Регуляция сна и бодрствования осуществляется. Физиология сна
К настоящему времени оформились представления о существовании в мозгу двух систем, регулирующих сон и бодрствование.
Одна из них - восходящая активирующая ретикулярная система - расположена в верхних отделах ретикулярной формации ствола мозга и задних отделах гипоталамуса. При раздражении этой системы на электроэнцефалограмме появляется десинхронизация, уплощение и ускорение ритмов, что у спящих животных сопровождается пробуждением, а у бодрствующих повышением бдительности. Все периферические стимулы оказывают влияние на эту систему через коллатерали, которые отходят к ней от чувствительных путей, идущих к коре больших полушарий. Непосредственное электрическое раздражение корковых полей и некоторых других глубинных образований мозга может также вызвать пробуждение.
Но теперь уже очевидно, что раздражение всех отделов мозга, а также активность систем мозга, воспринимающих внешние и внутренние влияния, оказывают пробуждающее воздействие через восходящую активирующую систему. Опыты с перерезкой мозга и повреждением верхних отделов ретикулярной формации подтверждают это положение: животные погружаются в сонное состояние, из которого вывести их не удается.
Недавно появились сообщения, что при хорошем уходе у животных после операции через несколько недель появляются признаки бодрствования, увеличивающиеся со временем. Что это значит? Имеется ли еще одно звено активирующей системы, которое берет на себя осуществление этой функции, или в описанных опытах разрушается не вся восходящая система, сказать трудно. Возможным представляется существование активирующих аппаратов в лимбических структурах (миндалина, гиппокамп, таламус), функционально тесно связанных с аппаратами ретикулярной формации и гипоталамуса.
Более сложно построена вторая система - гипногенная, активность которой определяет длительность и глубину сна.
К настоящему времени уточнена роль ряда структур головного мозга в организации сна. Начнем с нижних отделов ствола. Моруцци описал синхронизирующий аппарат, при раздражении которого возникают электрофизиологические и поведенческие проявления сна. Роль этого образования сейчас хорошо выявлена: при отделении его (путем перезрезки) продолжительность сна у кошки уменьшается более чем в три раза. Животное бодрствует большую часть суток.
Разработан интересный способ анализа: в артерию вводят наркотическое вещество, выключающее временно функции определенных структур. Введение наркотика в сосуд, снабжающий нижний ствол кровью, приводит к тем же результатам, что и перерезка: удлиняется время бодрствования.
Этот аппарат тесно связан с каротидным синусом - образованием, расположенным в развилке наружной и внутренней сонных артерий, которое сигнализирует в мозг об уровне артериального давления и некоторых химических показателей. Раздражение каротидного синуса ведет к усилению деятельности синхронизирующего заднестволового аппарата, снятие раздражения - к обратному эффекту.
Роль барорецепторов этой зоны была подмечена уже давно, ведь не случайно артерии носят название «сонных». Известно, что в Индонезии на острове Бали знахари двухминутным массажем каротидного синуса вызывают сон. Совсем недавно французские нейрофизиологи описали в области нижнего ствола еще один синхронизирующий аппарат.
Другая гипногенная зона находится в области переднего гипоталамуса и перегородки. Раздражение этих структур электрическим током любой частоты приводит к синхронизации электроэнцефалографических ритмов и наступлению сна. Животное проделывает все ритуалы, характерные для его естественного сна (облизывание, мышечное расслабление, зевота). Разрушение этого аппарата приводит к длительному бодрствованию и резким нарушениям восстановительных процессов.
Еще одно важное звено в системе синхронизирующих аппаратов - таламическая синхронизирующая система. Раздражение низкочастотным электрическим током определенных ядер таламуса приводит к синхронизации потенциалов мозга и сну. Некоторые исследователи считают его главной гипногенной структурой, так как сон, наступающий при его раздражении, длителен и неотличим от нормального, а также вызывается легче, чем при раздражении других структур.
При низкочастотном раздражении сон можно вызвать, воздействуя на другие структуры мозга и даже периферические нервы. (Высокочастотное раздражение, как правило, приводит к пробуждению и десинхронизации.) Все это свидетельствует о распространенности синхронизирующих и десинхронизирующих аппаратов в нервной системе. Несомненно имеются сгущения, где они представлены более значительно. При разрушении этих скоплений и возникают эффекты противоположного характера - уменьшение или увеличение длительности сна.
Таким образом, имеются три главные гипногенные зоны, обеспечивающие возникновение и развитие сна. Мы знакомы с двумя видами сна, поэтому необходимо подчеркнуть, что эти структуры обеспечивают медленный сон. Как уже говорилось, за быстрый сон ответственны структуры средних отделов ствола мозга (ретикулярные ядра Варолиева моста). При их разрушении быстрый сон не наступает.
Гипногенная система по своей архитектуре сложна и включает многие аппараты мозга. Химически она, вероятно, неоднородна, так как в качестве медиаторов используются ацетилхолин, серотонин, гамааминомасляная кислота - ГАМК.
Что же представляет собой сон по своим физиологическим механизмам? Сразу же отпадает точка зрения, согласно которой сон - это отсутствие бодрствования, т. е. в основе его лежит выключение активирующих аппаратов. Очевидно, что имеются механизмы, организующие сон. Главное же заключается в том, что сон является активным организованным процессом, включающим различные по своей сущности и физиологическим механизмам состояния. Вот почему так сложно организована гипногенная система. Сон - сочетание активного состояния специализированных синхронизирующих аппаратов и снижения активности активирующей восходящей системы. Данные о состоянии отдельных нейронов во время сна хорошо подтверждают это положение. Следовательно, сами по себе отпадают представления о сне как охранительном, разлитом торможении. Только внешне это состояние можно охарактеризовать так. Однако приглядевшись, и в состоянии скелетно-мышечной системы можно видеть активность. Интенсивная психическая деятельность во время сна также говорит об активности мозга в этом состоянии.
Итак, существуют две системы, регулирующие сон и бодрствование. У систем имеются подсистемы, включающие различные формы сна в определенной последовательности. Все наводит на мысль о существовании в мозгу координирующего аппарата, который в определенное время регулирует включение отдельных систем в целом, а затем и их подсистем. В этом нас убеждают наблюдения над больными людьми, когда все подсистемы работают, но резко нарушается закономерная последовательность их включения. Координирующий аппарат не находится в одном каком-либо отделе мозга. Речь идет о сложном комплексе с преимущественным расположением в передних отделах больших полушарий мозга, лимбических аппаратах, гипоталамусе. Дальнейшие исследования позволят более четко и обоснованно представлять подобную точку зрения.
Освещая современные представления о регуляции сна и бодрствования, нельзя не вернуться к гуморальным факторам в происхождении сна. Поиски гипнотоксинов - веществ, накопление которых вызывает сон, ведутся очень давно. Имеется целый ряд исследований, результаты которых трудно объяснить без участия какого-то гуморального агента. В исследовании немецкого физиолога Кроля показано, что экстракт вещества головного мозга спящего животного при внутривенном введении его вызывает сон у подопытного животного. Выше уже были описаны опыты (Монье, Корнмюллера): у подопытного животного наступал сон, если в его организм поступала кровь из мозга другого животного, погруженного в сон в результате раздражения зрительного бугра.
Известным физиологом А.В. Тонких была показана роль гормонов, главным образом гипофиза, в возникновении сна. В Лаборатории по изучению нервных и гуморальных регуляций имени Н.И. Гращенкова также проведены специальные исследования содержания активных биологических веществ в крови и моче у больных с повышенной сонливостью. Было установлено, что содержание в крови и в моче адреналина (гормонов коркового слоя надпочечника) снижено, а ацетилхолина, гистамина и продуктов обмена серотонина повышено.
Эти данные несомненно интересны, однако возникает вопрос, насколько содержание биологически активных веществ на периферии отражает их истинные соотношения в головном мозге. На примере сиамских близнецов опровергается гуморальная теория возникновения сна. Следует иметь в виду, что в циркулирующих жидкостях содержание активных биологических веществ одинаково, а в мозгу различно. Возможно, именно поэтому одна голова спала, а другая в это время бодрствовала. Вот почему в последние годы стали уделять особое внимание химическим передатчикам нервных импульсов, богато представленным в мозге.
В настоящее время очевидно присутствие в мозге медиаторов - веществ, выделяющихся в синапсах на границе двух нейронов и обеспечивающих распространение нервного импульса. Холинэргические синапсы в качестве медиатора выделяют ацетилхолин, адренэргические - норадреналин, серотонинэргические - серотонин. Есть синапсы с гамма-аминомасляной кислотой и большое число синапсов с еще не идентифицированным химическим передатчиком. Все химически неоднородные нейроны не разбросаны в мозгу хаотично, а составляют определенные системы, объединяемые по принципу представленности в них того или иного медиатора. Норадреналин и серотонин обнаруживаются главным образом в глубинных и стволовых структурах мозга, в то время как ацетилхолин распределен более равномерно.
Различным химическим системам придавалось и определенное функциональное значение. На опытах доказано, что активирующая восходящая ретикулярная система, поддерживающая необходимый уровень бодрствования, по своей химической характеристике адренэргическая, что введение адреналина усиливает настороженность животного, а во сне содержание его в мозгу снижается. Многие фармакологические средства, препятствующие сну, близки по составу к адреналину либо, вмешиваясь в химию мозга, способствуют накоплению этих веществ. Правда, установлено, что нередко одна функциональная система является гетерохимической, т. е. в нее входят нейроны, медиаторы, которые различны по химическому составу.
В последнее время формируется представление, согласно которому основные гипногенные вещества - ацетилхолин, серотонин и ГАМК. Физиолог из Южной Америки Эрнандец-Пеон обнаружил с помощью специальных опытов, что наложение кристаллика ацетилхолина на структуры ствола мозга, гипоталамуса, медиальных отделов височной доли вызывает электроэнцефалографические и поведенческие признаки сна. Косвенным доказательством является и то, что в отделах мозга, где расположены гипногенные аппараты, основной медиатор - ацетилхолин.
Накапливаются также факты, которые говорят о роли серотонина. Разрушения ядер шва, расположенных в стволе мозга и наиболее богатых серотонином, приводят к бессоннице, степень которой обратно пропорциональна числу сохраненных ядер. Проведены многочисленные опыты с введением в организм аминокислоты - предшественника серотонина - триптофана и антагонистов серотонина - метисергида, дезерила, разрушающих его и оказывающих противоположное действие на сон в целом и на его отдельные фазы. По этому вопросу возникла дискуссия: одни ученые отстаивают мнение, согласно которому серотонин способствует возникновению быстрого сна, другие - медленного. По-видимому, более обоснованна вторая точка зрения. Удалось показать, что адренэргические аппараты участвуют не только в механизмах бодрствования, но и быстрого сна. Эти исследования имеют огромное практическое значение, так как являются базой для создания современной дифференцированной фармакологии сна и бодрствования.
Перспективы этой проблемы заключаются скорее всего не в поисках каких-то особых гипногенных веществ, а в выяснении истинной роли уже известных химических активных агентов и в идентификации еще не опознанных медиаторов головного мозга.
Интерес к гуморальным исследованиям особенно обострился в связи с открытием быстрого сна. Было установлено, что лишение людей и животных быстрого сна приводит к увеличению этой фазы сна в последующие ночи. Создалось впечатление, что в фазе быстрого сна разрушается какое-то гипотетическое вещество, накапливающееся во время бодрствования. Следовательно, при лишении быстрого сна этот фактор продолжает накапливаться и в последующие ночи вызывает избыточную длительность этой фазы. Однако против подобной гипотезы говорит ежедневное наблюдение, связанное с большей продолжительностью быстрого сна во второй половине ночи, когда накопившееся вещество должно было бы уже разрушиться. Тем не менее такими общими, хотя и логическими соображениями противостоять указанной гипотезе трудно. Нужны факты. Пока же создается впечатление, что отдельные фазы сна имеют собственную химию.
Условием жизни человека является периодическая смена сна и бодрствования. Сон является разновидностью внутреннего торможения. И.П. Павлов рассматривал сон как внутреннее торможение, распространившееся на всю массу полушарий и нижележащие отделы мозга (до продолговатого мозга).
Сон – периодическое функциональное состояние человека, характеризующееся отсутствием целенаправленной деятельности и активных связей с окружающей средой. Во время сна активность мозга не уменьшается, а перестраивается.
Сон является нормальной потребностью человека, такой же, как в пище и воде. Лишь в течение 4 – 5 дней человек может преодолевать сон, по истечении которых он засыпает в любой позе. Так, описаны случаи, когда наездник засыпал, сидя в седле, на полном ходу лошади.
Современные научные данные говорят о том, что полностью работа мозга во сне не прекращается, происходит лишь видоизменение жизни мозга. Приборами зафиксировано, что биотоки коры во время сна изменяют свой ритм, но совсем не исчезают. В отдельных случаях целые зоны мозга продолжают напряженную дневную работу. Этим объясняется, что во время сна у Д.И. Менделеева окончательно сложилась периодическая система элементов. Но такие случаи являются исключительными и, как правило, во сне человек мыслит хаотично, отдельными беспорядочными образами.
С помощью электрофизиологических исследований удалось обнаружить нервные структуры, принимающие участие в регуляции состояния сна и бодрствования, расположенные в подкорковых отделах.
Наиболее важная роль принадлежит таламусу, гипоталамусу и ретикулярной формации.
В таламусе и гипоталамусе обнаружены центры сна (их раздражение с помощью вживленных электродов вызывало сон у животных). В ретикулярной формации – центры, раздражение которых приводило к активации мозговой деятельности и поддерживало бодрое состояние. В последние десятилетия была доказана и роль коры головного мозга в регуляции собственного уровня функциональной активности.
При регистрации биотоков мозга во время сна было установлено, что сон проходит в несколько стадий.
Во время глубокого снанаблюдается высокоамплитудный медленный дельта-ритм с частотой 4-5 колебаний в секунду и менее. Такой сон называют медленным или ортодоксальным.
Медленный сон (ортодоксальный, классический) наступает после засыпания, длится 60-90 минут. Снижается обмен веществ и активность сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной и выделительной систем, мышцы расслабляются, температура понижается. Психические процессы мозга: сновидения почти отсутствуют. Может происходить разговор во сне, возникают ночные страхи у детей и снохождение (лунатизм).
Быстрый сон (парадоксальный)
был открыт в 1953 г. Э. Азеринским и Н.
Клейтменом. Он наступает после медленного сна, длится 10 – 15 минут. В электроэнцефалограмме появляются быстрые высокочастотные ритмы, похожие на ритмы бодрствующего человека. Активизируется деятельность внутренних органов: учащается пульс, дыхание, повышается температура, сокращаются глазодвигательные мышцы (глазные яблоки двигаются), мимические мышцы и мышцы конечностей. Сон не глубокий и поверхностный, но разбудить человека в это время довольно сложно (поэтому парадоксальный).
Психические процессы мозга : наблюдается возбуждение нейронов затылочных долей, происходит классификация и упорядочение поступившей за день информации, появляются реалистические эмоциональные сновидения со зрительными, звуковыми и обонятельными образами. Если человека разбудить, то он всегда может рассказать о своих сновидениях (во время медленного сна сновидения не помнят). Чаще всего мы просыпаемся именно в эту стадию, поэтому помним сны.
Важное влияние на сон могут оказывать внешние и внутренние раздражители, которые бессознательно регистрируются мозгом и включаются в сюжет сновидений. Например, раскаты грома на улице, а человеку снится пушечная стрельба; переполненный желудок может вызвать чувство удушения и т. д.
Лишение человека «парадоксального сна» может привести к расстройствам памяти и психическим заболеваниям. У человека при лишении сна в течении 3 – 5 суток возникают утомление, галлюцинации, функции ВНД упрощаются. На 7 сутки наблюдается нарушение сознания. В опытах на животных собаки погибали на 17 – 21 день лишения сна. При этом обнаруживались морфологические изменения в ЦНС.
За время ночного сна у человека наблюдается 3 – 5 периодических смен медленного и быстрого сна. За ночь человек видит 5 – 6 снов. У взрослых стадия быстрого сна составляет примерно 25 % от общего времени сна, а у детей – значительно больше.
Продолжительность сна зависит от возраста:
Новорожденный 21 час
6 мес – 1 год 15 часов
4 года 12 часов
10 лет 10 часов
14 лет 8 – 9 часов
взрослые 7 – 8 часов
Человек проводит во сне третью часть жизни: из 75 лет – 25 лет спит. Сокращение времени сна способствует ухудшению общего самочувствия, снижает физическую и умственную работоспособность.
Засыпанию могут мешать:
1) внешние сигналы (яркий свет, громкий звук, духота в помещении);
2) внутренние сигналы (боль, чувство голода, переполненный желудок, беспокойные мысли);
3) гуморальные сигналы (адреналин).
Способствуют засыпанию:
1) приспособленность к смене дня и ночи;
2) условные рефлексы на привычную обстановку спальни, время сна;
3) внешнее воздействие (монотонность, тепло);
4) внутреннее воздействие (усталость, скука);
5) гуморальное воздействие (серотонин).
Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего
Профессионального образования
«Челябинский государственный педагогический университет»
(ГОУ ВПО «ЧГПУ»)
ЕСТЕСТВЕННО - ТЕХНОЛОГИЧЕСУИЙ ФАКУЛЬТЕТ
Реферат по физиологии человека на тему: «Высшая нервная деятельность: Сон и бодрствование»
Выполнила: студентка 559группы
Голощапова Марина
Проверил: Мальцев В.П.
Челябинск,
2011
Оглавление
- Механизмы
сна и бодрствования организма… ……………………3
Структуры мозга, регулирующие сон и бодрствование организма, их морфофункциональные связи………………………………………6
Роль гуморальных факторов и возникновение сна………………..8
Характеристика нейроморальных процессов во время сна. Быстрый и медленный сон……………………………………………………10
Сновидения и их природа…………………………………………..14
Заключение…………………………………………………… …….18
Литература…………………………………………………… ……...19
Механизмы
сна и бодрствования
организма
Бодрствование и сон
- два
состояния человека контролирующие и
взаимозависимые друг от друга. Нарушение
одного из этих состояний влечёт за собой
нарушение другого. Техника Трансцендентальной
медитации вводит человека в состояние
подобное состоянию сна. Однако под понятием
сна не стоит понимать выключение мозга
или состояние отключения сознания, так
же не стоит противопоставлять сон обычному
бодрствованию.
Сон
- это особое активное состояние мозга
направленное на регуляцию и восстановление
всей системы организма.
Бодрствование
– состояние психики,
характеризующееся достаточно высоким
уровнем электрической активности мозга,
свойственным активному взаимодействию
индивида с внешним миром. В поддержании
состояния бодрствования важнейшую роль
играет ретикулярная формация среднего
мозга, от нейронов которой восходящие
влияния идут к неспецифическим ядрам
таламуса, а от них ко всем зонам коры больших
полушарий. Бодрствование (обычное состояние
не спящего человека) образует поле всевозможных
сочетаний функций сознания – от состояния
спокойного бодрствования через активное,
напряженное бодрствование до выраженных
аффектов.
Анализ ряда фактов
привел И. П. Павлова
к выводу о том,
что сон и условное торможение по своей
природе являются единым процессом. Различие
между ними состоит лишь в том, что условное
торможение во время бодрствования охватывает
лишь отдельные группы нейронов, в то время
как в процессе развития сна торможение
широко иррадиирует по коре полушарий
большого мозга, распространяясь и на
лежащие ниже отделы головного мозга.
Сон, развивающийся у человека и животных
под влиянием тормозных условных раздражителей,
И. П. Павлов называл активным, противопоставляя
ему пассивный сон, возникающий в случаях
прекращения или резкого ограничения
притока афферентных сигналов к коре полушарий
большого мозга. Важное значение афферентной
сигнализации в поддержании состояния
бодрствования было показано еще И.
М. Сеченовым
, который приводит известные
из клинической практики случаи наступления
длительного.сна у больных, страдающих
распространенными нарушениями органов
чувств. В клинике наблюдали больного,
у которого из всех органов чувств сохранились
функции только одного глаза и одного
уха. Пока глаз мог видеть, а ухо слышать,
человек бодрствовал, но как только врачи
закрывали у больного эти единственные
пути общений с внешним миром, пациент
тотчас засыпал. У больной, находившейся
под наблюдением в клинике С. П. Боткина,
из всех органов чувств функционировали
только рецепторы осязания и мышечного
чувства одной из рук. Большую часть суток
эта больная спала и просыпалась только
тогда, если дотрагивались до ее руки.
В дальнейшем было показано, что сон возникает
и у животных при оперативном разрушении
периферических отделов трех основных
анализаторов: зрительного, слухового
и обонятельного. А. Д. Сперанский и В. С.
Галкин перерезали у собаки зрительные
и обонятельные нервы, и разрушили обе
улитки внутреннего уха. После такой операции
собака впадала в сонное состояние, которое
продолжалось свыше 23 ч в сутки. Она просыпалась
лишь на короткое время от голода или при
переполнении прямой кишки и мочевого
пузыря. Все эти факты получили новое объяснение
после того, как было установлено функциональное
значение ретикулярной формации и выяснено
взаимодействие между ней и корой полушарий
большого мозга. Афферентные сигналы,
идущие через ретикулярную формацию среднего
мозга и неспецифические ядра таламуса
в кору большого мозга оказывают на нее
активирующее влияние и поддерживают
деятельное, бодрствующее, состояние.
Устранение этих влияний (при поражении
нескольких рецепторных систем либо в
результате разрушения ретикулярной формации
или выключения ее функций при действии
некоторых наркотических средств, например
барбитуратов) приводит к наступлению
глубокого сна. В свою очередь ретикулярная
формация ствола мозга находится под непрерывным
тонизирующим влиянием коры полушарий
большого мозга. Существование двусторонней
связи между корой большого мозга и ретикулярной
формацией играет важную роль в механизме
возникновения сна. Действительно, развитие
торможения в участках коры снижает тонус
ретикулярной формации, а это ослабляет
ее восходящие активирующие влияния, что
влечет за собой снижение активности всей
коры большого мозга. Таким образом, торможение,
первоначально возникшее в ограниченной
области коры, может вызвать торможение
нейронов всей коры полушарий большого
мозга. . В возникновении сна важную роль
играют так называемые гипногенные, т.
е. вызывающие сон, структуры ствола мозга.
В стволе мозга установлено существование
двух взаимно антагонистических систем,
определяющих состояние бодрствования
или сна. Поддержание состояния бодрствования
связано с активностью ростральных отделов
ретикулярной формации мозгового ствола,
вызывающих десинхронизацию электрических
колебаний в мозге. Возникновение сна
определяется возбуждением структур,
расположенных в определенных областях
таламуса, гипоталамуса и каудальных отделах
ретикулярной формации, которые названы
гипногенными. Длительное время считали,
что сон - это покой, выключение деятельности,
необходимое для восстановления работоспособности
организма. Действительно, например, для
скелетных мышц нормальный сон создает
состояние покоя. В отношении работы мозга
сон - это не просто покой и торможение.
В последние годы установлено, что во время
сна корковые нейроны моторной, зрительной
и других областей все время находятся
в состоянии ритмической активности, частота
которой в среднем оказывается не меньшей,
а в ряде случаев даже большей, чем во время
бодрствования. Таким образом, во время
сна не было обнаружено глобального торможения
корковой активности. Изменяется лишь
ее характер: непрерывные разряды нейронов,
характерные для бодрствования, сменяются
короткими групповыми разрядами, разделенными
друг от друга длительными промежутками
отсутствия активности. В период «медленного»
сна такие групповые разряды синхронизированы
и это находит свое отражение в медленных
волнах на электроэнцефалограмме. Во время
«быстрого» сна длительность и частота
групповых разрядов значительно увеличиваются;
они не синхронизированы и на электроэнцефалограмме
отмечаются более частые волны. По-видимому,
корковое торможение во время сна следует
понимать не как отсутствие активности,
а как переход этой активности на новый
режим. Полагают, что непреодолимая потребность
в сне связана с тем, что именно при таком
режиме работы клетки мозга оказываются
как бы отключенными от периферических
раздражений, благодаря чему становится
возможной переработка информации, которая
поступила в мозг в период бодрствования.
Этот процесс, очевидно, происходит в период
«быстрого», или «парадоксального» сна,
который по внешним проявлениям - более
глубокий, чем «медленный» сон (в период
«быстрого» сна труднее разбудить спящего).
Вместе с тем, судя по характеру биоэлектрической
активности мозга, в период «быстрого»
сна активная деятельность клеток мозга
сохраняется (на фоне максимального отключения
от влияний окружающей среды). Полагают,
что такая интенсивная, но «внутренняя»
работа мозга необходима для классификации
и упорядочения поступившей во время бодрствования
информации. При этом новая информация
сопоставляется с прошлыми (хранящимися
в памяти) впечатлениями и находит свое
место в системе существующих у организма
представлений об окружающем мире. Новая
информация не просто пассивно нанизывается,
подобно бусинкам, на хронологическую
нить памяти. Она требует осмысливания,
доработки, а иногда и коренной переработки
существующих представлений. Для этого
необходима напряженная творческая работа
мозга, которая как полагают, вероятно,
осуществляется во время «парадоксального»,
а по некоторым данным и в другие фазы
сна. В такой переработанной и упорядоченной
форме в виде органического сочетания
со связями, образованными прошлым опытом,
осуществляется фиксация и хранение новой
информации в долговременной памяти мозга.
Искусственное лишение человека «парадоксального»
сна приводит к расстройствам памяти и
может вызывать психические заболевания.
Структуры мозга, регулирующие сон и бодрствование организма, их морфофункциональные связи.
Переход от бодрствования ко сну предполагает
два возможных пути. Прежде всего не исключено,
что механизмы, поддерживающие бодрствующее
состояние, постепенно «утомляются». В
соответствии с такой точкой зрения сон
- это пассивное явление, следствие снижения
уровня бодрствования. Однако не исключено
и активное торможение обеспечивающих
бодрствование механизмов. Важную роль
в регуляции цикла сон - бодрствование
играет ретикулярная
формация
ствола мозга, где находится
множество диффузно расположенных нейронов,
аксоны которых идут почти ко всем областям
головного мозга, за исключением новой
коры (неокортекса). Ее роль в цикле сон
- бодрствование была исследована в конце
40-х годов Г. Моруцци
и Н. Мэгуном
. Они обнаружили, что высокочастотное
электрическое раздражение этой структуры
у спящих кошек приводит к их мгновенному
пробуждению. И напротив, повреждения
ретикулярной формации вызывают постоянный
сон, напоминающий кому; перерезка же только
сенсорных трактов, проходящих через ствол
мозга, такого эффекта не дает.
Серотонинергические
нейроны
также играют весьма важную
роль в регуляции бодрствования и сна.
В верхних отделах ствола мозга есть две
области - ядра шва
и голубое пятно
, для нейронов которых
характерны такие же обширные проекции,
как и для нейронов ретикулярной формации,
т.е. достигающие многих областей ЦНС.
Медиатором в клетках ядер шва служит
серотонин
(5-гидрокситриптамин, 5-НТ
),
а голубого пятна - норадреналин
. Разрушение
ядер шва у кошки приводит к полной бессоннице
в течение нескольких дней; за несколько
следующих недель сон нормализуется. Частичная
бессонница может быть также вызвана подавлением
синтеза 5-НТ n
-хлорфенилаланином. Ее
можно устранить введением 5-гидрокситриптофана,
предшественника серотонина, не проникающего
через гематоэнцефалический барьер. Двустороннее
разрушение голубого пятна приводит к
полному исчезновению БДГ-фаз, не влияя
на медленноволновой сон. Истощение запасов
серотонина и норадреналина под влиянием
резерпина вызывает, как и следовало ожидать,
бессонницу. Однако оказалось, что нейроны
ядер шва наиболее активны
и выделяют
максимум серотонина не во время сна, а
при бодрствовании
. Кроме того, возникновение
БДГ, по-видимому, обусловлено активностью
нейронов не столько голубого пятна, сколько
более диффузного подголубого
ядра.
Судя по результатам недавних
экспериментов, серотонин служит и медиатором
в процессе пробуждения, и «гормоном
сна»
в бодрствующем состоянии, стимулируя
синтез или высвобождение «веществ сна»
, (факторов сна), которые в свою очередь
вызывают сон. Были сделаны попытки обнаружить
особые вещества либо после длительного
лишения сна, либо у спящего человека.
Первая из этих попыток основана на предположении
о том, что фактор(ы)
сна во время бодрствования
накапливаются
до вызывающего сон уровня,
а вторая - на гипотезе, согласно которой
они образуются или
выделяются во сне.
Исследования дали определенные результаты.
Так, при проверке первой гипотезы из мочи
и цереброспинальной жидкости человека
и животных был выделен небольшой глюкопептид
-фактор S, вызывающий медленноволновой
сон при введении другим животным. Существует,
по-видимому, и фактор сна с БДГ. Изучение
второй гипотезы привело к открытию индуцирующего
глубокий сон нонапептида (в настоящее
время он уже синтезирован), так называемого
пептида?-сна (DSIP
, delta-sleep inducing peptide).
Однако пока не известно, играют ли эти
и многие другие «вещества сна», обнаруженные
при проверке обеих гипотез, какую-либо
роль в его физиологической регуляции.
Более того, выделенные пептиды часто
вызывают сон лишь у животных определенного
вида; кроме того, он возникает и под действием
других веществ. Однако сросшиеся девочки-близнецы
могли спать порознь, что свидетельствует
о второстепенной роли гуморальных факторов
и решающей роли в развитии сна нервной
системы.
Роль гуморальных факторов и возникновение сна.
Сон является физиологической потребностью
организма. Он занимает примерно 1/3 жизни
человека. Во время сна наблюдается ряд
изменений в физиологических системах
человека: отсутствуют сознание и реакции
на многие раздражители внешней среды,
резко снижены двигательные рефлекторные
реакции, полностью тормозится условнорефлекторная
деятельность организма. Обнаружены значительные
изменения в активности вегетативных
функций: уменьшается частота сердечных
сокращений и величина артериального
давления; дыхание становится более редким
и поверхностным; уменьшается интенсивность
обмена веществ и несколько понижается
температура тела; снижается деятельность
системы пищеварения и почек. Во время
глубокого сна отмечается понижение мышечного
тонуса. У спящего человека большинство
мышц полностью расслабляется.
Научное
исследование физиологических механизмов
сна началось с середины XIX в. К настоящему
времени создано много различных теорий,
которые можно свести в две основные группы.
1. К
первой группе
относятся так называемые - гуморальные
теории сна
, связывающие возникновение
сна с накоплением в крови организма определенных
химических веществ - гипнотоксинов.
Химическая
теория.
По этой теории во время бодрствования
в клетках тела накапливаются легко окисляющиеся
продукты, в результате возникает дефицит
кислорода, и человек засыпает. По словам
психиатра Э. Клапареда, мы засыпаем не
от того, что отравлены или устали, а чтобы
не отравиться и не устать.
Однако
в последние годы работами П. К. Анохина
и сотрудников было доказано, что
гуморальные факторы играют второстепенную
роль. В частности, в наблюдениях
за сросшимися так называемыми сиамскими
близнецами, обладавшими только общим
кровообращением, было обнаружено, что
сон у них наступает неодновременно. Один
близнец может спать, а другой - бодрствовать.
Если главной причиной возникновения
сна было бы накопление в крови гипногенных
веществ, т. е. веществ, вызывающих сон,
то оба сиамских близнеца спали бы одновременно.
Химическая
теория не может также ответить на
ряд вопросов. Например, почему ежедневное
отравление продуктами усталости не
приносит организму никакого вреда?
Что происходит с этими веществами при
бессоннице?
2. В результате объективной критики
гуморальные теории сна отступили
на второй план и большей
популярностью к настоящему времени
пользуются теории, объясняющие
возникновение сна изменениями
в деятельности нервной системы.
Среди этих неврогенных теорий
особое значение имела кортикальная теория
И. П. Павлова. Изучение процессов торможения
в КХМ позволило ему высказать предположение,
что сон также является разновидностью
тормозного процесса, распространившегося
«сплошь на всю массу полушарий и на лежащие
ниже отделы головного мозга» .
Характеристика нейроморальных процессов во время сна. Быстрый и медленный сон.
Результаты исследований Н. Клейтмана
и Ю. Азеринского показали, что во время
сна мозг не бездействует, а демонстрирует
различные виды активности. Причем, активность
мозга во время сна не хаотична, а имеет
ярко выраженный цикличный характер. За
8 часов сна (продолжительность, рекомендованная
для полноценного отдыха организма взрослого
человека), наблюдается в среднем 5 циклов
длительностью 90-100 минут, при этом в рамках
каждого из циклов отмечаются две фазы
сна – фаза медленного и фаза быстрого
сна.
ЦЕНТРЫ
МЕДЛЕННОГО СНА:
Передние
отделы гипоталамуса (преоптические ядра)
Неспецифические
ядра таламуса
Ядра
срединного шва (серотонинергические
нейроны)
Тормозный
центр Моруцци (средняя часть
варолиева моста)
ЦЕНТРЫ
БЫСТРОГО СНА:
Голубое
пятно (норадренергические нейроны)
Вестибулярные
ядра продолговатого мозга
Верхнее
двухолмие среднего мозга
Ретикулярная
формация среднего мозга (центры быстрых
движений глаз)
Фаза медленного сна
На долю медленного сна приходится порядка 75% общей протяженности ночного отдыха человека. В фазе медленно сна наблюдается уменьшение частоты дыхания, снижение ритма сердцебиения, расслабление мышц и замедление движения глаз. Однако, фаза медленного сна не является неким однородным процессом. Внутри нее выделяют четыре стадии, каждой из которых свойственны различные биоэлектрические характеристики и показатели глубины сна или пороги пробуждения. По мере углубления медленного сна постепенно снижается активность человека, все сложнее становится его разбудить. При этом в глубоких стадиях фазы медленного сна возрастает сердечный ритм и частота дыхания, которые компенсируют уменьшение глубины дыхание и снижение артериального давления.С точки зрения физиологии именно в фазе медленного сна происходит реабилитация и оздоровление организма – восстанавливаются клетки, структура тканей, происходит мелкий ремонт внутренних органов человека, восстанавливается энергетический баланс.
Стадии медленно сна
Первая стадия называется дремотой . Во время дремоты человеку свойственно «домысливать» и «допереживать» те идеи, которые были особенно актуальными для него на протяжении дня. Мозг интуитивно продолжает искать ответы на вопросы, которые не были разрешены, появляются полусонные мечтания, иногда человек видит сноподобные образы, в которых реализуется успешное решение его проблемы.Электроэнцефалограмма на первой стадии медленного сна показывает существенное снижение, практически до минимальных показателей, альфа-ритма, который является основной характеристикой состояния бодрствования человека.
На смену дремоте приходит сон медленной глубины . Эта стадия характеризуется учащенным альфа-ритмом или ритмом «сонных веретен». Отключение сознания начинает чередоваться с порогами высокой слуховой чувствительности. Примерно 2-5 раз в минуту человек находится в состоянии, когда его очень легко разбудить.
На третьей стадии медленного сна «сонных веретен» становится значительно больше, затем к участившемуся сну медленной глубины добавляются дельта-колебания. По мере возрастания амплитуды ритм колебаний замедляется, и наступает четвертая стадия, которую принято называть глубоким сном (дельта-сном) фазы медленного сна. В стадии дельта-сна человек начинает видеть сновидения, сенсорная активность притупляется, и разбудить спящего становится довольно сложно.
Чтобы восстановиться физически, человеку достаточно порядка 3-4 часов медленного сна.
Примерно через час-полтора после засыпания, непосредственно за четвертой стадией фазы медленного сна наступает фаза быстрого сна.
Фаза быстрого сна (быстроволновой или парадоксальный сон)
Быстрый сон, так же известный как быстроволновой или парадоксальный сон, характеризуется существенными изменениями в поведении спящего. Наблюдения позволяют сделать выводы, что для стадии быстрого сна характерно усиление деятельности дыхательной и сердечнососудистой систем. При этом частоте сердечных сокращений, равно как и дыханию, свойственна некоторая аритмичность. Мышечный тонус падает, диафрагма рта и шейные мышцы полностью обездвиживаются, но при этом активный и выраженный характер приобретают движения глазных яблок под сомкнутыми веками. Именно в этой фазе человек видит сны, более того, если разбудить спящего «быстрым сном», он, скорее всего, будет отчетливо помнить и сможет рассказать о том, что ему приснилось.Фаза быстрого сна становится более продолжительной от цикла к циклу, но одновременно с этим уменьшается глубина сна. Несмотря на то, что быстрый сон в каждом последующем цикле все больше приближается к порогу бодрствования, разбудить человека, пребывающего в парадоксальном сне значительно сложнее.
Функционально, в фазе быстрого сна происходит обработка информации, полученная мозгом за день, осуществляется обмен «данными» между сознанием и подсознанием. Эта фаза сна необходима человеку для того, чтобы сам человек и его мозг в первую очередь могли адаптироваться к меняющимся условиям окружающей его среды. Именно поэтому, прерывание быстрого сна чревато серьезными последствиями, связанными с нарушениями психической деятельности.
Известны результаты экспериментов, во время которых животных (крыс) намеренно лишали быстрого сна. В начале эксперимента наблюдались изменения амплитуды энцефалограммы, затем животные утрачивали способность заснуть, даже если им никто не мешал, а спустя несколько недель крысы погибали.
Человек, который лишен возможности полноценно спать, лишается возможности полноценно восстановить функции психологической защиты, в результате чего становится вялым, раздражительным, плаксивым и рассеянным.
Каким образом происходит чередование фаз сна?
Если продолжительность ночного сна человека составляет 8 часов, длительность фаз от цикла к циклу меняется. При этом, в первом 90-100 минутном цикле, преобладает медленный сон, а фаза быстрого сна может отсутствовать. В следующем цикле, медленный сон становится чуть менее продолжительным, уступает свое место быстрому сну, который может длиться буквально несколько минут. При переходе к третьему циклу, доля быстрого сна увеличивается, а к моменту завершения сна, быстрый сон откровенно преобладает над медленным. Ученые утверждают, что именно поэтому, человек, проснувшийся не от воздействия раздражителя, например, будильника или телефонного звонка, всегда отчетливо помнит свои сновидения.- Сновидения
и их природа
Впервые систематические исследования роли сновидений предпринял основоположник психоанализа 3. Фрейд. В широко известной работе «Толкование сновидений» он попытался доказать, что сновидения возникают на основе неудовлетворенных потребностей организма и служат способом удовлетворения общих для всех индивидуумов биологических мотивов - мотивов враждебности, сексуальности, голода. В этом ключе 3. Фрейд рассматривал сновидения как особый и важный язык мозга. Он полагал, что сновидения являются продуктом нашей собственной психической активности. При этом 3. Фрейд предположил, что сновидения содержат не только явный, очевидный смысл, который можно изложить в пересказе, но и скрытый, неявный, который невозможно сразу осознать, или уяснить. Чтобы понять это второй смысл, необходима дополнительная информация о личности того, кто видел этот сон, и определенный опыт психоаналитика. Используя метод «свободных ассоциаций», психоаналитик приводят пациента к осознанию замаскированных в сновидении вытесненных желаний, что снимает эмоциональную напряженность. Для древних греков и других народов Ближнего и Среднего Востока военный поход без толкователя сновидений был подчас так же невозможен, как сегодня без разведки. Когда Александр Македонский предпринимал свой завоевательный поход, в его свите были самые знаменитые толкователи сновидений. Город Тир, расположенный тогда еще на острове, оказал царю такое яростное сопротивление, что он подумывал уже об отказе от его осады. Но вот однажды ночью он увидел во сне танцующих в триумфе сатиров и, когда рассказал это сновидение толкователю, узнал, что ему предвещается победа над городом. Он приказал войскам наступать и взял Тир. В те времена толкование сновидений казалось волшебством, но и это явление вполне объяснимо: если разбить слово сатир на слоги «са» и «тир», то в переводе с греческого языка это будет означать «твой Тир».
И.П. Павлов долгое время не разделял точку зрения 3. Фрейда в отношении природы сновидений. Согласно И.П. Павлову, сновидения являются результатом неопределенных сцепок возбуждения в сторожевых пунктах коры, Что характеризует их фантастичность, но в то же время и лишает сновидения какой-либо информативной значимости для субъекта и психоаналитика. Однако многолетний опыт различных школ психоанализа позволяет полагать, что представления 3. Фрейда во многом соответствуют истине.
Современные представления о природе сновидений и их функциональной роли. Взгляды 3. Фрейда во многом составляют основу современных представлений о функциональной роли сновидений. Прежде всего, большинство исследователей полагает, что сновидения возникают, главным образом, в период быстрого сна, и их содержание представляет собой результат психических процессов (мышления), проходящих на бессознательном уровне (преимущественно в правом полушарии). При этом основное содержание сновидений отражает попытку решения актуальных для субъекта проблем с помощью образного мышления (их удовлетворение в бодрствующем состоянии, в том числе с помощью вербально-логического мышления затруднено). В образах сновидений, в их взаимодействиях между собой бессознательное мышление доводит до сознания наиболее приемлемые формы поведенческих актов и пути их осуществления, которые могут быть использованы во время бодрствования для удовлетворения данной потребности. Следовательно, процессы, протекающие в период быстрого сна и частично отражаемые в сновидениях, являются способом удовлетворения неудовлетворенных в период бодрствования потребностей - биологических, социальных и идеальных. Таким образом, во время стадии быстрого сна с помощью психических процессов, отражающихся частично в сновидениях, осуществляется психологическая защита личности от неразрешенных конфликтов, или эмоциональная стабилизация. Один из ведущих специалистов по вопросам физиологии сна Робертс указывал, что человек, лишенный способности видеть сновидения, через некоторое время впадает в безумие, так как масса не сформировавшихся, обрывочных мыслей и поверхностных впечатлений накапливается у него в мозгу и подавляет нужные мысли.
Приведем ряд примеров, подтверждающих в целом, такую «охранную» функцию сновидений.
Прежде всего, выше уже отмечалось, что общая продолжительность сна изменяется за счет укорочения или удлинения фазы быстрого сна. В условиях полного комфорта, т. е. почти полного удовлетворения своих потребностей продолжительность фазы быстрого сна минимальна и при этом почти никогда не возникают сновидения. И, наоборот, у человека, активно ищущего выход из стрессовой ситуации, потребность в быстром сне и в сновидениях наиболее велика. Эти факты, установленные в частности Е. Хартманном, служат доказательством значения процессов, протекающих во время быстрого сна (и отражающих в сновидениях), как важного фактора адаптивной деятельности человека.
Еще одно доказательство - это часто встречающиеся жизненные ситуации, когда настойчивые попытки решения какого-либо вопроса в состоянии бодрствования оканчиваются безрезультатно, но сразу же после пробуждения ото сна новые пути решения этого же вопроса вырисовываются совершенно отчетливо. Это возникшее новое решение задачи является результатом активных поисков выхода из тупика, свершаемых на бессознательном уровне корой головного мозга.
Сновидения являются результатом осуществления во сне неосознаваемого мышления, направленного на удовлетворение имеющихся у человека различных потребностей, что способствует более гармоничной адаптации организма к условиям окружающей среды. Поэтому анализ сновидений позволяет врачу-психотерапевту поставить правильный диагноз и найти путь к лечению больного.
С этой точки зрения сновидения можно рассматривать как результат сложнорефлекторной деятельности во время сна, в основе которой лежит реализация инстинкта, направленного на удовлетворение потребностей, а также многочисленные условные рефлексы второй сигнальной системы. Частично это представление подтверждают данные, свидетельствующие о возможности управления содержанием сновидений.
Возможность контроля сновидений. П. Гарфильд (1994) отмечает, что уже 50000 лет назад люди пытались вызывать сновидения с помощью определенных ритуальных формулировок, а методы контроля над содержанием сновидений были известны жителям древнего Египта, Индии, Ассирии, Китая и других стран. Современные психотерапевты и психоаналитики пришли к выводу, что содержание сновидений, действительно, можно контролировать. Имеет ли это практический смысл? Для определенной части людей, очевидно, имеет. П. Гарфильд в своей книге «Управление сновидениями» приводит пример из жизни синойского племени (Малайзия), у которых каждый член племени умеет уничтожать ночные кошмары. Синои учат своих детей воспринимать сны как важную часть формирования личности, в связи с чем, у них отсутствуют экзогенные психические расстройства.
Содержание сновидений. В сновидениях могут присутствовать реальные и необычные, фантастичные картины. И.М. Сеченов назвал сновидения «небывалыми комбинациями бывалых впечатлений». Любое воздействие может послужить поводом для развертывания целостной картины сновидения. П.К. Анохин , занимаясь на определенном этапе своей научной деятельности изучением вопросов сновидений, наблюдал следующее. Спящему человеку подносили к подошве бутылку с теплой водой. Проснувшись, он рассказал, что ходил во сне по горячему песку и путешествовал по склонам Везувия, из которого прямо ему под ноги извергалась горячая лава. В сновидениях человек ощущает себя находящимся в быстро меняющейся обстановке, в которой пространственно-временные закономерности отсутствуют, но могут появляться события и люди из прошлого. При этом он не осознает себя видящим сновидение, в результате чего нет критического отношения к воспринимаемым событиям.
Анализ содержания сновидений показывает прямую его связь с отображением в мозге человека его реального окружения, с условиями деятельности человека во время бодрствования, с биологической значимостью получаемой сенсорной информации. Содержание сновидений во многом зависит от типа ВНД, от эмоционального статуса, от уровня половых гормонов, состояния физического и психического здоровья. События и ситуации, отражаемые в сновидениях, иногда могут охватывать очень большие периоды в жизни человека (это особенно ярко проявляется у людей, длительное время, находящихся в стрессовой ситуации).
Так, сновидения ирокезов и чукчей, записанные в конце XIX века, отображали только условия их повседневной жизни - охоту, быт, ритуальные обряды; в их снах не было пароходов и автомобилей. Сны слепых от рождения людей или утративших зрение в возрасте до 5 лет, не содержат зрительные образы, а сны глухих людей не содержат слуховых ощущений, но богаты зрительными образами. Сновидения голодных людей постоянно сопровождаются картинами пиршеств, приемов пищи. При долговременном половом воздержании в сновидениях присутствуют элементы сексуального характера. Сновидения у мужчин и женщин различаются. Как правило, в сновидениях мужчины более агрессивны, в то время как у женщин в содержании сновидений большое место занимают сексуальные компоненты.
Заключение
Сон –
физиологическое состояние, которое характеризуется
потерей активных психических связей
субъекта с окружающим его миром. Сон является
жизненно необходимым для высших животных
и человека. Длительное время считали,
что сон представляет собой отдых, необходимый
для восстановления энергии клеток мозга
после активного бодрствования. Однако
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, то есть сон – это активный
физиологический процесс.
Рефлекторные реакции во время сна снижены.
Спящий человек не реагирует на многие
внешние воздействия, если они не имеют
чрезмерной силы. Сон характеризуется
фазовыми изменениями ВНД, которые особенно
отчетливо проявляются при переходе от
бодрствования ко сну (уравнительная,
парадоксальная, ультрапарадоксальная
и наркотическая фазы). В наркотическую
фазу животные перестают отвечать условно-рефлекторной
реакцией на любые условные раздражители.
Сон сопровождается рядом характерных
изменений вегетативных показателей и
биоэлектрической активности мозга. Для
состояния бодрствования характерной
является низкоамплитудная высокочастотная
ЭЭГ активность (бета-ритм). При закрывании
глаз эта активность сменяется альфа-ритмом,
происходит засыпание человека. В этот
период пробуждение происходит достаточно
легко. Через некоторое время начинают
возникать «веретена». Примерно через
30 мин стадия «веретен» сменяется стадией
высокоамплитудных медленных тета-волн.
Пробуждение в эту стадию затруднено,
она сопровождается рядом изменений вегетативных
показателей: уменьшается частота сердечных
сокращений, снижается кровяное давление,
температура тела и др. Стадия тета-волн
сменяется ст
и т.д.................
Переход от бодрствования ко сну предполагает два возможных пути. Прежде всего не исключено, что механизмы, поддерживающие состояние бодрствования, постепенно «утомляются». В соответствии с такой точкой зрения сон - это пассивное явление, следствие снижения уровня бодрствования. Однако не исключено и активное торможение механизмов, обеспечивающих бодрствование. И.П. Павлов выделял два механизма развития сна, которые, по существу, подтверждают правомерность позиций сторонников как пассивной, так и активной теории сна. С одной стороны, сон возникает как явления охранительного торможения в результате сильного и длительного раздражения какого-либо отдельного участка коры больших полушарий. С другой стороны, сон возникает как результат внутреннего торможения, т.е. активного процесса формирования отрицательного условного рефлекса. Важную роль в регуляции цикла сон – бодрствование играет ретикулярная формация ствола мозга, где находится множество диффузно расположенных нейронов, аксоны которых идут почти ко всем областям головного мозга, за исключением неокортекса. Роль РФ в цикле сон – бодрствование была исследована в конце 1940-х годов учеными Г. Моруцци и Н. Мэгуном, обнаружившими, что высокочастотное электрическое раздражение этой структуры у спящих кошек приводит к их мгновенному пробуждению. И напротив, повреждения ретикулярной формации вызывают постоянный сон, напоминающий кому; перерезка же только сенсорных трактов, проходящих через ствол мозга, такого эффекта не дает. Наиболее ранними теориями сна были гуморальные. Фактор сна, лишенный видовой специфичности, был выделен из ликвора коз, подвергнувшихся депривации сна. Согласно сосудистой (циркуляторной или гемодинамической) теории сна, наступление сна связано со снижением кровотока в мозге или с его усилением. Современные исследования показали, что в течение сна действительно происходит колебание кровенаполнения мозга. Р. Лежандр и X. Пьерон (1910) считали, что сон возникает в результате накопления токсических продуктов обмена вследствие утомления (гипотоксины). Собакам долгое время не давали спать, а затем забивали, экстрагировали вещества из мозга и вводили другим собакам. У последних развивались признаки крайнего утомления и возникал глубокий сон. То же наблюдалось при «переносе» сыворотки крови или спинно-мозговой жидкости.
В 1965 г. Ж. Монье использовал препарат с перекрестным кровообращением у двух кроликов, т.е. кровь от мозга одного кролика попадала в туловище другого. Если у одного из кроликов раздражали участки мозга, вызывающие сон, то второй кролик тоже засыпал. Во время сна в мозгу обнаружено избыточное накопление ряда биологически активных веществ – ацетилхолина, гаммааминомасляной кислоты, серотонина.
В середине XIX в. большее распространение получили нервные теории сна. Один путь исследований – это изучение так называемого центра сна, о существовании которого в ядрах гипоталамуса у животных утверждал швейцарский физиолог В. Гесс (1933). У больных с пораженным гипоталамусом также отмечалась повышенная сонливость: у раненого солдата осколок снаряда находился на уровне гипоталамуса, а попытка извлечь осколок пинцетом вызывала мгновенный глубокий сон.
Выделяют так называемую информационную теорию сна (Н. Вингер). Согласно этой теории, в течение дня мозг накапливает огромную информацию, усвоение которой затруднено, а часть ее не имеет отношения к долговременным задачам. Если кратковременная память заполняется днем, то ночью часть содержащейся в ней информации переписывается в долговременную память. Особенности процессов переработки информации требуют отключения от сигналов внешнего мира.
В верхних отделах ствола мозга есть две области – ядра шва и голубое пятно, у нейронов которых такие же обширные проекции, как и у нейронов ретикулярной формации, т.е. достигающие многих областей ЦНС. Ядра шва захватывают срединную часть продолговатого мозга, моста и среднего мозга. Разрушение их устраняет синхронизацию ЭЭГ и медленный сон. С помощью специальной методики флуоресценции гистохимики показали, что нейроны ядер шва синтезируют серотонин и направляют его через свои аксоны к ретикулярной формации, гипоталамусу, лимбической системе. Серотонин – тормозной медиатор моноаминергической системы мозга. Блокада синтеза серотонина устраняет у кошки медленный сон, у которой сохраняется лишь парадоксальный сон.
В среднем мозге (покрышка) обнаружено скопление нейронов, синтезирующих норадреналин (голубое пятно). Стимуляция голубого пятна вызывает торможение нейронной активности во многих структурах мозга при росте двигательного возбуждения животного и ЭЭГ-десинхронизации. Полагают, что активирующее влияние голубого пятна осуществляется через механизм торможения тормозных интернейронов. Ядра шва и голубое пятно действуют как антагонисты. Медиатором в клетках ядер шва служит серотонин (5-гидрокситриптамин, 5-НТ), а голубого пятна – норадреналин. Разрушение ядер шва у кошки приводит к полной бессоннице в течение нескольких дней; но за несколько последующих недель сон нормализуется. Частичная бессонница может быть также вызвана подавлением синтеза 5-НТ п -хлорфенилаланином. Ее можно устранить введением 5-гидрокситриптофана, предшественника серотонина (последний не проникает через гематоэн-цефалический барьер). Двустороннее разрушение голубого пятна приводит к полному исчезновению БДГ-фаз, не влияя на медленноволновый сон. Истощение запасов серотонина и норадреналина под влиянием резерпина вызывает, как и следовало ожидать, бессонницу. Однако оказалось, что нейроны ядер шва наиболее активны и выделяют максимум серотонина не во время сна, а при бодрствовании. Кроме того, возникновение БДГ, по-видимому, обусловлено активностью нейронов не столько голубого пятна, сколько более диффузного подголубого ядра. Судя по результатам недавних экспериментов, серотонин служит и медиатором в процессе пробуждения, и «гормоном сна» в бодрствующем состоянии, стимулируя синтез или высвобождение «веществ сна» (факторов сна), которые в свою очередь вызывают сон. Структуры таламуса выполняют функцию «пейсмекера» для вызова ритмических потенциалов веретен во сне и a-ритма в бодрствовании. Таламокортикальный механизм можно рассматривать как механизм внутреннего торможения, способного изменять активность мозга частично или глобально таким образом, что сенсорные, моторные и высшие функции мозга подавляются.
Рис. 9.4. Реципрокные отношения мультинейронной активности ретикулярной формации и преоптической области гипоталамуса в различных фазах цикла бодрствование–сон; калибровка: 40 мкВ, 50 мс (по Т.Н. Ониани, 1983, с изменениями)
Структуры, ответственные за медленный сон, находятся в каудальной части мозгового ствола, главным образом – в продолговатом мозге. Наличие сходных гипногенных структур было установлено также и в задней части моста. Двигательные и ЭЭГ-проявления фазы парадоксального сна связаны с активацией структур в области моста. Эта фаза сна сокращается при эмоциональном стрессе, при этом удлиняется период засыпания.
Рядом с голубым пятном имеется группа гигантских ретикулярных нейронов, которые направляют свои аксоны вверх и вниз к различным структурам мозга. В бодрствовании и медленном сне эти нейроны малоактивны, но их активность весьма высока во время парадоксального сна.
Были сделаны попытки обнаружить особые вещества либо после длительного лишения сна, либо у спящего человека. Первый из этих подходов основан на предположении о том, что фактор(ы) сна во время бодрствования накапливаются до вызывающего сон уровня, а второй – на гипотезе, согласно которой они образуются или выделяются во сне.
Оба подхода дали определенные результаты. Так, при проверке первой гипотезы из мочи и спинномозговой жидкости человека и животных был выделен небольшой глюкопептид – фактор S, вызывающий медленноволновый сон при введении другим животным. Существует, по-видимому, и фактор сна с БДГ. Второй подход привел к открытию индуцирующего глубокий сон нонапептида (в настоящее время он уже синтезирован), так называемого пептида D-сна (DSIP , delta-sleep inducing peptide). Однако пока неизвестно, играют ли эти и многие другие «вещества сна», обнаруженные при проверке обеих гипотез, какую-либо роль в его физиологической регуляции. Более того, выделенные пептиды часто вызывают сон лишь у животных определенного вида; кроме того, он возникает и под действием других веществ.
Однако сросшиеся девочки-близнецы могли спать порознь, что свидетельствует о второстепенной роли гуморальных факторов и решающей роли в развитии сна нервной системы.
Развивается представление о том, что цикл бодрствование – сон обеспечивается системой двух центров. К. Экономо на основе клинических наблюдений больных с повреждениями различных участков гипоталамуса предположил, что центр бодрствования локализован в заднем, а центр сна – в его передних отделах. С. Рэнсон, производя локальные повреждения различных участков гипоталамуса, подтвердил это мнение. В настоящее время считают, что гипоталамус является критической зоной для регулирования цикла бодрствование – сон. Это мнение подтверждается и тем, что как высокочастотное, так и низкочастотное электрическое раздражение преоптической области гипоталамуса вызывает синхронизацию электроэнцефалограммы и поведенческий сон. Противоположный эффект, а именно поведенческое и электроэнцефалографическое пробуждение Т.Н. Ониани наблюдал при раздражении заднего гипоталамуса. Это позволяет предположить наличие реципрокного взаимоотношения между передней и задней областями гипоталамуса и его значение для регуляции чередования различных фаз цикла бодрствование – сон. По данным Т.Н. Ониани, в цикле бодрствование – сон мультинейронная активность ретикулярной формации (активирующей системы) и преоптической области гипоталамуса (тормозной системы) меняется реципрокно (рис. 9.4).
Гипноз
Гипноз – состояние человека, вызванное искусственно с помощью внушения, когда не полностью выключено сознание и снижены реакции на все раздражители, кроме слов гипнотизирующего, к которым человек становится чрезвычайно восприимчивым. В ответ на многократные или монотонные стимулы непременно развивается внутреннее торможение. Если такая стимуляция продолжается, то наступает сон. Переходный период между бодрствованием и сном назван гипнотическим состоянием. И.П.Павлов считал, что гипнотическое состояние является частичным сном. Он разделил гипнотическое состояние на три фазы.
Первая фаза называется уравнительной, в это время сильные и слабые стимулы вызывают одинаковые условные ответы.
Парадоксальная фаза характеризуется более глубоким сном, слабые раздражители вызывают более интенсивный ответ, чем сильные.
Ультрапарадоксальная фаза означает еще более глубокий сон, когда ответ вызывают только слабые стимулы, а сильные приводят к еще большему распространению торможения. За этими тремя фазами следует глубокий сон.
Однако оказалось, что в гипнозе волны электроэнцефалограммы (ЭЭГ) сходны с ЭЭГ бодрствования, а не сна. Выяснилось, что одни люди более подвержены гипнозу, чем другие, а некоторые вовсе не поддаются ему (что говорит о различном соотношении процессов возбуждения и торможения у разных людей). В последние годы получили распространение теории, согласно которым гипнотическое состояние нельзя приравнивать ни ко сну, ни к бодрствованию.
Обычно выделяют четыре стадии гипноза.
1. Стадия гипноидности, сопровождающаяся психическим и мышечным расслаблением, миганием и закрыванием глаз.
2. Стадия легкого транса, для которой характерна каталепсия конечностей (конечности могут длительное время находиться в необычном положении).
3. Стадия среднего транса, когда возникает амнезия, изменения личности, возможны простые гипнотические внушения.
4. Стадия глубокого транса, которая характеризуется полным сомнамбулизмом и фантастическими внушениями.
При гипнозе изменяется состояние коры больших полушарий, которое меняет соотношение между первой и второй сигнальными системами. Снижается контроль второй сигнальной системы над первой и облегчается воспроизведение пережитых состояний и зрительных образов. Возбуждение коры при восприятии слов гипнотизера оказывается изолированным от влияния остального мозга, воздействия на него оказываются необычайно сильными с длительным последействием, что обусловливает и длительный лечебный эффект гипнотического внушения (гипнотерапии).
Во время гипноза высшая нервная деятельность существенно меняется. Это касается сенсорной сферы, когда можно внушить отсутствие слуха, зрения, осязания и даже боли, можно получить извращенные реакции (иллюзии), например на вкусовые или обонятельные раздражения, вызвать галлюцинации – восприятие несуществующих предметов и явлений (положительные) или выключить из восприятия определенные предметы (отрицательные галлюцинации). Принципиальный интерес представляют исследования с внушением возраста, когда у человека восстанавливаются особенности памяти, речи, почерка, характерные для его детства, меняется фонетическая выразительность речи, темп и содержание мышления.
Гипнотику можно внушить различные эмоциональные состояния, воздействовать на интеллектуальные, моральные и этические чувства, на сферу его внимания, но нельзя изменить личность человека вопреки его социальным и индивидуальным убеждениям.
Механизмы гипноза остаются неизвестными, а завершенной теории гипноза еще не разработано, хотя ряд заболеваний успешно излечивается под гипнозом.
Возбуждение и торможение, возникнув в определенном участке нервной системы, способны распространяться. Этот процесс, открытый еще в XIX веке, получил название иррадиации. Так, если раздражать электрическим током двигательную область коры, то постепенно в ответ вовлекается все большее количество мышц, а затем реакция выходит за пределы двигательной системы, например, повышается слюноотделение и учащается сердцебиение.
Зная механизмы работы мозга на клеточном уровне, легко понять, что в основе иррадиации лежит распространение ПД по аксонам возбуждающих либо тормозных нейронов. Учтем также процессы суммации, когда, повышая возбудимость синапсов, повторные нервные сигналы «прокладывают» себе путь, все более удаляясь от точки возникновения.
При снижении уровня возбуждения (торможения) наблюдается противоположный по отношению к иррадиации феномен - концентрация (сосредоточение) нервных процессов в исходном пункте. Важно, что при концентрации в определенном участке мозга нервный процесс одновременно вызывает (индуцирует) противоположный нервный процесс в окружающих зонах. В том случае, когда возбуждение индуцирует торможение, говорят об отрицательной индукции. В обратном случае, когда торможение индуцирует возбуждение, индукция положительная. Особенно важное биологическое значение имеет отрицательная индукция. Смысл ее таков: сильный очаг возбуждения способен тормозить другие аналогичные очаги в нервной системе (так реализуется принцип доминанты).
Наиболее широкие процессы иррадиации возбуждения и торможения в ЦНС обеспечивают системы сна и бодрствования.
У человека выявлено большое число физиологических показателей, которые изменяются с периодом в 24 ч (температура тела, артериальное давление, выделение гормонов), причем такая ритмичность сохраняется даже при неизменности всех внешних факторов (например, если человек долгое время находится в пещере). Это говорит о том, что в процессе эволюции в условиях планеты Земля, совершающей оборот вокруг своей оси за 24 ч, организмы приспособились к такому ритму и появились эндогенные (внутренние) механизмы, обусловливающие его сопровождение. Запускаемые ими ритмы принято называть околосуточными, или циркадианными (лат. circa - около и dies - день). Наиболее выражен суточный цикл сон - бодрствование. Он реализуется как за счет безусловно-рефлекторной основы, главные компоненты которой относятся к группе витальных врожденных реакций, так и за счет определенных адаптивных процессов, которые и будут рассмотрены ниже.
Состояние бодрствования характеризуется высокой нервной активностью. В это время происходит взаимодействие организма с внешней средой, формирование и реализация различных рефлекторных реакций. Бодрствующее состояние поддерживается особыми центрами бодрствования.
Сон - это физиологическое состояние, при котором значительно снижается реакция нервной системы и всего организма на внешние раздражители. Состояние сна является следствием включения особых центров сна головного мозга и сопровождается снижением интенсивности физиологических процессов, общей неподвижностью.
Павлов предлагал выделять два вида сна - активный и пассивный. Первый он определял как возникающий при отсутствии (недостатке) внешних раздражителей. Соответственно для поддержания бодрствующего состояния часто необходим некоторый минимум сенсорных стимулов.
Активный сон, по Павлову, возникает как результат работы особых центров сна. Павлов представлял активный сон в виде тормозного процесса, иррадиирующего из определенного утомленного центра коры и захватывающего весь головной мозг. Дальнейшие исследования показали, что гораздо чаще источником сна являются другие, более глубоко расположенные структуры головного мозга.
Кратко охарактеризуем основные центры бодрствования и сна головного мозга (рис. 4.25).