Психофизиологические особенности сна

У человека и многих животных период сна и бодрствования приурочен к суточной смене дня и ночи. Такой сон называется монофазным. Если же смена сна и бодрствования происходит несколько раз в сутки, сон называется полифазным. Периодический ежесуточный сон взрослого человека, как правило, является монофазным, иногда дифазным (дважды в сутки), у маленького ребенка наблюдается полифазный тип сна.
У ряда животных наблюдается также сезонный сон (спячка), обусловленный неблагоприятным для организма условиями среды: холод, засуха и т.д.
Кроме перечисленных, существует еще несколько видов сна: наркотический (вызываемый различными химическими или физическими агентами), гипнотический и патологический. Последние три вида сна обычно рассматривают как следствие нефизиологических воздействий на организм человека или животного.
Наркотический сон может быть вызван различного рода химическими воздействиями: вдыхание паров эфира, хлороформа, введением в организм различного рода наркотиков, например, алкоголя, морфия и других. Кроме того, этот сон может быть вызван электронаркозом (воздействие прерывистого электрического тока слабой силы).
Патологический сон возникает при анемии мозга, мозговой травме, наличии опухолей в больших полушариях или поражении некоторых участков ствола мозга.
Особый интерес вызывает гипнотический сон, который может быть вызван гипнотическим действием обстановки и воздействиями гипнотизера. Во время гипнотического сна возможно выключение произвольной корковой активности.[12]
Чередование сна и бодрствования наблюдается на всех этапах эволюционной лестницы: от низших позвоночных и птиц до млекопитающих и человека. Несомненно, что подобная универсальная организация ритмического чередования активности и покоя имеет глубокий физиологический смысл. Хорошо известно, что во время сна происходят значительные физиологические изменения в работе ЦНС, вегетативной нервной системы и других системах и функциях организма.
К числу основных законов психической деятельности человека относится циклическое чередование сна и бодрствования.
Однако следует отметить и нередкие нарушения ритмичности сна, к которым можно отнести бессонницу и так называемый непреодолимый сон (нарколепсию), возникающий во время пассивной езды на транспорте, при выполнении монотонной работы, а также при управлении различными транспортными средствами: автомобилем, электровозом, метро.[4]

Сон человека имеет правильную циклическую организацию. В течение сна различают пять стадий: четыре стадии медленноволнового сна и одну стадию быстрого. Иногда говорят, что сон состоит из двух фаз: медленной и быстрой. Завершенным циклом считается отрезок сна, в котором происходит последовательная смена стадий медленноволнового сна быстрым сном. В среднем отмечается 4 – 6 таких циклов за ночь, продолжительностью примерно 1,5 часа каждый.

Восьми–девятичасовой сон подразделяется на пять – шесть циклов, перемежающихся краткими интервалами пробуждения, не оставляющих, как правило, никаких воспоминаний у спящего. Каждый цикл включает в себя две фазы: фазу медленного (ортодоксального) сна и фазу быстрого (парадоксального) сна.

Первая стадия является переходной от состояния бодрствования ко сну, что сопровождается уменьшением альфа-активности и появлением низкоамплитудных медленных тета- и дельта-волн. Длительность первой стадии обычно не больше 10-15 мин. В конце этой стадии могут появляться короткие вспышки так называемых"сонных веретен", хорошо видимых на фоне медленноволновой активности. [15]

Вторая стадия занимает чуть меньше половины всего времени ночного сна. Эта стадия получила название стадии"сонных веретен", т.к. наиболее яркой ее чертой является наличие в ЭЭГ (электроэнцефалограмме) мозга веретенообразной ритмической активности с частотой колебания 12-16 Гц. Длительность этих "веретен", хорошо выделяющихся из фоновой ЭЭГ со смешанной частотой колебаний, составляет от 0,2 до 0,5 секунд.

Третья стадия характеризуется всеми чертами второй стадии, к которым добавляется наличие в ЭЭГ медленных дельта-колебаний, занимающих от 20 до 50%. Этот переходный период длится всего несколько минут.

Четвертая стадия характеризуется преобладанием в ЭЭГ медленных дельта колебаний, занимающих более 50% времени ночного сна. Третья и четвертые стадии обычно объединяют под названием дельта-сна. Глубокие стадии дельта-сна более выражены в начале и постепенно уменьшаются к концу сна. В этой стадии разбудить человека достаточно трудно. Именно в это время возникают около 80% сновидений, и именно в этой стадии возможны приступы лунатизма и ночные кошмары, однако, человек почти ничего из этого не помнит. Первые четыре стадии сна в норме занимают 75-80% всего периода сна.[11]

Пятая стадия сна имеет ряд названий: стадия "быстрых движений глаз" или сокращенно БДГ, "быстрый сон", "парадоксальный сон". Во время этой стадии человек находится в полной неподвижности вследствие резкого падения мышечного тонуса, и лишь глазные яблоки под сомкнутыми веками совершают быстрые движения с частотой 60-70 раз в секунду. Количество таких движений может колебаться от 5 до 50. Причем была обнаружена отчетливая связь между быстрыми движениями глаз и сновидениями. Так, у здоровых людей этих движений больше, чем у больных с нарушением сна. Характерно, что слепым от рождения людям снятся только звуки и ощущения. Глаза их при этом неподвижны.

Рис.1 Чередование фаз сна в течение ночи[6]

Считается, что по интенсивности БДГ можно судить о яркости и эмоциональности сновидений. Однако, движения глаз во сне отличаются от тех, которые характерны для рассматривания объектов в состоянии бодрствования.

Кроме того, на этой стадии сна энцефалограмма приобретает признаки, характерные для состояния бодрствования. Название «парадоксальная» возникло из-за видимого несоответствия между состоянием тела (полный покой) и активностью мозга. Если в это время разбудить спящего, то приблизительно в 90% случаев можно услышать рассказ о ярком сновидении, причем точность деталей будет существенно выше, чем при пробуждении из медленного сна.

Парадоксальная стадия сна имеется у многих видов млекопитающих и даже у некоторых видов птиц. Отмечено также, что у животных доля парадоксального сна имеет тенденцию увеличиваться с увеличением степени развития коры. Однако парадоксальный сон у животных и человека протекает по-разному. Человек в парадоксальном сне обычно неподвижен (двигаются только глаза). У животных двигаются усы, уши, хвост, подергиваются лапы, происходят мигательные и сосательные движения, а у собак слышны даже повизгивания.[2]

Периоды БДГ сна возникают приблизительно с 90-минутными интервалами и продолжаются в среднем около 20 минут. У нормальных взрослых эта стадия сна занимает примерно 20-25% времени, проводимого во сне. У младенцев эта доля значительно выше; в первые недели жизни около 80% всего очень длительного времени сна составляет парадоксальный сон.

v Потребность в сне.Этапотребность зависит от возраста. Так общая продолжительность сна новорожденных составляет 20-23 часа в сутки, в возрасте от 6 месяцев до 1 года — около 18 часов, в возрасте от 2-х до 4-х лет — около 16 часов, в возрасте от 4-х до 8 лет — 12 часов, в возрасте от 8 до 12 лет — 10 часов, в возрасте от 12 до 16 лет — 9 часов. Взрослые спят в среднем 7-8 часов в сутки.

В среднем у взрослых процентное соотношение между всеми стадиями сна такое:

I стадия (дремота) занимает в среднем 12,1%
II стадия (сонные веретена) — 38,1 %
III стадия (дельта сон) — 14,2%
IV стадия (дельта сон) — 12,1%
V стадия (парадоксальный сон) — 23,5%

Бытует мнение, что потребность во сне к старости снижается.
Однако установлено, что люди старше 60 лет, страдающие различными заболеваниями спят, как правило, менее 7 часов в сутки. В то же время практически здоровые люди этого возраста спят более 8 часов в сутки. При увеличении продолжительности сна у "малоспящих" пожилых людей наблюдается улучшение самочувствия. По некоторым данным продолжительность сна долгожителей Кавказа колеблется от 9 до 16-17 часов в сутки. В среднем же долгожители спят по 11-13 часов. Иными словами по мере старения человека продолжительность сна должна увеличиваться.
Лишенный сна человек погибает в течение двух недель. Лишение сна в течении 3-5 суток вызывает непреодолимую потребность во сне. В результате 60-80 часового отсутствия сна у человека наблюдается снижение скорости психических реакций, портится настроение, происходит дезориентация в окружающей среде, резко снижается работоспособность, возникает быстрая утомляемость при умственной работе и меньшая ее точность. Человек теряет способность к сосредоточенному вниманию, могут возникнуть различные нарушения моторики (тремор и тики), возможны и галлюцинации, иногда наблюдаются внезапная потеря памяти и сбивчивость речи. При более длительном лишении сна могут возникнуть психопатии и даже паранояльные расстройства психики.
Изменения вегетативных функций при длительной бессоннице очень невелики, отмечается только небольшое понижение температуры тела и незначительные замедления пульса.
В науке описаны несколько случаев длительного отсутствия сна, которые, наряду с явлениями сомнамбулизма (лунатизма) и летаргического сна до сих пор не нашли объяснений. Чаще всего эти случаи были связаны с сильными психическими потрясениями (потеря близкого человека, последствия катастрофы). Однако в большинстве случаев подобные события приводят к обратному результату — к летаргическому сну.
Медленный и парадоксальный сон в равной степени необходимы организму. Так, если будить человека каждый раз при наступлении парадоксального сна, тенденция впадать в парадоксальный сон станет нарастать. Через несколько дней человек будет переходить от бодрствования к парадоксальному сну без промежуточной фазы обычного сна.
Таким образом, стадии сна образуют своеобразную систему, в которой воздействие на одно звено влечет за собой изменение в состоянии другого звена.

Физиологические изменения во время сна.К наиболее характерным симптомам сна относится снижение активности нервной системы и прекращение контакта с окружающей средой за счет "выключения" сенсомоторной сферы.
Пороги всех видов чувствительности (зрение, слух, вкус, обоняние и осязание) во сне возрастают. По величине порога можно судить о глубине сна. В первых четырех стадиях пороги восприятия увеличиваются на 30-40%, в то время как в БДГ сне — на 400%. Рефлекторная функция во время сна резко ослаблена. Условные рефлексы заторможены, безусловные значительно понижены. При этом некоторые виды корковой деятельности и реакции на определенные раздражители могут сохраняться во время нормального периодического сна. Например, спящая мать слышит звуки движений больного ребенка. Такое явление получило название частичного бодрствования.
Большинство мышц во сне находится в расслабленном состоянии, причем человек способен длительно сохранять определенную позу тела. При этом усилен тонус мышц, закрывающих веки, а также кольцевого мускула, запирающего мочевой пузырь. По мере погружения в сон ритмы сердца и дыхания замедляются, становясь все более равномерными.
Медленноволновой сон сопровождается снижением вегетативного тонуса — сужаются зрачки, розовеет кожа, усиливается потоотделение, снижается слюноотделение, снижается активность сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной и выделительной систем, уменьшается объем циркулирующей крови; наблюдается избыточное кровенаполнение легочных сосудов; уменьшается частота дыхания, что приводит к ограничению объема поступающего в кровь кислорода и более медленному удалению углекислого газа, т.е. уменьшается интенсивность легочного газообмена. Именно поэтому ночью снижается частота сердечных сокращений, а вместе с ней и скорость кровотока.
Следует подчеркнуть, что, хотя в целом во сне понижается уровень обмена веществ, одновременно с этим активизируются процессы восстановления работоспособности всех клеток организма, интенсивно идет их размножение, замена белков В противоположность этому во время парадоксального сна наступает "вегетативная буря". Дыхание становится нерегулярным, неритмичным, меняясь по глубине. Возможна и остановка дыхания (например, в ночном кошмаре). В течение всей ночи у человека активизируется рост волос и ногтей. Температура тела человека во время сна понижается (у женщин она падает до 35,6 а у мужчин до 34,9 градусов). Подобные суточные колебания температуры - снижение ночью и повышение днем - наблюдаются также и в отсутствии сна или при дневном сне и ночном бодрствовании.
При некоторых формах так называемого гипнотического сна, и в частности при каталепсии (каталепсия—застывание человека в принятой им позе, иногда даже очень неудобной, требующей значительного мышечного напряжения), происходит резкое повышение мышечного тонуса.

За последние десятилетия было проведено огромное количество экспериментов, демонстрирующих, что сон способствует улучшению памяти. В одном из исследований испытуемым в 10 часов вечера давали список слов для запоминания, а затем проверяли память через 3 часа. Одна часть участников эксперимента спала между обучением и тестированием, а другая бодрствовала. В результате разбуженные после трехчасового сна в 2 часа ночи помнили больше, чем не спавшие совсем. Но самое интересное, что даже после такого «урезанного» сна количество вспомненных слов оказалось больше, чем сразу же после окончания процедуры запоминания.
Похожим образом сон улучшает и другие виды памяти или навыков. Например, навык перцептивного распознавания, когда требуется быстро детектировать изменение предъявляемого паттерна. Или моторный навык, когда предлагается разучить определенную последовательность нажатия клавиш с использованием двух рук: сначала клавиша номер четыре указательным пальцем левой руки, затем шестая клавиша средним пальцем правой руки, затем первая клавиша мизинцем левой руки и т. д. В таком эксперименте скорость нажатия последовательности стабилизировалась в среднем за десять попыток, и дальнейшего улучшения не происходило. Затем части участников давали поспать, и они демонстрировали достоверное улучшение данного навыка после
сна. Причем изменения касались какой-то проблемной точки. Если испытуемый испытывал трудности с седьмой позицией в последовательности, то, выспавшись, именно эту позицию он начинал нажимать быстрее. .[15]