Нейрофизиологические механизмы сна.

Сомнолог Мишель Жуве заметил: «Кто откроет тайну сна, тот познает тайну мозга».

Исторически было выдвинуто несколько гипотез, объясняющих механизмы сна. И.П. Павлов считал, что сон – это результат разлитого торможения в коре больших полушарий. Однако, позже выяснилось, что спят животные, лишенные коры.

Некоторые исследователи считали, что сон наступает в результате истощения энергетических ресурсов в мозге и появления веществ сна. П.К. Анохин наблюдая поведение сиамских близнецов (сестер), имеющих общее кровоснабжение, обратил внимание, что в то время как одна из сестер спала, другая бодрствовала. На самом деле известен ряд биологически активных веществ, обладающих гипногенным действием, - это продукты секреции эпифиза (мелатонин, серотонин), гипофиза (эндорфины, соматостатин) и другие. Такие вещества были извлечены из жидкостей организма, находившегося в условиях длительного лишения сна. При введении экспериментальным животным они вызывали развитие сна. В обычных условиях наступление сна обусловлено длительностью предшествующего бодрствования (утомлением) и существованием циркадных (околосуточных) биоритмов, связанных с чередованием дня и ночи. Сон является одним из проявлений биоритмологических процессов.

Современное представление о механизмах «бодрствования – сна».

Установлено, что в головном мозгу имеется система нейронов, ответственных за развитие цикла «бодрствование – сон». Механизм бодрствования обусловлен наличием в ретикулярной формации нейронов, активирующих кору больших полушарий. Эту группу нейронов называют восходящей активирующей системой. К этой системе относятся нейроны покрышки среднего мозга (медиатор ацетилхолин) и нейроны голубого пятна (медиатор норадреналин). Аксоны этих нейронов оказывают активирующее влияние на кору больших полушарий через неспецифические ядра таламуса. Поэтому нейроны коры больших полушарий во время бодрствования повышенно возбудимые. Бодрствующее состояние поддерживают так же нейроны черной субстанции, продуцирующие дофамин.

Механизмы сна обусловлены наличием в хвостовой части ретикулярной формации ядер шва, нейроны которых продуцируют медиатор серотонин. Если заблокировать синтез серотонина, то развивается бессонница, но если на фоне бессонницы вводить в организм предшественники серотонина, то сон нормализуется. Нейроны шва имеют обширные связи с корой больших полушарий, таламусом, структурами лимбической системы, гипоталамусом и продолговатым мозгом. Они тормозят восходящую активирующую систему, тем самым снижают активность нейронов коры больших полушарий. В результате происходит переход мозга от активного состояния к медленно-волновому сну. Одновременно нейроны, синтезирующие серотонин, оказывают тормозное влияние на вегетативные, двигательные и сенсорные функции и вызывают характерные для медленного сна изменения в организме. Под влиянием серотонина нейроны неспецифических ядер таламуса переходят в состояние гиперполяризации, что сопровождается торможением психической активности.

Отмечено, что избыточная сонливость сопровождается усиленным обменом серотонина.

Переход от медленно-волнового сна к быстрому связан с активацией ядер гипоталамуса (в связи с чем проявляется «вегетативная буря» в организме) и нейронов голубого пятна, которые блокируют ядра срединного шва. В результате уровень тормозного влияния этих ядер на кору частично снижается. Свидетельством повышения активности коры больших полушарий является десинхронизация электрической активности ее нейронов, отражением чего является особенность электроэнцефалограммы во время фазы быстрого сна и быстрые движения глаз. Через 15-20 минут быстрый сон сменится фазой медленного сна.

Предполагают, что есть центры смены сна. Они содержат четыре типа нейронов, включающих и выключающих медленный и быстрый сон, а супрахиазматическое ядро обеспечивает взаимодействие ядер шва и голубого пятна.

По мере восстановления функционального состояния коры больших полушарий восстанавливается ее тормозное влияние на центры медленного сна и восстанавливается бодрствующее состояние. Этому способствует увеличение потока сенсорной информации из внешней среды: свет, шум, звук будильника и др.; и из самого организма: активируются центры голода, мочеиспускания и др.

Роль сна.

Считалось, что во время сна мозг отдыхает, но выраженность электрической активности мозга во время фазы быстрого сна говорит об обратном. Обменные процессы в коре больших полушарий не снижаются, а даже нарастают на 10 % в фазу быстрого сна. Условные рефлексы в целом заторможены, но, например, спящая мать реагирует на звуки ребенка. И.П. Павлов отмечал, что во время сна активны «сторожевые пункты» мозга.

Роль быстрого сна. Повышение активности ретикулярной формации в фазу быстрого сна приводит к росту активности сенсорных областей коры: зрительной, слуховой, сомато-сенсорной, в результате возникают сенсорные образы, лежащие в основе сновидений.

Установлено, что в фазу быстрого сна увеличивается синтез белков в клетках мозга, повышается эффективность синаптической передачи. В этот период, возможно, происходит эмоциональная адаптация к складывающимся обстоятельствам и апробируются разные варианты решения проблем. Не случайно говорят: «утро вечера мудренее». Вероятно, не случайным является факт, что у людей с высоким интеллектом суммарная продолжительность быстрого сна большая. Считается, что 80 % информации переходит в долговременную память именно в этот период. Не исключено, что многие озарения и последующие за этим открытия были связаны с фазой быстрого сна. Во сне Д. Менделеев открыл периодическую таблицу элементов; А. Эйнштейн – взаимосвязь между временем и пространством; Нильс Бор – структуру атома; А. Флеминг – формулу пенициллина; О. Леви – способ, доказывающий гуморальный механизм регуляции работы сердца.

Нарушение сна.

Нарушение сна довольно распространенное явление, одна из причин низкого психологического и физического здоровья. Нарушение сна (инсомния) может проявляться в бессоннице (в нарушении засыпания и продолжительности сна); в чрезмерной длительности сна; в нарушении цикла сон-бодрствование.

Бессонница проявляется либо трудностями засыпания, и человек вынужден прибегать к снотворным, либо частыми просыпаниями – сон тревожный, и человек вынужден прибегать к трансквилизаторам. Ведущий сомнолог России А.М. Вейн говорил, что лечение многих болезней не может быть успешным, если не устранить нарушение сна. В США работает более 1500 сомнологических центров, а в России всего единицы центров. Между тем, почти у половины жителей нашей планеты отмечаются различные нарушения сна – это сопровождается большими экономическими потерями. Так, в США подсчитано, что из-за нарушения сна у 36 % взрослых американцев экономический ущерб составляет почти 6 миллиардов долларов в год.

Основными причинами нарушений сна являются: стресс, неврозы, соматические заболевания, нервные перенапряжения. Лечение бессонницы многие связывают с употреблением препаратов, но они не лишены недостатков: не восстанавливают стадии глубокого сна и имеют эффект привыкания. Клинические сомнологи рекомендуют при нарушении сна использовать психологическую саморелаксацию. Широкие возможности у физио- и фитотерапии.

«Жаворонки и совы».

Возникает вопрос, почему одни встают ни свет, ни заря – «жаворонки», а другие спят до полудня – «совы». Научное объяснение базируется на работах Жеми Зейцер. Она установила, что у «жаворонков» гормон сна – мелатонин поступает в кровь задолго до полуночи, а пик выброса глюкокортикоидов приходится на 4-5 часов утра. Поэтому «жаворонки» активны в утреннее часы, но рано утомляются. У «сов» мелатонин выделяется ближе к полуночи, а пик выброса глюкокортикоидов приходится на 7-8 часов утра, поэтому они позже засыпают и позже становятся активными.