит во сне.

2. 18 дней 21 час и 40 минут продолжался самый длительный период бодрствования. Рекорд был зафиксирован на соревнованиях по сидению в кресле-качалке. Победитель расплатился за своё достижение галлюцинациями, расстройством речи и зрения, провалами в памяти.

3. 400 - 750 часов сна отнимает у родителей рождение ребёнка.

4. 12 % людей видят только чёрно-белые сны. Остальные видят сны в цвете.

5. Существует несколько групп сновидений, которые видят все без исключения: ситуации в школе или на работе, попытка спастись от преследования, падение с высоты, смерть человека, выпадение зубов, полёт, провал на экзаменах, аварии.

6. 8 часов - оптимальное время для сна для человека среднего возраста. Детям и подросткам требуется 10 часов сна ежедневно, пожилым людям около 6 часов.

7. У каждого второго взрослого жителя Земли отмечается один или несколько симптомов расстройства сна, а 13 % нарушений носят хронический характер.

8. 20 % автомобильных аварий происходит из-за усталости и недосыпания водителей.

9. Люди, ослепшие уже после рождения, могут видеть сны в виде картинок.

10. Слепые с рождения не видят картинок, однако их сны наполнены звуками, запахами и тактильными ощущениями.

11. 90% сновидений забываются уже через 10 минут после пробуждения.

12. Сомнифобия - болезнь, при которой человек боится спать.

13. Человек не видит снов, в тот момент, когда храпит.

14. 40 000 000 рецептов на снотворное в год выдаётся в США.

15. За последние 100 лет люди стали спать на 20 % меньше.

Обладая необходимыми теоретическими знаниями можно правильно организовать свой ночной отдых. Об этом можно прочитать Правила сна

Дополнительные статьи с полезной информацией

Основные правила здорового сна

Сон процесс интимный и сугубо индивидуальный. У многих людей есть свой ритуал засыпания и пробуждения, и в этом нет ничего плохого. Намного хуже когда человек регулярно нарушает физиологические законы сна, тем самым нанося своему здоровью огромный вред.

Особенности сна у детей

Родителям надо знать что детский организм живёт по своим, не свойственным взрослым законам. Вот и сон у ребёнка существенно отличается от взрослого.

Прежде всего, заметим, что сон — это естественное состояние организма, сила его неодолима. Природа сна так до сих пор и не понята окончательно, хотя мы уже рассмотрели немало попыток разобраться в физиологии этого явления.

Сон — естественный физиологический процесс пребывания в состоянии с минимальным уровнем активного сознания и пониженной реакцией на окружающий мир, присущий млекопитающим, птицам, рыбам и некоторым другим животным, в том числе насекомым (например, дрозофилам).

Существуют различные теории, объясняющие причины и механизмы сна.

Гуморальная теория, в качестве причины сна рассматривает вещества, появляющиеся в крови при длительном бодрствовании. Доказательством этой теории служит эксперимент, при котором бодрствующей собаке переливали кровь животного, лишенного сна в течение суток. Животное-реципиент немедленно засыпало. В настоящее время удалось идентифицировать некоторые гипногенные вещества, например пептид, вызывающий дельта-сон. Но гуморальные факторы не могут рассматриваться как абсолютная причина возникновения сна. Об этом свидетельствуют наблюдения за поведением двух пар неразделившихся близнецов. У них разделение нервной системы произошло полностью, а системы кровообращения имели множество анастомозов. Эти близнецы могли спать в разное время: одна девочка, например, могла спать, а другая бодрствовала.

Подкорковая и корковая теории сна. При различных опухолевых или инфекционных поражениях подкорковых, особенно стволовых, образований мозга, у больных отмечаются различные нарушения сна — от бессонницы до длительного летаргического сна, что указывает на наличие подкорковых центров сна. При раздражении задних структур субталамуса и гипоталамуса животные засыпали, а после прекращения раздражения они просыпались, что указывает на наличие в этих структурах центров сна.

В лаборатории И.П.Павлова было установлено, что при длительной выработке тонкого дифференцировочного торможения животные часто засыпали. Поэтому ученый рассматривал сон как следствие процессов внутреннего торможения, как углубленное, разлитое, распространившееся на оба полушария и ближайшую подкорку торможение (корковая теория сна).

Однако ряд фактов не могли объяснить ни корковая, ни подкорковая теории сна. Наблюдения за больными, у которых отсутствовали почти все виды чувствительности, показали, что такие больные впадают в состояние сна как только прерывается поток информации от действующих органов чувств. Например, у одного больного из всех органов чувств был сохранен только один глаз, закрытие которого погружало больного в состояние сна. Многие вопросы организации процессов сна получили объяснение с открытием восходящих активирующих влияний ретикулярной формации ствола мозга на кору больших полушарий. Экспериментально было доказано, что сон возникает во всех случаях устранения восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на кору мозга. Были установлены нисходящие влияния коры мозга на подкорковые образования. В бодрствующем состоянии при наличии восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на кору мозга нейроны лобной коры тормозят активность нейронов центра сна заднего гипоталамуса. В состоянии сна, когда снижаются восходящие активирующие влияния ретикулярной формации на кору мозга, тормозные влияния лобной коры на гипоталамические центры сна снижаются.

Между лимбико-гипоталамическими и ретикулярными структурами мозга имеются реципрокные отношения. При возбуждении лимбико-гипоталамических структур мозга наблюдается торможение структур ретикулярной формации ствола мозга и наоборот. При бодрствовании за счет потоков афферентации от органов чувств активируются структуры ретикулярной формации, которые оказывают восходящее активирующее влияние на кору больших полушарий. При этом нейроны лобных отделов коры оказывают нисходящие тормозные влияния на центры сна заднего гипоталамуса, что устраняет блокирующие влияния гипо-таламических центров сна на ретикулярную формацию среднего мозга. При уменьшении потока сенсорной информации снижаются восходящие активирующие влияния ретикулярной формации на кору мозга. В результате чего устраняются тормозные влияния лобной коры на нейроны центра сна заднего гипоталамуса, которые начинают еще активнее тормозить ретикулярную формацию ствола мозга. В условиях блокады всех восходящих активирующих влияний подкорковых образований на кору мозга наблюдается медленно-волновая стадия сна.

Гипоталамические центры за счет связей с лимбическими структурами мозга могут оказывать восходящие активирующие влияния на кору мозга при отсутствии влияний ретикулярной формации ствола мозга. Эти механизмы составляют корково-подкорковую теорию сна (П.К.Анохин), которая позволила объяснить все виды сна и его расстройства. Она исходит из того, что состояние сна связано с важнейшим механизмом — снижением восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на кору мозга. Сон бескорковых животных и новорожденных детей объясняется слабой выраженностью нисходящих влияний лобной коры на гипоталамические центры сна, которые при этих условиях находятся в активном состоянии и оказывают тормозное действие на нейроны ретикулярной формации ствола мозга.

Сон новорожденного периодически прерывается только возбуждением центра голода, расположенного в латеральных ядрах гипоталамуса, который тормозит активность центра сна. При этом создаются условия для поступления восходящих активирующих влияний ретикулярной формации в кору. Эта теория объясняет многие расстройства сна. Бессонница, например, часто возникает как следствие перевозбуждения коры под влиянием курения, напряженной творческой работы перед сном. При этом усиливаются нисходящие тормозные влияния нейронов лобной коры на гипоталамические центры сна и подавляется механизм их блокирующего действия на ретикулярную формацию ствола мозга. Длительный сон может наблюдаться при раздражении центров заднего гипоталамуса сосудистым или опухолевым патологическим процессом. Возбужденные клетки центра сна непрерывно оказывают блокирующее влияние на нейроны ретикулярной формации ствола мозга.

Иногда во время сна наблюдается так называемое частичное бодрствование, которое объясняется наличием определенных каналов реверберации возбуждений между подкорковыми структурами и корой больших полушарий во время сна на фоне снижения восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на кору мозга. Например, кормящая мать может крепко спать и не реагировать на сильные звуки, но она быстро просыпается даже при небольшом шевелении ребенка. В случае патологических изменений в том или ином органе усиленная импульсация от него может определять характер сновидений и быть своего рода предвестником заболевания, субъективные признаки которого еще не воспринимаются в состоянии бодрствования.

Фармакологический сон неадекватен по своим механизмам естественному сну. Снотворные препараты ограничивают активность разных структур мозга — ретикулярной формации, гипоталамической области, коры головного мозга. Это приводит к нарушению естественных механизмов формирования стадий сна, нарушению процесса консолидации памяти, переработки и усвоения информации.

Сон — физиологическое состояние, которое характеризуется прежде всего потерей активных психических связей субъекта с окружающим его миром. Сон является жизненно необходимым для высших животных и человека. Треть жизни человека проходит в состоянии периодически наступающего сна.

Биологическое значение сна. Длительное время считали, что сон представляет собой отдых, необходимый для восстановления энергии клеток мозга после активного бодрствования. Однако, в последнее время биологическое значение сна рассматривается значительно шире. Во-первых, оказалось, что активность мозга во время сна часто выше, чем во время бодрствования. Было установлено, что активность нейронов ряда структур мозга во время сна существенно возрастает. Кроме того, во сне наблюдается активация ряда вегетативных функций. Все это позволило рассматривать сон как активный физиологический процесс, активное состояние жизнедеятельности.

Объективные характеристики (признаки) сна. Сон характеризуется прежде всего потерей активного сознания. Глубоко спящий человек не реагирует на многие воздействия окружающей среды если они не имеют чрезмерной силы. Рефлекторные реакции во время сна снижены. Сон характеризуется фазовыми изменениями ВНД , которые особенно отчетливо проявляются при переходе от бодрствования ко сну.

При переходе от состояния бодрствования ко сну наблюдается следующие фазы:

Уравнительная,

Парадоксальная,

Ультрапарадоксальная,

Наркотическая.

Обычно условно-рефлекторные реакции подчиняются закону силы: на больший по силе условный раздражитель величина условно-рефлекторной реакции больше, чем на слабый раздражитель. Фазы развития сна характеризуются нарушением силовых отношений. Уравнительная фаза характеризуется тем, что животные начинают отвечать одинаковыми по величине условно-рефлекторными ответами на условные раздражители различной силы.

Во время парадоксальной фазы на слабые условные раздражители наблюдается большая по величине условно-рефлекторная реакция, чем на сильные раздражители. Ультрапарадоксальная фаза характеризуется исчезновением условных реакций на положительные условные сигналы и появлением условно-рефлекторного ответа при действии тормозных условных раздражителей. В наркотическую фазу животные перестают отвечать условно-рефлекторной реакцией на любые условные раздражители.

Другим показателем состояния сна является утрата способности к активной целенаправленной деятельности.

Объективные характеристики состояния сна отчетливо обнаруживаются на ЭЭГ и при регистрации ряда вегетативных показателей. Во время сна на ЭЭГ происходит ряд изменений, протекающих в несколько стадий. В состоянии бодрствования характерной является низкоамплитудная высокочастотная ЭЭГ активность (бета-ритм). При закрывании глаз и расслаблении эта активность сменяется альфа-ритмом малой амплитуды. В этот период происходит засыпание человека, он постепенно погружается в бессознательное состояние.

В этот период пробуждение происходит достаточно легко. Через некоторое время альфа-волны начинают складываться в “веретена”. Через 30 минут стадия “веретен” сменяется стадией высокоамплитудных медленных тета-волн. Пробуждение в эту стадию затруднено. Эта стадия сопровождается рядом изменений вегетативных показателей: уменьшается частота сердечных сокращений, снижается кровяное давление, температура тела и др. Стадия тета-волн сменяется стадией высокоамплитудных сверхмедленных дельта-волн. Когда бессознательное состояние становится еще глубже, дельта-волны нарастают по амплитуде и частоте. Дельта-сон — это период глубокого сна. Частота сердечных сокращений, артериальное давление, температура тела в эту фазу достигают минимальных значений.

Описанные изменения ЭЭГ составляют “медленноволновую” стадию сна, она длится 1-1,5 часа. Эта стадия сменяется появлением на ЭЭГ низкоамплитудной высокочастотной активности, характерной для состояния бодрствования (бета-ритм). Так как эта стадия появляется в фазу глубокого сна, она получила название “парадоксального” или “быстроволнового” сна.

Таким образом, по современным представлениям весь период одного цикла сна делится на два состояния, которые сменяют друг друга (такая смена происходит 6-7 раз в течение ночи) и резко отличаются между собой:

Медленноволновый или медленный (ортодоксальный) сон;

Быстрый или парадоксальный сон.

Стадия медленного сна сопровождается высокоамплитудными медленными дельта-волнами в ЭЭГ, а стадия быстрого сна — высокочастотной низкоамплитудной активностью (десинхронизацией), которая характерна для ЭЭГ мозга бодрствующего животного, т. е. по ЭЭГ показателям мозг бодрствует, а организм спит. Это и дало основание назвать эту стадию сна парадоксальным сном.

Если разбудить человека в фазу парадоксального сна, то он сообщает о сновидениях и передает их содержание. Человек, проснувшись в фазу медленного сна, чаще всего не помнит сновидений.

Парадоксальная фаза сна оказалась важной для нормальной жизнедеятельности. Если человека во время сна избирательно лишать только парадоксальной фазы сна, например, будить его как только он переходит в эту фазу, то это приводит к существенным нарушениям психической деятельности. Это свидетельствует о том, что сон и особенно его парадоксальная фаза является необходимым состоянием подготовки к нормальному, активному бодрствованию.

Теории сна.

Гуморальная теория: в качестве причины сна рассматриваются специальные вещества, появляющиеся в крови при бодрствовании. Доказательством этой теории служит эксперимент, При котором бодрствующей собаке переливали кровь животного, лишенного сна в течение суток. Животное — реципиент немедленно засыпало. В настоящее время удалось идентифицировать некоторые гипногенные вещества, например, пептид , вызывающий дельта-сон. Вместе с тем, наличие гипногенных веществ не является фатальным признаком развития сна.

Об этом свидетельствуют наблюдения за поведением двух пар неразделившихся близнецов, У этих близнецов эмбриональное разделение нервной системы произошло полностью, а системы кровообращения имели множество анастомозов. Эти близнецы проявляли различное отношение ко сну: одна девочка, например, могла спать, а другая бодрствовала. Все это указывает на то, что гуморальные факторы не могут рассматриваться как абсолютная причина возникновения сна.

Вторая группа теорий — нервные теории сна. Клинические наблюдения свидетельствовали о том, что при различных опухолевых или инфекционных поражениях подкорковых, особенно стволовых образований мозга, у больных отмечаются различные нарушения сна — от бессонницы до длительного летаргического сна. Эти и другие наблюдения указывали на наличие подкорковых центров сна.

Экспериментально было показано, что при раздражении задних структур субталамуса и гипоталамуса животные немедленно засыпали, а после прекращения раздражения они просыпались. Эти эксперименты указывали на наличие в субталамусе и гипоталамусе центров сна.

В лаборатории И. П. Павлова было установлено, что при применении длительно и настойчиво неподкрепляемого условного раздражителя или при выработке тонкого диффренцировочного условного сигнала, животные, наряду с торможением у них условно-рефлекторной деятельности, засыпали. Эти эксперименты позволили И. П. Павлову рассматривать сон как следствие процессов внутреннего торможения, как углубленное, разлитое, распространившееся на оба полушария и ближайшую подкорку торможение. Так была обоснована корковая теория сна. Однако ряд фактов не могли объяснить ни корковая, ни подкорковая теории сна.

Во-первых, наблюдения за больными, у которых отсутствовали почти все виды чувствительности, показали, что такие больные впадают в состояние сна как только прерывается поток информации от действующих органов чувств. Например, у одного больного из всех органов чувств был сохранен только один глаз, закрытие которого погружало больного в состояние сна. Больная с сохранением чувствительности только на тыльной поверхности предплечья одной руки постоянно пребывала в состоянии сна. Просыпалась она только тогда, когда дотрагивались до участков кожи, сохранивших чувствительность.

Во-вторых, оставалось неясным, почему спят бесполушарные животные и новорожденные дети, у которых кора морфологически еще недостаточно дифференцирована.

Многие вопросы центральной организации процессов сна получили объяснение с открытием восходящих активирующих влияний ретикулярной формации ствола мозга на кору больших полушарий. Экспериментально было доказано, что сон возникает во всех случаях устранения восходящих активирующих влияний ретикулярной формаций на кору мозга.

Наряду с этим были установлены нисходящие влияния коры мозга на подкорковые образования. Особенно важны влияния фронтальных отделов коры больших полушарий на лимбические структуры мозга и гипоталамические центры сна. В бодрствующем состоянии при наличии восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на кору мозга, нейроны лобной коры тормозят активность нейронов центра сна заднего гипоталамуса. В состоянии сна, когда снижаются восходящие активирующие влияния ретикулярной формации на кору мозга, тормозные влияния лобной коры на гипоталамические центры сна снижаются.

Важным обстоятельством, имеющим прямое отношение к природе сна, явилось установление факта реципрокных отношений между лимбико-гипоталамическими и ретикулярными структурами мозга. При возбуждении лимбико-гипоталамических структур мозга наблюдается торможение структур ретикулярной формации ствола мозга и, наоборот.

Следовательно, состояния бодрствования и сна характеризуются специфической архитектоникой, своеобразной “раскладкой” корково-подкорковых взаимоотношений.

При бодрствовании за счет потоков афферентации от органов чувств активируются структуры ретикулярной формации ствола мозга, которые оказывают восходящее активирующее влияние на кору больших полушарий. При этом нейроны лобных отделов коры оказывают нисходящие тормозные влияния на центры сна заднего гипоталамуса , что устраняет блокирующие влияния гипоталамических центров сна на ретикулярную формацию среднего мозга.

В состоянии сна при уменьшении потока сенсорной информации снижаются восходящие активирующие влияния ретикулярной формации на кору мозга. В результате чего устраняются тормозные-влияния лобной коры на нейроны центра сна заднего гипоталамуса. Эти нейроны, в свою очередь, начинают еще активнее тормозить ретикулярную формацию ствола мозга. В условиях блокады всех восходящих активирующих влияний подкорковых образований на кору мозга наблюдается медленноволновая стадия сна.

Гипоталамические центры за счет морфофункциональных связей с лимбическими структурами мозга могут оказывать восходящие активирующие влияния на кору мозга при отсутствии влияний ретикулярной формации ствола мозга.

Рассмотренные выше механизмы составляют корково-подкорковую теорию сна, предложенную П. К. Анохиным. Эта теория позволила объяснить все виды сна и его расстройства. Она исходит из ведущего постулата о том, что какова бы ни была причина сна, состояние сна связано с важнейшим механизмом — снижением восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на кору мозга.

Развитие сна объясняется уменьшением восходящих активирующих влияний ретикулярной формации за счет торможения активности ее нейронов при электрическом раздражении заднего гипоталамуса.

Сон бескорковых животных и новорожденных детей объясняется слабой выраженностью нисходящих влияний лобной коры на гипоталамические центры сна, которые при этих условиях находятся в активном состоянии и оказывают тормозное действие на нейроны ретикулярной формации Ствола мозга. Сон новорожденного периодически прерывается только возбуждением центра голода, расположенного в латеральных ядрах гипоталамуса, который тормозит активность центра сна. При этом создаются условия для поступления восходящих активирующих влияний ретикулярной формации в кору. Новорожденный просыпается и бодрствует до тех пор, пока не снизится активность центра голода за счет удовлетворения пищевой потребности.

Становится понятным, что во всех случаях резкого ограничения сенсорной информации, имевшего место у некоторых больных, сон возникал вследствие снижения восходящих активирующих влияний ретикулярной формации ствола мозга на кору.

Корково-подкорковая теория сна объясняет многие расстройства сна. Бессонница, например, часто возникает как следствие перевозбуждения коры под влиянием курения, напряженной творческой работы перед сном. При этом усиливаются нисходящие тормозные влияния нейронов лобной коры на гипоталамические центры сна и подавляется механизм их блокирующего действия на ретикулярную формацию ствола мозга.

Неглубокий сон наблюдается при частичной блокаде механизмов восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на.кору мозга. Длительный, например, летаргический сон может наблюдаться при раздражении центров сна заднего гипоталамуса сосудистым или опухолевым патологическим процессом. При этом возбужденные клетки центра сна непрерывно оказывают блокирующее влияние на нейроны ретикулярной формации ствола мозга.

Понятие о “сторожевых пунктах” как частичном бодрствовании во время сна объясняется наличием определенных каналов реверберации возбуждений между подкорковыми структурами и корой больших полушарий во время сна на фоне снижения основной массы восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на кору мозга. “Сторожевой пункт” или очаг может определяться сигнализацией от внутренних органов, внутренними метаболическими потребностями и внешними жизненно важными обстоятельствами.

Например, кормящая мать может очень крепко спать и не реагировать на достаточно сильные звуки, но она быстро просыпается при легком шевелении новорожденного ребенка. Иногда “сторожевые пункты” могут иметь прогностическое значение. Например, в случае патологических изменений в том или ином органе, усиленная импульсация от него может определять характер сновидений и быть своего рода прогнозом заболевания, субъективные признаки которого еще не воспринимаются в состоянии бодрствования.

Гипнотическое состояние можно определить как частичный сон. Возможно, гипнотическое состояние создается за счет возбуждения лимбико-таламических структур на фоне сохраняющейся части восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на кору мозга” определяющих поведенческую деятельность.

Избирательная активация лимбических структур мозга наблюдается при воздействии на мозг импульсов электрического тока при так называемом электросне, при этом формируется гипнозоподобное состояние.

Сон, как особое состояние организма и прежде всего — состояние мозга, характеризуется специфическими корково-подкорковыми соотношениями и продукцией специальных биологически активных веществ, применяется при лечении невротических, астенических состояний, снятия психоэмоционального напряжения и при ряде психосоматических заболеваний (ранние стадии гипертонической болезни, нарушения сердечного ритма, язвенные поражения желудочно-кишечного тракта, кожные и эндокринные расстройства).

Фармакологический сон неадекватен по своим механизмам естественному сну. Различные “снотворные” препараты ограничивают активность разных структур мозга — ретикулярной формации ствола мозга, гипоталамической области, коры головного мозга. При этом нарушаются естественные механизмы формирования стадий сна, его динамики, пробуждения. Помимо этого при фармакологическом сне могут нарушаться процессы консолидации памяти, переработки и усвоения информации и др. Следовательно, использование фармакологических средств для улучшения сна должно иметь достаточное медицинское обоснование.

Современные представления о физиологической архитектуре поведенческого акта (функциональная система поведения). Любая деятельность организма является приспособительной и направлена на достижение организмом полезного приспособительного результата. В основе этой приспособительной деятельности лежит формирование функциональных систем, т. е. совокупности процессов и механизмов, динамически складывающихся для достижения организмом полезного результата. Следовательно, формирование функциональных систем подчинено получению определенного, полезного приспособительного результата. Недостаточный результат может целиком реорганизовать систему, сформировать новую с более совершенным взаимодействием компонентов, обеспечивающих получение полезного результата.

Этапы (узловые механизмы) формирования функциональной системы. Концепция функциональных систем постулирует мысль о том, что среда существования оказывает на организм влияние еще до того, как подействует условный раздражитель. Следовательно, при осуществлении условного рефлекса условный раздражитель действует на фоне так называемой предпусковой интеграции, которая формируется на базе различных видов афферентных возбуждений.

1. Обстановочная афферентация — сумма афферентных возбуждений, возникающих в конкретных условиях существования организма и сигнализирующих об обстановке, в которой пребывает организм.

2. Обстановочная афферентация действует на организм в тот момент, когда в нем имеется тот или иной уровень мотивационного возбуждения (мотивация), находящегося в состоянии скрытого доминирования. Доминирующая мотивация формируется на основе ведущей потребности, при участии мотивационных центров гипоталамуса. Из нескольких потребностей выбирается наиболее актуальная, на базе которой возникает доминирующая мотивация. На стадии афферентного синтеза доминирующая мотивация активирует память.

3. Любая поведенческая реакция, в том числе и условно-рефлекторная возникает быстрее, если подобная ситуация уже встречалась в жизни, т. e. при наличии следов прошлого опыта — памяти. Значение памяти на стадии афферентного синтеза состоит в том, что она извлекает информацию, связанную с удовлетворением доминирующей мотивации.

Эти три вида возбуждений: мотивационное, память и обстановочная афферентация создают предпусковую интеграцию, на фоне которой действует четвертый вид афферентации — пусковая афферентация (пусковой стимул, условный сигнал). Эти четыре вида возбуждений взаимодействуют и обеспечивают формирование Первого этапа, первого узлового механизма функциональной системы поведения — афферентного синтеза (рис. 34).

Рис.34. Схема функциональной системы поведенческого акта (по П.К. Анохину).

Основным условием формирования афферентного синтеза является одновременная встреча всех четырех видов афферентаций . Эти виды афферентаций должны обрабатываться одновременно и совместно, что достигается благодаря конвергенции всех видов возбуждений на конвергентных нейронах. Этап афферентного синтеза приводит организм к решению вопроса, какой именно результат должен петь получен в данный момент, он обеспечивает постановку цели, достижению которой будет посвящена вся дальнейшая реализация функциональной системы.

Вторым этапом функциональной системы является принятие решения (постановка цели).

Этот этап характеризуется следующими особенностями:

Принятие решения осуществляется только на основе полного афферентного синтеза.

Благодаря принятию решения принимается одна конкретная форма поведения, соответствующая внутренней потребности, прежнему опыту и окружающей обстановке.

На этапе принятия решения организм освобождается от избыточных степеней свободы, т. е. из сотни возможностей после принятия решения реализуется только одна. Оставшиеся степени свободы дают возможность экономно осуществлять именно то действие, которое должно привести к запрограммированному результату.

Этап принятия решения способствует формированию интеграла эфферентных возбуждений, в этот период все виды возбуждений приобретают эффекторный, исполнительный характер.

Третьим этапом функциональной системы является формирование программы действия. На данном этапе формируется конкретная цель действия и пути ее реализации. Одновременно с формированием программы действия формируется как бы ее копия, которая сохраняется в нервной системе, в акцепторе результатов действия.

Четвертым этапом формирования функциональной системы является формирование акцептора результатов действия. Это весьма сложный аппарат деятельности мозга, который должен сформировать тонкие нервные механизмы, позволяющие не только прогнозировать признаки (параметры) необходимого в данный момент результата, но и сравнить (сличить) их с параметрами реально полученного результата. Информация о последних приходит к акцептору результатов действия благодаря обратной афферентации. Именно этот аппарат дает возможность организму исправить ошибку поведения или довести несовершенные поведенческие акты до совершенных. Акцептор результатов действия — это идеальный образ будущих результатов действия.

Именно эта модель является эталоном оценки обратных афферентации. Получены данные о том, что в этот нервный комплекс, обладающий высокой степенью мультиконвергентного взаимодействия, приходят возбуждения не только афферентной, но и эфферентной природы. Речь идет о коллатеральных ответвлениях пирамидного тракта, которые через цепь промежуточных нейронов отводят “копии” эфферентных посылок (команд), идущих к эффекторам. Эти эфферентные возбуждения конвергируют на те же промежуточные нейроны сенсомоторной области коры, куда поступают афферентные возбуждения, передающие информацию о параметрах реального результата.

Таким образом, момент принятия решения и начала выхода эфферентных возбуждений из мозга сопровождается формированием обширного комплекса возбуждений, состоящего из афферентных признаков будущего результата и из коллатеральных копий эфферентных возбуждений, поступающих по пирамидному тракту к рабочим аппаратам. К этому же комплексу возбуждений через определенное время присоединяются возбуждения от параметров реально полученного результата. Сам процесс оценки реально полученного результата осуществляется из сличения (сравнения, сопоставления) прогнозированных параметров и параметров реально полученного результата.

Если результаты не соответствуют прогнозу, то в аппарате сличения возникает реакция рассогласования, активирующая ориентировочно-исследовательскую реакцию, которая поднимает ассоциативные возможности мозга на более высокий уровень, тем самым помогает активному подбору дополнительной информации. Именно эта общая активация мозга, реализующаяся в ориентировочно-исследовательской реакции, направляет организм на поиски дополнительной информации. На ее основе формируется более полный афферентный синтез, принимается более адекватное решение, что в свою очередь приводит к формированию более адекватной программы действия и к действию, которое позволяет получить запрограммированный результат.

При достижении желаемого полезного результата в акцепторе результатов действия формируется реакция согласования. В стадию афферентного синтеза поступает санкционирующая афферентация, сигнализирующая об удовлетворении мотивации. На этом функциональная система перестает существовать.

Процессы согласования и рассогласования, возникающие при сличении параметров реально полученного результата с запрограммированным в акцепторе результатов действия, сопровождаются общими реакциями — чувством удовлетворения и неудовлетворения, т.е. положительными и отрицательными эмоциями.

Следовательно, основными этапами, узловыми механизмами функциональной системы являются:

Афферентный синтез.

Принятие решения.

Формирование программы действия.

Формирование акцептора результатов действия.

Действие и его результат.

Сличение параметров результата с их моделью в акцепторе результатов действия, осуществляемое с по мощью обратной афферентации.

Синтез столь разнообразных возбуждений осуществляется на конвергентных нейронах. Именно к ним приходят обстановочная и пусковая афферентации, возбуждение от мотивационных центров. На этих же нейронах осуществляется синтез этих возбуждений со следами ранее протекавших здесь процессов (памятью). Нейроны, на которых формируются механизмы функциональной системы, расположены во всех структурах ЦНС , на всех ее уровнях. Интеграция этих процессов определяет целостную многоуровневую, многокомпонентную приспособительную деятельность организма.