Еще в 1934 году Эдриан предложил оценивать биопотенциалы мозга с точки зрения возникновения синхронизации - Медленные, высоко-амплИтудные волны и десинхронизации - быстрые, низко амплитудные волны. Затем выяснилось, что синхронизирующие аппараты, усиливающие свою деятельность во время сна, расположены на нескольких уровнях головного мозга. Основными среди них являются: таламическая синхронизирующая система, структуры переднего гипоталамуса и перегородки, расположенный в нижних отделах ствола, синхронизирующий аппарат Моруци.
Эти открытия привели к совершенно новому представлению о наличии структур, активно организующих сон, который не является пассивным процессом, возникающим в связи с исчезновением бодрствования.
1. 11. Современные представления о механизмах сна В результате многолетних экспериментальных исследований, 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 головного мозга и в задних отделах гипоталамуса. При раздражении этой системы на электроэнцефалограмме появляется десинхронизация, уплощение и ускорение ритмов, что у спящих испытуемых приводит к пробуждению, а у бодрствующих к повышению бдительности.
Все периферические стимулы оказывают влияние на эту систему через коллатерали, которые отходят к ней от афферентных путей всех сенсорных систем. Непосредственное раздражение корковых полей и некоторых других глубинных образований мозга может также вызвать пробуждение.
Как показали эксперименты, некоторые из них описаны выше, раздражение всех отделов мозга, а также активных его систем, воспринимающих внешние и внутренние воздействия, оказывают пробуждающее воздействие через восходящую активирующую систему.
Кроме восходящей активирующей ретикулярной системы существует еще и активирующие аппараты в лимбической системе: миндалины, гиппокамп, ядра талам уса, функционально тесно связанные с аппаратами ретикулярной формации гипоталамусом.
Вторая, гипногенная система имеет более сложную архитектуру. Ее активность определяет длительность и глубину сна.
Эта система включает многие аппараты мозга и химически неоднородна, т. к. в качестве медиаторов используются ацитилхолин, серотанин, гамма-амино-масленная кислота и др.
Среди многочисленных аппаратов, образующих гипногенную систему, можно выделить три основных ее отдела.
Первый находится в нижних отделах ствола, где находятся, описанный выше синхронизирующий аппарат Моруци и открытая в конце шестидесятых годов XX века французскими нейрофизиологами синхронизирующая структура. Нижнестволовые синхронизирующие структуры тесно связаны с пирамидным синусом, раздражение которого ведет к усилению их деятельности. Другая гипногенная зона находится в области переднего гипоталамуса и перегородки. Еще одно важное звено в системе синхронизирующих аппаратов – таламическая синхронизирующая система. При раздражении низкочастотным током определенных ядер таламуса наблюдается синхронизация и наступает сон. Некоторые исследователи считают этот аппарат главной гипногенной структурой, т. к. сон, наступающий при ее раздражении, длителен и неотличим от нормального, а также вызывается легче и быстрее чем при раздражении других структур.
Раздражение этих структур электротоком любой частоты приводит к синхронизации энцефалографических ритмов и наступлению сна, а при низкочастотном раздражении сон можно вызвать, воздействуя и на другие структуры мозга и даже на периферические нервы. При высокочастотном раздражении, как уже говорилось вызывается десинхронизация. Все это свидетельствует о распространенности синхронизирующих и де синхронизирующих аппаратов в нервной системе.
Поскольку существует два типа сна, о чем речь пойдет в следующей главе, необходимо подчеркнуть, что описанные структуры обеспечивают медленный сон, быструю фазу сна обеспечивают структуры среднего отдела ствола мозга – ретикулярные ядра варолеева моста, при разрушении которых быстрый сон не наступает.
Итак, в мозгу существует две системы регулирующие сон и бодрствование. У этих систем имеются подсистемы, включающие различные формы сна в определенной последовательности. В связи с этим, было выдвинуто предположение о существовании в мозгу координирующего аппарата, который регулирует включение в определенное время отдельных систем в целом, а затем и их подсистем. Речь идет о сложном комплексе, расположенном преимущественно в передних отделах больших полушарий мозга, лимбических аппаратах и гипоталамусе.
Хотя ведущая роль в регуляции сна и бодрствования, в настоящее время, признана за механизмами центральной нервной системы, современной наукой совсем не игнорируются положения о значении некоторых активных химических веществ в регуляции сна и бодрствования, которые разрабатывались в рамках гуморальных теорий сна.
Несмотря на то, что за последние годы было сделано большое количество открытий при изучении механизмов сна, активная исследовательская деятельность в этой области продолжается и в наши дни. Толчком, значительно расширившим поле для дальнейших исследований, стало открытие стадий и, что самое главное, двух типов сна.
Глава 2.
Стадии и фазы сна
2. 1. Стадии сна Как уже говорилось, решающее значение для понимания механизмов сна имело открытие еще в 1875 году биопотенциалов мозга. В процессе исследования этих потенциалов выяснилось, что разница между ними существует не только во время сна и бодрствования, но и что в течение сна они не однородны и подвержены закономерной трансформации. В 1937 - 38 годах английские ученые Лумес, Хорвей, Хабарт, Девис сделали первую попытку систематизировать полученные кривые и описали 5 энцефалографических стадий сна.
Согласно их классификации, первая стадия A) характеризуется наличием доминирующего ритма покоя - альфа ритма, соответствующего состоянию расслабленного, пассивного бодрствования. Однако, альфа ритм становится не равномерным, амплитуда его снижается, периодически он исчезает. Вторая стадия B) - дремота, поверхностный сон. Он характеризуется уплощенной картиной электроэнцефалограммы, исчезновением альфа ритма и появлением на этом фоне не регулярных медленных волн тэта и дэльта диапазона. Третья стадия сна C) - сон средней глубины. Характеризуется сонными веретенами волн средней амплитуды с частотой 12 – 18 в сек. Четвертая стадия D) – глубокий сон, в котором появляются регулярные Дэльта волны с частотой 2 волны в сек., высокой амплитуды: 200 – 300 Вольт, сочетающиеся с сонными веретенами. Пятая стадия E) – еще большее углубление сна. Характеризуется более резкой дэльта активностью: 1 волна в сек. И еще большей амплитудой: до 600 Вольт. В дальнейшем делались попытки усовершенствовать эту классификацию. За счет увеличения стадий и под стадий. Так, например, Латыш и Вейн, изучая стадии засыпания у некоторых групп больных с патологической сонливостью, подразделили стадию A) на две под стадии, а стадию B) на четыре.
Таким образом выяснилось, что за каждой картиной биопотенциалов мозга стоят реальные физиологические механизмы. На основании данных электроэнцефалограммы установлено, что физиологический сон заключается в постепенном переходе от поверхностной СТАДИИ к средней, а от средней к глубокой, после чего постепенно возвращается к поверхностным стадиям сна и пробуждению. Скорость этих переходов различна и имеются индивидуальные особенности длительности течения каждой из стадий.
2. 2. Фазы сна Считается, что первые исследования, давшие толчок к открытию двух типов сна сделал в 1953 году Юджин Азиринский в Чикагском университете. Он заметил у детей периодически появляющиеся во время сна быстрые движения глаз (БДГ), сопровождающиеся на энцефалограмме быстрыми низковольтными волнами десинхронизации. Затем эти же движения установили и другие ученые уже у взрослых испытуемых.
Так во время физиологического сна периоды БДГ регистрируются 4 –5 раз за ночь. Впервые они появляются через 60 – 90 минут после засыпания и следуют далее через примерно такие же промежутки. Было установлено, что длительность первого периода БДГ бывает короткой: 6 – 10 минут. Постепенно эти периоды удлинняются, достигая к утру 30 минут и более. В эти периоды на энцефалограмме картина, характерная для бодрствования, наступает после глубоких стадий сна E и к утру на фоне стадий D или C. Таким образом, было установлено, что ночной сон состоит из закономерных циклов, каждый из которых включает стадии B C, D E и стадию десинхронизации БДГ.
На основании полученных данных, фаза с десинхронизацией и БДГ была названа быстрым или де синхронизированным сном, т. к. в ней имеются быстрые ритмы. Таким образом, весь сон распался на медленный сон – стадии A, B, C, D, E и быстрый.
В ходе дальнейших исследований было установлено, что у взрослых людей быстрый сон занимает от 15 до 25% времени всего сна. В онтогенезе он появляется рано и доминирует в первый период жизни.
Ярко выраженный в онтогенезе, быстрый сон поздно появляется в филогенезе. Впервые его можно обнаружить у птиц.
Изучение быстрой фазы сна показали, что хотя по своей электроэнцефалографической картине он может быть определен как поверхностный, пробудить спящего в этот период сложнее, чем в медленную фазу. Это дало право назвать его парадоксальным, глубоким в отличие от ортодоксального, легкого.
Именно в быстрой фазе сна человек видит сновидения, что было доказано путем пробуждения испытуемых в различные фазы сна. Оказалось, что во время медленного сна отчеты о сновидениях встречались редко: 7 –8%. В быстром регулярно: до 90%. Этот факт дал ученым возможность обозначить быстрый сон как сон со сновидениями и даже, по мнению некоторых авторов, считать, что подобное функциональное психическое состояние и вызывает к жизни эту фазу сна.