Несмотря на общее снижение двигательной активности, во время сна отмечается наличие различных движений – от мелких (в виде подергиваний 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.
Для сна характерно существенное изменение состояния вегетативно-висцеральной сферы организма. Мозговой кровоток в ФМС существенно не изменяется по сравнению с бодрствованием, а лишь усиливается в некоторых структурах. В ФБС он значительно увеличивается, превосходя показатели спокойного бодрствования, и одновременно повышается температура мозга. Эти данные, как и характеристики нейронной активности, указывают на высокую функциональную активность мозга во время сна.
Принятая раньше формула «сон – царство варгуса» оказалась верной лишь отчасти. При засыпании и во время первых стадий ФМС действительно снижается артериальное давление, уменьшается частота сердечных сокращений и урежается дыхание. При этом могут быть и физиологические аритмии пульса и дыхания. В более глубоких стадиях ФМС частота сердечных сокращений и дыхания несколько повышается, что, возможно, носит компенсаторный характер и необходимо для поддержания оптимального уровня системного кровотока и легочной вентиляции в связи со снижением артериального давления и уменьшением глубины дыхания. В ФБС показатели деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной систем резко усиливаются. При этом наряду с повышением артериального давления, частоты сердечных сокращений и дыхания отмечается их большая динамичность, проявляющаяся заметными аритмиями пульса, дыхания.
Фазовые изменения вегетативных функций часто связаны во времени с появлением быстрых движений глаз в ФБС и К-комплексов или активных движений тела в ФМС.
Параллельно с характерными изменениями на ЭЭГ сон сопровождается своеобразной динамикой другого вегетативного показателя – кожно-гальванической реакции, которая, уменьшаясь при засыпании, вновь усиливается в глубоких стадиях ФМС и опять заметно тормозится в ФБС. Во время сна также наблюдается определенная динамика величин электрокожного сопротивления, потоотделения, кожной температуры. Характерным вегетативным феноменом ФБС является эрекция полового члена у мужчин и клитора у женщин, наблюдающаяся в этой фазе сна как у младенцев, так и у пожилых.
В период сна происходят существенные изменения в деятельности эндокринной системы. Следует учитывать, что, например, уменьшение АКГТ (ангренокортикотропный гормон) и кортизола в вечерние часы и в начале ночи, а также и изменения в некоторых других показателях деятельности эндокринной системы связаны непосредственно с циркадианным ритмом, а не с механизмами сна.
Динамика секреции других гормонов (соматотропный гормон и пролактин) имеют большую связь со сном. Пик суточной секреции соматотропного гормона приходится на период дельта-стадий ФМС в первом цикле сна. Приблизительно в этот же период наблюдается и один из видов секреции пролактина, последний из которых приходится на ранние утренние часы.
Психическая деятельность в отдельных стадиях и фазах сна также имеет свою специфику. Для стадии дремоты характерны своеобразные зрительные образы (гипнагогические грезы). При пробуждении людей из более глубоких стадий ФМС нередко можно получить отчеты о мыслеподобной психической деятельности, иногда о расплывчатых зрительных образах, не обладающих той яркостью, эмоциональностью, которые характерны для типичных сновидений, возникающих в ФБС.
Несмотря на то, что предложение о наличии так называемых центров сна не подтвердилось, известен целый ряд образований головного мозга, активная деятельность которых обеспечивает возникновение и протекание сна как физиологического процесса. В области продолговатого мозга и варолиевого моста расположены группы клеток, деятельность которых вызывает поведенческий сон и возникновение соответствующей биоэлектрической активности на ЭЭГ. Активность этой зоны тормозит деятельность ретикулярной формации среднего мозга, обеспечивающей состояние бодрствования. Другим важным звеном синхронизирующей системы мозга является преоптическая область гипоталамуса. Она функционирует синергично с бульбарной ингибиторной зоной и также тормозит деятельность ретикулярной формации, оказывая влияние и на другие мозговые структуры. Снижение активности ретикулярной формации вызывает усиление функционирования ядер зрительных бугров, в которых генерируются «сонные веретена» и включает в действие таламокортикальную синхронизирующую систему; прогрессирующее снижение уровня функционирования ретикулярной формации ствола мозга и обусловливает углубление сна.
Ключевой структурой, деятельность которой вызывает изменения характерные для ФБС, является неролиев мост, его отдельные ретикулярные ядра.
Важное значение в регуляции сна имеют и структуры новой и старой коры головного мозга, тесно связанные со стволом мозга и промежуточным мозгом. Таким образом, правильнее говорить не об отдельных центрах сна, а о наличии систем мозга, находящихся в определенной функциональной интеграции с системой, обеспечивающей поддержание состояние бодрствования.
Серотонинергические нейроны, обеспечивающие возникновение и протекание ФМС и ФБС, локализуются в ядрах шва варолиевого моста. Неясно, является ли серотонин специальным «гипногенным» медиатором мозга или служит антипробуждающим агентом, не вызывающим собственно сна, а тормозящим деятельность неспецифической активирующей системы. В формировании ФБС наряду с серотонинергическими структурами участвуют норадренергические ядра каудального отдела ствола мозга, а также холинергическая медиаторная система. Смена бодрствования и отдельных фаз сна и взаимодействие медиаторных систем в этом процессе обеспечивается наличием морфологических связей между ними.
В регуляции сна имеет значение, по-видимому, не только взаимодействие отдельных нейромедиаторов, но также их метаболитов и других агентов. В частности, из крови спящих животных выделен полипептид с низким молекулярным весом, введение которого бодрствующему животному вызывает у него сон.
Определенную роль в регуляции цикла бодрствование – сон играют, по-видимому, и эндорфины, другие полипептиды.
Существует ряд теорий, объясняющих возникновение сна и его функциональное назначение. Единой, общепризнанной концепции по этому вопросу еще нет. Наряду с теориями «гипотоксинов», «разлитого коркового торможения», «торможения деятельности ретикулярной формации» существуют и другие взгляды по этому вопросу. В частности, информационные концепции сна предполагают, что его функцией является переработка информации, полученной на протяжении состояния бодрствования, разгрузка мозга от избыточной, ненужной информации, включение биологически важной ее части в механизмы памяти. Близкими к этим концепциям являются биологические концепции, рассматривающие сон как состояние, во время которого происходит психологическая переработка опыта индивида, осуществляется стабилизация эмоциональной сферы, обеспечивается психологическая защита. Существует анаболическая теория сна, рассматривающая сон как восстановительный процесс, во время которого востанавливаются энергетические запасы мозга и организма в целом. Этому соответствуют и полученные данные о протекании во время сна биохимических ситетических процессов (синтез белков, РНК в мозге и соматической сфере, усиление секреции соматотропного гормона). Выдвинута гипотеза, рассматривающая сон как один из видов инстинктивного поведения животных и человека.
Очевидно, все-таки более правильно рассматривать функциональное назначение сна комплексно. В процессе эволюции довольно простая функция сна (обеспечение покоя), какой она является на низших этапах филогинеза, многократно усложняется, обеспечивая регуляцию всех функций организма, направленную на его наиболее эффективное взаимодействие с окружающей средой в состоянии бодрствования.
В процессе онтогенеза происходит существенная перестройка организации всех стадий и фаз сна. Структура сна (то есть длительность его циклов, фаз и стадий), характерная для взрослого человека, формируется в основном в пубертатном периоде. На протяжении всей последующей жизни ее перестройка продолжается. В пожилом и старческом возрасте наблюдается укорочение длительности ночного сна, удлинение периода засыпания, учащение пробуждений и увеличение продолжительности состояния бодрствования среди ночи. Происходит увеличение времени первой стадии и укорочение четвертой стадии ФМС, а также периода всего дельта-сна. Уменьшается длительность ФБС. На ЭЭГ отмечается уменьшение амплитуды «сонных веретен», дельта-волн и их числа. Эти изменения служат объективной предпосылкой нередких субъективных расстройств сна в пожилом возрасте. Характерная для человека, начиная с детского возраста, биофазная организация суточного цикла и меет тенденцию к перестройке на полифазный тип (с дневным сном и прерывистым ночным).
Причиной изменений организации сна у человека в пожилом и старческом возрасте являются факторы биологического и социального порядка, воздействующие на его соматическую и психическую сферу.
Обнаружено, что интенсивная физическая и психическая деятельность в вечернее время увеличивает длительность дельта-сна, а длительная гиподинамия вызывает расстройства сна вплоть до выраженной инсомнии (бессонницы). Большое влияние на регуляцию сна оказывают эмоциогенные воздействия, которые в зависимости от индивидуальной реакции человека на них могут нарушать ночной сон или вызывать адаптивные изменения его структуры.