Физиология сна

Сущность сна и его биологическое значение. ЭЭГ как метод изучения физиологии сна

В общей сложности около трети жизни человек проводит в состоянии сна.

Значение сна для организма:

1. Сон предоставляет организму необходимый отдых.
2. Сон обеспечивает переработку и сохранение информации в памяти. В первую очередь медленный сон способствует закреплению изученного материала, а быстрый сон обеспечивает реализацию подсознательных моделей ожидаемых событий, то есть обмен информации между подсознанием и сознанием, а также участвует в процессах психологической защиты организма.
3. Сон является приспособительной реакцией организма к изменениям уровня освещенности (циклу «день-ночь»).
4. Сон способствует восстановлению иммунитета за счет активизации T-лимфоцитов, которые борются с инфекционными агентами, проникающими в организм.

Изучение физиологических процессов, протекающих в организме, когда он находится в состоянии сна, стало возможным с изобретением приборов, позволяющих фиксировать электрическую активность головного мозга. Основной методикой в изучении сна стала электроэнцефалография (ЭЭГ).

Различают следующие виды электрических потенциалов, регистрируемых на ЭЭГ:

1. Дельта-ритм (D) – это колебания, амплитуда которых составляет 300мВт, а частота - менее 3.5 Гц. В зависимости от локализации и уровня бодрствования такие колебания могут свидетельствовать либо о диффузной/ локальной церебральной дисфункции (вызванной опухолью, кровоизлиянием, комой и т.д.), либо отражать физиологическое снижение уровня активности головного мозга во время сна.
2. Тета-ритм (q) – это колебания, частота которых находится в диапазоне 4-7.5 Гц, а амплитуда - 100 – 300 мВт. Интерпретация таких колебаний аналогична дельта-ритму.
3. Альфа-ритм (a) – это колебания с частотой 8 -13 Гц (у взрослых), у новорожденных, а также в первые годы жизни альфа-ритм имеет частоту в пределах 3-4 Гц, значения взрослых достигаются постепенно к трехлетнему возрасту. Амплитуда таких волн в среднем у взрослых составляет до 70-80 микровольт. Альфа-ритм преобладает в задних отделах головного мозга, наибольшей выраженности на нормальной ЭЭГ он достигает в состоянии расслабленного бодрствования, то есть при бодрствовании с закрытыми глазами. Вследствие наличия связи со зрительными структурами мозга альфа-ритм блокируется при открывании глаз.
4. Бета-ритм (b) представляет собой колебания частотой от 14 Гц и более. Как показывает практика, верхняя граница бета активности обычно достигает значений в 30-35 Гц. Амплитуда такого ритма у взрослого здорового человека, находящегося в состоянии расслабленного бодрствования, как правило, значительно ниже амплитуды альфа-ритма и составляет не более 20-30 микровольт. При этом имеется тенденция к достижению максимума в передних отделах головного мозга. Доминирующей бета-активность является в состоянии бодрствования с открытыми глазами.

Стадии сна

Сон состоит из поочередно сменяющих друг друга фаз, то есть он имеет циклический характер. На электроэнцефалограмме различают две основные стадии сна: медленный сон (Non-REM сон), в котором в свою очередь выделяют четыре стадии, и быстрый сон (REM-сон).

Медленный сон также называется ортодоксальным, продолжительность его обычно составляет 80-90 минут. Эта стадия наступает непосредственно после засыпания.

Быстрый сон наступает вслед за медленным и продолжается около 10-15 минут.

Характеристика биоэлектрической активности головного мозга на разных стадиях сна:

1. Первая стадия медленного сна. С переходом из состояния бодрствования с закрытыми глазами в состояние сна альфа-ритм постепенно уменьшается, а медленные низкоамплитудные тета-волны появляются, амплитуда их равна или превышает таковую альфа-ритма. Внешне эта стадия сна проявляется дремотой с полусонными мечтаниями, могут присутствовать абсурдные или галлюциногенные мысли, иногда сопровождающиеся сноподобными галлюцинациями (гипногогическими образами). Мышечная активность организма при этом снижается, также снижается частота пульса и дыхательных движений, интенсивность обмена веществ замедляется, несколько снижается температура тела, могут наблюдаться медленные движения глаз.
2. Вторая стадия медленного сна (легкий или неглубокий сон). В этой стадии на ЭЭГ преобладают тета - волны, а также появляется сигма-ритм, называемый еще «сонными веретёнами», он является учащённым альфа-ритмом частотой от 12-14 до 20 Гц. С появлением сигма-ритма сознание отключается, но во время пауз между веретенами (периодичность их возникновения составляет около 2-5 раз в минуту) человека можно легко разбудить. Пороги восприятия при этом повышаются. Эпизоды возникновения сонных веретен также могут наблюдаться и в структуре 3-4 стадий медленного сна. Внешне наблюдается дальнейшее снижение мышечной тонической активности, частоты сердечного ритма, температуры тела, но глаза остаются неподвижными. Эта стадия в целом составляет около 45-55 % общего времени сна. Самый первый эпизод этой стадии занимает порядка 20 минут.
3. Третья стадия медленного сна. На ЭЭГ появляются дельта-колебания, которые составляют менее 50 % всех колебаний, если же дельта-ритм начинает преобладать, то есть составлять более 50 %, значит, наступила четвертая стадия. Третья стадия в норме составляет около 5-8 % общего времени сна.
4. Четвёртая стадия медленного сна. Это самый глубокий сон, с преобладанием медленных дельта-волн. Иногда третья и четвёртая стадии объединяются и называются дельта-сном. В этот период человека очень сложно разбудить, около 80 % сновидений наступают в эту стадию, здесь же также возможны приступы лунатизма, разговоры во сне, ночные ужасы и энурез у детей, но при этом человек практически ничего из этого потом не может вспомнить. Четвертая стадия составляет около 10-15 % общего времени сна. В целом стадия медленного сна в норме занимает 75—80 % всей его продолжительности.
5. Стадия быстрого сна (парадоксальный сон или стадия быстрых движений глаз (БДГ-сон)). На ЭЭГ в эту фазу отмечаются быстрые колебания, по значению близкие к бета-волнам пилообразной формы, то есть электрическая активность мозга похожа на состояние бодрствования. Однако при этом человек полностью неподвижен, так как мышечный тонус резко снижен, но глазные яблоки под сомкнутыми веками периодически совершают быстрые движения. Прервать быстрый сон труднее, чем медленный, несмотря на то, что он ближе к порогу бодрствования. Если разбудить человека в стадии быстрого сна, то в 90 % случаев он расскажет о ярком сновидении.

В норме сон начинается первой стадией медленного сна, далее наступает вторая его стадия, а затем 3-4 стадии. Далее происходит возвращение снова во вторую стадию медленного сна, после которой уже возникает первый эпизод быстрого сна.