Жизнедеятельность человека представляет собой естественную смену двух фаз состояния организма: активности и покоя.
В процессе активного периода человек активно обучается и реализует различные виды поведения. Состояние покоя включает в себя спокойное бодрствование, медленный и быстрый сон. Рассмотрим подробнее определение сна и его физиологию.
Сон – это естественный процесс и физиологическое состояние сознания организма, при котором снижается реакция на внешние раздражители.
Сон характерен для человека, млекопитающих, птиц, рыб и некоторых других видов животных.
Основной функцией сна является обеспечение отдыха организма. В состоянии сна осуществляется переработка полученной информации, восстанавливается иммунитет.
Наука, изучающая сон, называется сомнологией.
Для изучения сна ученые-сомнологи используют регистрацию электрических сигналов мозговой активности коры больших полушарий, глаз и шеи. Эти источники являются основными инструментами для изучения сна. Электроэнцефалография (ЭЭГ) является электрофизилогическим методом регистрации активности возбудимых тканей и широко применяется при изучении состояний бодрствования и сна.
Физиологические механизмы сна
Сон является цикличным процессом. Цикл состоит из двух фаз: медленной и быстрой. После окончания быстрой фазы человек может «перейти» на новый цикл сна или проснуться. За ночь взрослый человек может «пройти» от 4 до 6 таких циклов.
Медленная фаза сна (Non-REM)
В структуре головного мозга отмечают наличие «тормозных» нейронов, которые образуют скопления в определенных областях головного мозга.
Центрами медленного сна являются:
- Передние отделы гипоталамуса;
- Неспецифические ядра таламуса;
- Ядра шва;
- Тормозной центр Моруцци.
Физиологически состояние сна начинается с синтеза тормозными нейронами нейромедиаторов, которые начинают медленный сон. Активация тормозных нейронов ослабляет так называемые «центры бодрствования» в головном мозге, что поддерживает и усугубляет состояние медленного сна.
Медленная фаза сна состоит из следующих стадий:
- Первая стадия. Является переходной между бодрствованием и сном и характеризуется наличием тета-волн частотой 3-7 Гц при регистрации электрографических сигналов. При этом мышечная активность организма снижается, понижается температура тела и давление, падает частота пульса и дыхания, глаза могут быть неподвижны или двигаться медленно, отмечаются гипнагогические подёргивания;
- Вторая стадия. Носит название «поверхностный» или «лёгкий» сон. На второй стадии регистрируются веретёна и К-комплексы частотой от 12 до 14 Гц, продолжает снижаться мышечная активность, температура тела, сердечный ритм организма, глаза неподвижны;
- Третья стадия. Называется «глубоким» сном, при котором на ЭЭГ отмечаются высоковольтные дельта волны частотой от 0,5 до 2 Гц;
- Четвертая стадия. Для нее характерны дельта волны, как и для третьей стадии, поэтому их часто объединяют в одну и называют «дельта-сном».
Медленный сон выполняет важнейшую функцию – восстановительную. В этой фазе восстанавливается мозговой электролитный гомеостаз, который был нарушен в течение многочасового бодрствования.
Быстрая фаза сна (REM)
Для быстрой фазы характерны низковольтные, быстрые, пилообразные сигналы, такие же регистрируются при состоянии бодрствования организма. Главная особенность данной фазы – быстрые движение глаз, которые никогда нельзя наблюдать при медленном сне.
Центрами быстрого сна являются:
- Голубое пятно;
- Вестибулярные ядра продолговатого мозга;
- Верхнее двухолмие среднего мозга;
- Ретикулярная формация среднего мозга.
Нейроны, регулирующие быстрый сон можно разделить на:
- «REM-on нейроны» посылают импульсы во время периодов быстрого сна, расположенные на дорзальной покрышке моста;
- «REM-Waking on нейроны» активны и в период бодрствования, и в период быстрого сна;
- «REM-off нейроны» включаются только при переходе к бодрствованию или медленному сну.
Сложность исследования быстрого сна заключалась в идентичности результатов ЭЭГ с состоянием бодрствования. Следует отметить, что клетки головного мозга обладают высокой активностью на данной фазе, однако, информация не передается к органам чувств и мышцам организма, поэтому быстрый сон также называют парадоксальным.
На данном этапе состояния организма происходит активная переработка информации, которая была получена при бодрствовании и хранилась в памяти. Подтверждением указанной функции является появление у организма эмоционально окрашенных сноведений при быстром сне.
Гуморальные факторы сна
На различных стадиях сна происходят не только изменения электрических сигналов головного мозга, но и изменения выделения гормонов.
Во время быстрого сна происходит снижение концентрации почти всех гормонов, таких как норадреналин, кортизол, пролактин и т.д.
Во время медленного сна увеличивается концентрация гормона роста и пролактина, а концентрация эндорфинов остается неизменной.
В течение длительного периода времени ученые пытались найти «гормон сна» как гуморальный фактор, вызывающий сон. Так называемый «фактор дельта-сна» удалось выделить в результате опыта из тканевой жидкости животных, которых лишали сна. Однако, он включает в себя целый список различных пептидов и веществ, которые могут влиять не только на сон, но и других формы поведения организмов. В настоящее время достоверных данных о существовании «пептида сна» до сих пор не обнаружено.
Гуморальные факторы сна не являются основными при возникновении и регуляции сна. Это подтверждает наблюдение за частично сросшимися сиамскими близнецами, которые имеют одну кровеносную систему. В результате наблюдений был выявлен факт, что одна голова младенца спала, а другая бодрствовала.
Таким образом гуморальные факторы имеют значительное влияние на сон организма, однако, не являются базисом для его запуска и поддержания.
