 |
Физиология и психофизиология сна
|
|
|
|
Ряд физиологических открытий, совершенных в XX столетии, позволяют более точно с помощью экспериментов с использованием современной электронной аппаратуры исследовать те мозговые механизмы, которыми осуществляются сновидения. На этом пути наука делает только первые серьезные шаги, однако полученные данные чрезвычайно ценны и поучительны. В этой главе мы излагаем основные физиологические и психофизиологические сведения о мозговых механизмах сновидений. Отметим, что этот материал значительно труднее для восприятия, особенно для неспециалистов, поэтому требует более внимательного отношения.
Кривые сна
В 1929 году австрийский исследователь Ганс Бергер опубликовал свои первые результаты, полученные еще в 1924 году: записи «мозговых волн» с помощью датчиков, усилителей и гальванометра. Аппарат Бергера мог улавливать изменения потенциала в одну десятитысячную вольта (10'4 вольт). Чувствительность современных электроэнцефалографов несравнимо велика. Они способны распознавать напряжения до 5 микровольт, т. е. 5 миллионных долей вольта (5 х 10 6 вольт). Это нижняя граница чувствительности данных приборов. Волны мозговой электрической активности обычно имеют напряжение 50 мкв. Более высокие напряжения у взрослых людей редко наблюдаются, но они обычны для детей. Как и весь организм ребенка, его мозг тоже в онтогенезе созревает, и одним из объективных выражений такого процесса является «созревание» электроэнцефалограммы (ЭЭГ) различных частей мозга. Результаты Г. Бергера в 1934 году были подтверждены известными физиологами Э. Эдрианом и Мэтьюсом и с тех пор электрическая активность мозга стала предметом многочисленных исследований. Возникла новая наука — электрофизиология мозга.
|
|
|
В настоящее время для анализа сложного состава ЭЭГ применяют автоматические анализаторы, которые позволяют выделить ритмическую активность с амплитудой '/ мкв. О слабости этого тока можно составить представление с помощью следующего сравнения, принадлежащего известному английскому физиологу Г. Уолтеру: такой ток надо усилить в 30 миллионов раз, чтобы зажечь лампочку ручного фонарика. Волнообразную запись электрической активности мозга, изображающую изменения напряжения электрического поля во времени — электроэнцефалограмму (ЭЭГ) — сейчас можно получить в течение нескольких секунд, регистрируя ее на бумажной ленте для дальнейшего изучения.
Исследование электрической активности мозга в настоящее время выделилось в самостоятельную область физиологии, в которой получено огромное количество данных. Здесь и в последующих разделах этой главы мы вкратце изложим факты, касающиеся сна и сновидений человека.
В мозговых волнах человека обнаружено несколько типов ритмов. Альфа-ритмами (а) называют частотный диапазон от 8 до 13 герц. Альфа-волны чаще всего регистрируются в задних (теменно-затылоч-ных) областях, когда человек находится в бодрствующем состоянии с закрытыми глазами. Как только человек открывает глаза, а тем более обращает зрительное внимание на какой-либо объект, воспринимает что-то новое, альфа-ритмы исчезают. Альфа-волны появляются также тогда, когда человек скучает.
Бета-ритмы ф) — это низкоамплитудная активность с частотами от 14 до 30 герц, которая отвечает более высокому уровню бодрствования. Специалисты считают, что бета-волны имеют сложный состав, «представляя собой комплекс волн многих частот, смещенных по фазе относительно друг друга и с разными амплитудами» \
Бета-ритмы чаще всего регистрируются в передней (лобной) части мозга бодрствующего человека. В лобных областях мозга альфа-ритмы встречаются редко. Многочисленные исследования показали, что в затылочных областях 95 % взрослых здоровых людей преобладают альфа-ритмы. В височных долях регистрируются более медленные (на 1-2 герц) альфа-волны.
|
|
|
Лямбда-волнами (X) называют остроконечные волны с частотой 4-5 герц, которые возникают в затылочных областях коры, когда человек
Бреже М. Электрическая активность нервной системы. — М., 1979. — С. 240.
решает определенного типа зрительные задачи. Лямбда-ритмы возникают только при открытых глазах, когда глаза человека совершают поисковые движения по предмету. Как только глаза фиксируются на определенной точке, лямбда-волны исчезают.
Тэта-волны (9) имеют частоту 6-7 герц в секунду. Они появляются в дремотном состоянии, когда альфа -ритмы слегка замедляются и их амплитуда чуть-чуть уменьшается.
В 1937 году А. Лумис и его сотрудники применили метод электроэнцефалографического исследования для характеристики различных уровней сна. Они выделили стадии А, В1-В2, С, Д и Е, описание которых до сих пор считается правильным и с некоторыми уточнениями принимается большинством исследователей (см. рис. 1 на с. 13).
Стадии А и В1-В2 соответствуют легкой сонливости и дремоте. На стадии А амплитуда альфа-ритма постепенно уменьшается, а затем альфа-волны исчезают совсем. Для В1 характерна неустойчивая низкоамплитудная тета-активность (4-6 герц). На стадии В2 появляются одиночные монофазные высокоамплитудные тета-волны с амплитудой до 80-120 мкв, одиночные монофазные высокоамплитудные тета-волны и ослабленные К-комплексы (см. ниже). Дельта-ритмы медленнее тета-волн: если тета-волны имеют частоту 6-7 герц, то дельта-волны — около 3-5 герц. Стадия В (В1-В2) — стадия легкого сна. Когда на спящего воздействуют внешние раздражители, наблюдается возврат на стадию А, т. е. на уровень бодрствования с возвращением альфа-ритмов.
Если человек засыпает глубже (стадия С — сон средней глубины), то на ЭЭГ с общим фоном 1 -6 герц появляются специфические сигма-ритмы, которые называют также «веретенами сна». Это пачки волн в полосе частот 12-16 колебаний в одну секунду и с амплитудой 20 240 мкв. У разных людей имеются индивидуальные различия «сонных веретен» как по частоте их появления на ЭЭГ, так и по частоте колебаний волн. У некоторых они имеют частоту 8-9 герц. Но это не альфа-волны.
|
|
|
Сигма-волны обнаруживаются как на черепе, так и в глубинных структурах мозга. На фазе С внешний, например звуковой или болевой, стимул вызывает на ЭЭГ особую форму волн: К-комплекс, после которого и следует сигма-ритм («сонное веретено»). На ЭЭГ К-комнлексы появляются как спонтанно, так и в ответ на раздражители любых модальностей.
К-комплексы представляют собой группу медленных волн с амплитудой значительно большей, чем у альфа-ритмов. Продолжительность К-комплекса составляет около 0,5 секунды. Характерной для него является
хорошо очерченная резкая отрицательная волна. Непосредственно за К-комплексом идет позитивный компонент, чаще всего «сонное веретено». К-комплексы, как сказано выше, появляются как спонтанно, так и под воздействием любых внешних стимулов.
Когда у спящего человека доминируют медленные дельта-волны, то любой сильный внешний раздражитель (звук, прикосновение к коже) вызывает на ЭЭГ К-комплекс. Появление К-комплексов в ответ на воздействие внешних раздражителей у здорового человека является признаком глубины сна. Есть предположение, что с помощью К-комплексов мозг заглушает пробуждающие раздражения, смягчает их значение, «вследствие чего у спящего расширяются критерии их смысла и повышается устойчивость к ним. Восклицание, которое у бодрствующего человека вызвало бы неминуемую реакцию, может разбудить спящего только в том случае, если оно будет повторено дюжину раз через неправильные интервалы. И в ответ на каждое из них появится К-комплекс — верный сторожевой пес, охраняющий мозг и пропускающий к сознанию только те видения, которые вызывает особенно настойчивая действительность» '.
Вместе с тем появление К-комплексов в бодрствующем состоянии рассматривается в качестве «признака глубокой патологии». К-комплексы сходны с волнами, которые регистрируются на ЭЭГ бодрствующих эпилептиков.
|
|
|
К-комплексы чаще всего вызываются значимыми для спящего стимулами (например, его именем), подаваемым во сне. Когда же несколько раз на спящего воздействуют незначимыми стимулами, К-комплекс больше не появляется, происходит привыкание к стимулу. При появлении К-комплекса, по-видимому, имеет место частичное пробуждение2.
Затем наступает стадия глубокого сна — Д. На этой стадии описанная выше реактивность утрачивается, К-комплексы появляются очень редко, на кривой преобладают высокоамплитудные медленные волны. Более частыми становятся тета- и дельта-волны. Амплитуда этих крупных медленных волн достигает 200-300 мкв., частота от двух до четырех колебаний в секунду. Амплитуды этих волн у разных лиц имеют большие индивидуальные различия. Есть данные о том, что у шизофреников средний вольтаж во сне ниже, чем у здоровых людей.
Стадия Е — стадия самого глубокого сна. На этой стадии сигма-ритмы («сонные веретена») исчезают, и еще больше преобладает медленная
1 Уолтер Г. Живой мозг. - М„ 1966. - С. 245.
2 Oswald Ian. Sleeping and Waking. Phisiology and Psychology. — Amsterdam-N. \ •> 1962. - P. 38-40.
электрическая активность. Появляются дельта-ритмы с частотой 0,5-3 колебаний в секунду с большой амплитудой. Только очень сильные стимулы вызывают изменения ЭЭГ этого периода сна. К-комплексы совсем не появляются, стимулы вызывают кратковременные вспышки веретенообразной активности с частотой 10-22 колебаний в секунду на фоне медленных волн большого вольтажа. Стадия Е, если она вообще достигается в течение ночи, в нормальных условиях очень кратковре-менна и наблюдается в начале ночи (примерно через 40-50 минут после начала засыпания). Первые часы сна проходят в основном на уровне стадии Д.
Разграничение между стадиями Д и Е не носит абсолютного характера и менее четко выражено, чем различия между остальными стадиями. Некоторые авторы объединяют эти две стадии под названием «дельта-стадия».
Нельзя думать, будто сон постепенно углубляется от стадии А до стадии Е и постепенно же становится поверхностным в течение ночи. Наблюдаются многочисленные скачки типа А-В, В-А, С-А и т. п. Эти скачки могут быть следствиями внешних и внутренних стимуляций. Такими скачками уровня сна сопровождается около 80 % телесных движений спящего. Иногда, по свидетельству Яна Освальда, под влиянием стимулов в течение одной минуты могут наблюдаться плавные переходы от стадий Д и Е к стадии А. Переходы на более глубокие стадии обычно происходят плавно.
Было замечено, однако, что медленные высокоамплитудные дельта-волны в течение нормального ночного сна время от времени сменяются волнами типа бета. Интерес к этим волнам повысился после того, как в 1953 году американские исследователи Н. Клейтман и Ю. Азерински обнаружили, что эта фаза низкоамплитудных бета-волн, которую называли парадоксальной, или Р-фазой, у спящего человека сопровождается быстрыми движениями глаз. В 1958 году У. Димент показал, что ЭЭГ этой фазы похожа на ЭЭГ бодрствования. Эти открытия имеют большое значение для современной психофизиологической теории сна и сновидений, поэтому данную фазу следует описать подробнее.
|
|
|
