Почему мы спим. Зачем мы спим Зачем мы спим

Путешествие науки в глубины сонного царства установило, что на протяжении ночи происходит ряд интересных и закономерных изменений характера сна, отнюдь не ограничивающихся наличием медленной и быстрой форм его.

С одной стороны, выявлено несколько стадий медленного сна, при которых по-разному выглядит электроэнцефалограмма. Первая стадия - дремотное состояние, поверхностный ; электрическая активность мозга напоминает картину спокойного бодрствования - с альфа-волнами обычной частоты - порядка 10 Гц. Вторая стадия характеризуется появлением так называемых сонных веретен альфа-ритма - групп альфа-волн с закономерно повышающейся и понижающейся амплитудой. Третья и четвертая стадии - это господство медленных дельта-волн; в третьей стадии дельта-сон имеет среднюю глубину, а в четвертой наиболее глубок. Стадии эти обычно идут друг за другом от первой к четвертой с нарастающим углублением сна.

С другой стороны, оказалось, что на протяжении ночи имеются 4-6 циклов сонного состояния, продолжительностью около 1,5 часа. Каждый цикл включает вереницу из 4 стадий медленного сна и завершается быстрым сном, наиболее глубокой формой сонного состояния. Затем глубина сна резко падает, и происходит переход к новому циклу либо к пробуждению. Поскольку просыпаемся мы чаще всего именно в этот переходный момент, по окончании периода быстрого сна, мы и помним свои сновидения.

Значит, сон - это как бы колесо с 5 спицами (стадиями медленного и быстрого сна), и колесо это несколько раз - обычно от 4 до 6, т. е. в среднем тоже 5, - оборачивается на протяжении ночи. Длительность фаз может меняться, в среднем альфа-сон занимает около половины времени (12 % дремота и 38% стадия сонных веретен), дельта-сон - четверть (третья стадия 12 %, четвертая 14 %), быстрый сон тоже четверть. К утру периоды быстрого сна обычно удлиняются, в целом длительность их колеблется от 10 до 40 минут, а всего на протяжении ночи быстрый сон царит около 100 минут.

Почему мы спим ночью? Суточный ритм смены бодрствования и сна подчиняется условиям нашей жизни. Природой запрограммирована в принципе лишь необходимость такого чередования, но продолжительность господства десинхронизирующих и синхронизирующих механизмов зависит от конкретных обстоятельств, она не запрограммирована раз и навсегда. Опыты с длительным пребыванием человека в глубоких пещерах показали, что при отсутствии смены дня и ночи сутки могут удлиняться до 36 и даже 48 часов с соответствующим удлинением периодов сонного и бодрственного состояния.

Наличие в мозгу активно функционирующих зон обычно не позволяет нам спать днем. Зон этих три.

Во-первых, это лобно-теменные центры, управляющие нашими мышцами. Пока мы находимся в активном состоянии, данная зона не позволяет механизмам сна включаться и действовать. Однако так бывает лишь в обычных условиях. Если человек не спал несколько ночей, потребность в сне настолько усиливается, что заснуть можно даже на ногах. Из военной практики известен не только сон часового на посту и кавалериста в седле, но и сон солдата на марше - шагает и видит сны.

Во-вторых, возбужденная зона, мешающая нам спать днем, - это центры, связанные с органами чувств: зрительные (затылочные), слуховые (височные) и т. д. Они являются важным противовесом сну. Был известен больной, у которого из всех органов чувств работающими остались только одно ухо и небольшой участок кожи на руке. Стоило закрыть ему ухо ватным шариком и надеть на руку толстую варежку - он погружался в сон на несколько часов.

В-третьих, спать днем мешают лобные центры, ведающие сложной умственной деятельностью. Даже ночью переживания, размышления могут не дать сомкнуть глаз до утра.

Из сказанного становится ясно, почему мы засыпаем, ложась вечером в постель. Все три зоны успокаиваются. Мы расслабляем мышцы - успокаиваются лобные-теменные центры. Мы выключаем телевизор, свет, радио, говорим окружающим людям: «Доброй ночи» или «Отстань!» (смотря по обстоятельствам) - прекращается возбуждение зон, связанных с органами чувств. Наконец, мы откладываем до следующего дня наши думы и тревоги. Теперь центр сна получает право включаться в работу, и мы засыпаем.

Имеются еще некоторые моменты, содействующие засыпанию.

С одной стороны, всем знакомо усыпляющее действие ровного, однообразного раздражителя, будь то монотонный шум дождя, мерный стук колес или монотонный голос лектора.

Сигналы, адресующиеся в одну и ту же точку мозга, вызывают соответствующих нервных клеток. Последнее в силу определенных корково-подкорковых взаимоотношений приводит к активации механизмов, ведающих развитием состояния сна.

С другой стороны, снотворным действием обладают связанные с отходом ко сну обстоятельства: привычная комната, постель, время. По закону они навевают сон. Достаточно мощным фактором этого рода является тепло постели. Оно представляет собой и ровное, однообразное раздражение обширной кожной поверхности, и привычный сигнал, предваряющий отход ко сну. Данный фактор является, таким образом, раздражителем и безусловно, и условнорефлекторным.

Привычные факторы настолько важны, что иногда помогают заснуть даже там, где сами по себе они должны были бы мешать погружению в сон. Один наш известный пианист рассказывал, что когда он и его брат заканчивали консерваторию, они играли допоздна. Поселившийся в той же квартире новый сосед стал к ним стучаться и просить о прекращении шума. Юноши пришли к нему, стали уговаривать, рассказали о своем нелегком положении - через месяц экзамен, у них всего один рояль. Человек оказался добрым, согласился потерпеть. Еще месяц юноши музицировали до 2-3 часов ночи. Наконец наступил День экзамена. Они успешно выдержали его, пришли домой, закрыли инструмент и рано легли спать. Однако покой их был нарушен. В час пополуночи раздался стук в дверь. Вошел сосед: «Что же вы не играете? Я теперь без вашей музыки заснуть не могу!»

Люди, жалующиеся на плохой сон, как правило, отмечают, что в новой обстановке им заснуть труднее. Бывает, пересидишь привычный час отхода ко сну - спать хочется, а заснуть трудно.

Главным ответом на вопрос "зачем нужен сон?" становится вывод - сон нужен для того, чтобы жить.

Год за годом, век за веком, люди пытались понять значение сна в их жизни, но до сих пор его точное предназначение никто не разгадал. Современные специалисты имеют сразу несколько версий на этот счет, но ни одна из них не имеет утвердительного значения, лишь предположительные. Основным из предположений специалистов до сих пор остаётся то, что объясняет сон, как состояние, при котором становится возможным разрушение так называемых "факторов сна" - определенных веществ, накапливающихся в мозгу людей за период бодрствования. Их разрушение - это отдых для мозга, который, после сна, вновь становится способным к активной и "плодотворной" работе.

Впрочем, мы все знаем одно - сон нам необходим, чтобы отдохнул и мозг, и тело. Может быть учёные ещё разгадают его настоящее предназначение или современная версия и есть ответ на вопрос "зачем нужен сон?"... А может, “версия” мудрого Аристотеля, ещё две тысячи лет назад сказавшего, что сон является половиной пути по дороге к смерти, наиболее близка к правде...

Прежде всего, сон нужен нам для восстановления потраченных за день сил, уставших органов. Во время сна организм сам займётся восстановительными процессами, постепенно выведет из организма вещества, дающие нам чувство усталости, зарядит энергией мышцы. В нашем организме заложены уникальные механизмы самовосстановления, чтобы их запустить "по полной программе", нужно просто больше спать.

Именно во время сна старые клетки удаляются, замещаются новыми. К больным клеткам доставляются необходимые вещества для самоизлечения, а в случае неудачи клетка просто отмирает, и на её месте появляется новая. То есть во сне организм сам лечит себя, причем без всяких лекарств!

Если человек болеет или недавно у него была операция, то ему требуется больше времени на сон, ведь именно во время сна идет восстановление и регенерация тканей. Не случайно больной человек испытывает повышенную сонливость - это защитные рефлексы, заложенные в нас природой. Не зря же говорят: "Сон - лучшее лекарство".

В процессе сна клетки мозга восстанавливают свою работоспособность, они активно усваивают питательные вещества, накапливают энергию. Сон восстанавливает умственные силы, создавая чувство свежести, бодрости, готовности работать. Он охраняет мозг от перенапряжения. (http://www.peroni.ru/useful/35/)

4. Сновидения

Сновидение - субъективное восприятие образов (зрительных, слуховых, тактильных и прочих), возникающих в сознании спящего человека. Сновидящий во время сна обычно не понимает, что спит, и воспринимает сновидение как объективную реальность.

Человек непременно видит сны, но многие забывают их. Часто думают, что они длятся лишь секунды. Но это неверно. Они продолжаются столько же времени, сколько потребовало бы реальное действие наяву. Они могут продолжаться от 8 до 30 минут.

Было доказано, что сон, как правило, сопровождается сновидениями, а сон без сновидений приводит к серьёзным расстройствам. Полагают, что сновидения служат человеку своеобразными «клапанами» для выхода неиспользованной нервной энергии.

Зачем нужны сновидения? По одной теории, во время сновидений происходит пересортировка информации, и решается вопрос, что помнить, а что забыть. А вот психолог З.Фрейд предположил, что во снах выражаются те идеи и побуждения, которые во время бодрствования скрыты в подсознании человека.

Жизнь во сне “небывалая комбинация былых впечатлений”. В древние времена сновидения принимались за откровения богов. Люди верили, что добрые и злые духи могут вселяться в тело спящего и путем сновидений сообщать ему разные сведения, склонять его к тем или иным поступкам, предвещать события. Но и тогда уже было замечено, что в сновидениях боги и духи предпочитают выражаться неясно, порой символически, предоставляя самим людям разгадывать тайный смысл сновидений.

Начало научного подхода к изучению сновидений относится к концу XVIII века. Одно из первых более или менее серьезных сочинений по этому вопросу - «Опыт построения теории сна» доктора Нудова появилось в 1791 году. Автор, между прочим, приводит ценное наблюдение, послужившее отправным пунктом для последующих исследований в том же направлении: одному спящему, лежавшему на спине с открытым ртом, влили в рот несколько капель воды; спящий перевернулся на живот и стал производить руками и ногами плавательные движения; ему приснилось, что он упал в воду и был вынужден спасаться вплавь. Наблюдения такого рода показывают, что сновидения могут возникать от случайного раздражения во время сна тех или иных органов чувств.

Интересен тот обычный для сновидений факт, что богатые содержанием сновидения, кажущиеся спящему весьма продолжительными, на самом деле протекают очень быстро - всего несколько секунд. Представления о времени и пространстве во сне резко нарушены. О том, что и в бодрственном состоянии представления и воспоминания могут иногда проноситься с необычной скоростью, свидетельствуют показания людей, переживших миг смертельной опасности. В такой миг якобы вмешаются воспоминания чуть ли не всей прожитой жизни.

Не менее частым источником сновидений являются возбуждения, приходящие в мозг не из внешнего мира, а из внутренних органов тела - желудка, кишок, мочевого пузыря, легких, сердца и пр. Все эти органы обладают чувствительностью и связаны нервными путями с «органом психики» - корой больших полушарий головного мозга. Днем мы обычно не замечаем «сигналов», идущих из внутренних органов. Ночью обстановка меняется: чем более замирает деятельность наружных органов чувств, тем отчетливее начинают ощущаться раздражения, возникающие во внутренних органах, - особенно эти раздражения вызываются какими - либо болезненными процессами. Так возникают тягостные, кошмарные сны, пугающие суеверных людей.

Сновидения - это частичная деятельность угнетенной во время сна мозговой коры, вызываемая различными раздражениями внешних или внутренних органов чувств. Таков смысл вышеприведенных положений доктора Окса, высказанных сто лет назад, но уже приближающихся к современному учению о сне и сновидениях, экспериментально обоснованному Павловым и его сотрудниками.

Бывает так, что какая-нибудь тревожная или творческая мысль или бурное чувство мешают нам заснуть. В таких случаях в мозговой коре действуют очаги особенно сильного и устойчивого возбуждения; они-то препятствуют иррадиации торможения, наступлению сна. Если же сон все же наступит, он будет неполным, частичным.

В коре сохранится «сторожевой пункт возбуждения». Через него спящий мозг может поддерживать связь с окружающим. Сон со сновидениями - другая разновидность неполного торможения коры больших полушарий. Если сон глубок, то кора глубоко заторможена и импульсы возбуждения, приходящие в нее от органов чувств, тут же заглохнут. Сновидений не будет. Ближе к утру, когда клетки коры достаточно отдохнут, охранительное торможение ослабевает, и проникающие в нее импульсы начинают пролагать себе путь в лабиринте сплетающихся своими отростками нейронов. Подобно блуждающему огоньку, возбуждение перебегает от одной группы клеток к другой и, растормаживая их, оживляет ту прихотливую вереницу образов, преимущественно зрительного характера, которую мы называем сновидением. Поразительна яркость, жизненность возникающих при этом образов! В состоянии бодрствования никакое воображение не может нарисовать ничего подобного.

Нельзя увидеть во сне то, что не было когда-то воспринято нашим мозгом. Во время сна в нашем мозге может ожить, всплыть в сознании в виде яркой картины только то, что когда-то оставило свой, пусть мимолетный, след в нервных клетках мозга. Образно говоря, во время сна сознание может вынуть из кладовой памяти то, что туда когда-либо положено. Взять из этой кладовой то, чего там нет, - невозможно. Хорошо известно, что слепым от рождения не снятся зрительные образы.

Ответственными за сновидения признавались клетки коры головного мозга. И только. Новые исследования ученых раскрыли более сложную картину. Еще в 30-х годах известный советский ученый П.К. Анохин, исследуя работу мозга, высказал мысль: в механизме сна участвуют наряду с клетками коры и подкорковые отделы головного мозга. Исследования показали, что так оно и есть. Это было открыто, когда ученые принялись детально изучить работу отдельных частей головного мозга, в том числе и тех, которые находятся под большими полушариями

Было установлено: как только ствол мозга отделяют от больших полушарий, животное погружается в беспробудный сон. Стало ясно, что именно тут, в стволе мозга, действует какой-то механизм, организующий наш сон. Оказалось, что ретикулярная формация будем называть ее проще, РФ, - дает энергию нейронам коры головного мозга, что и позволяет организму бодрствовать.

Подобно электростанции, РФ обеспечивает энергией нейронный город - мозг. Выключается рубильник, и в городе гаснут огни, город спит. Были найдены и источники питания самой РФ. Ими оказались органы чувств и некоторые вещества: углекислый газ, гормоны, кровь, лишенная питательных веществ. Нашли ученые и такие вещества, которые подавляют деятельность клеток РФ, а значит, и вызывают сон.

. Сколько человек должен спать

Все мы беспокоимся о том, сколько питательных веществ мы получают ежедневно, достаточно ли мы занимаемся, и растём ли мы здоровыми. Одной из проблем, которой уделяется или излишнее, или недостаточное внимание, является то, достаточно ли спят современные дети. Сколько же нужно спать детям?

До 4-х лет большинство детей спят по 12 часов, а вот взрослому человеку в среднем необходимо спать ночью 8 часов, хотя есть люди, которым мало и 10 часов. В то же время император Наполеон спал не более 2-3 часов в сутки.

Согласно исследованиям, одна треть детей в возрасте младше пяти лет, и один из четырех детей школьного возраста не получают достаточного количества сна. Каждому человеку, независимо от возраста, присущ свой ритм деятельности. Одни любят рано вставать и рано ложиться отдыхать, другие предпочитают допоздна засиживаться с книгой, смотреть телевизор, принимать гостей, третьим безразлично, в каком режиме они живут. Первых обычно называют «жаворонками», вторых - «совами». И они очень болезненно относятся к резкой смене привычного распорядка и режима сна. Но еще хуже, если какой-либо режим вообще отсутствует.

Много спать - мало жить: что проспано - то прожито. В любом отдыхе важна умеренность. Доктора рекомендуют восемь часов сна для обычного человека. Но многое все же зависит от образа жизни каждого индивида. Кому-то достаточно 5-6 часов сна за сутки, а кому-то необходимо гораздо больше чем 8 часов. Основное правило - человек должен спать столько, сколько требуется для его хорошего самочувствия и восстановления организма.

Все мы знаем, как это чувствовать себя в бессонные ночи. На следующий день мы чувствует себя переутомленными и нам постоянно хочется прилечь и немного поспать. Все родители сталкивались с хаосом, который возникает из-за перевозбужденного ребенка, который не может сидеть ни минуты. Помимо чувства излишней усталости, какими могут быть другие проблемы, связанные с ребенком, лишенным сна:

Недостаток сна ведет к проблемам с памятью. Проще говоря, если ребенок находится в сонном состоянии в течение дня, снижается его внимательность, что, в свою очередь, приводит к плохому развитию и успеваемости в школе.

Недостаток сна является причиной проблем, связанных с поведением. Психологи выяснили, что существует связь между недостаточным сном и проблемным поведением детей. Они еще не определили, влияет ли недостаток сна на поведение, или же проблемное поведение является причиной того, что ребенок не может успокоиться, когда приходит время для сна. Несмотря на это, психологи пришли к заключению, что поведение детей улучшается, если они больше отдыхают. Многие родители согласятся, что если ребенок был чрезмерно активен в течение дня, лучшим лекарством является сон и, возможно, решением проблемы может стать, если отправить ребенка спать пораньше. (http://www.bessonnize.net/04_skolko.html)

Какое же количество сна является достаточным? Родители, которые сталкиваются с проблемой того, что их ребенок не высыпается достаточным образом, будут интересоваться: сколько же времени нужно ребенку для сна? Ответ на этот вопрос является индивидуальным для каждого ребенка, но рекомендуемым количеством является: для детей дошкольного возраста - 11-13 часов в сутки, в возрасте от пяти до двенадцати лет - 10-11 часов, и подросткам - 9-10 часов сна.

Подросткам особенно сложно высыпаться по ночам. Они всегда перегружены домашними заданиями, частичной работой, дополнительными занятиями и социальной жизнью, уже не говоря о том, что подростки считают, что они защищены от всех болезней, поэтому чаще всего они поздно встают, и в результате им сложно просыпаться по утрам и оставаться в бодрствующем состоянии в течение всего дня. Даже всего один дополнительный час сна может значительным образом увеличить их способность концентрироваться и преуспевать на занятиях.

Каждому человеку необходим достаточный отдых в течение дня. Особенно это важно для детей, чтобы они могли расти и развиваться, как физически, так и эмоционально. Если дополнительный сон не помогает поведению вашего ребенка или его сосредоточенности, возможно, вам нужно проконсультироваться с педиатром.

Наблюдения учёных показали, что нормальная продолжительность сна у новорожденных - от 11 до 23 часов. С возрастом она, само собой, уменьшается, но колеблется все же в значительных пределах. Так, у детей до двух лет время сна может различаться на 10-12 часов, у детей от 2 до 4 лет - в пределах 5-6 часов, у ребят школьного возраста - в пределах 1-6 часов.

У 20-30-летних потребность во сне различается в пределах 2-5 часов. А уже в возрасте после 60 лет нормальный сон может продолжаться и 5, и 13 часов. Таким образом, существует индивидуальная, личная норма часов, которую необходимо знать каждому. Замечено, что если человек спит на свежем воздухе, то продолжительность сна сокращается примерно на один час. Встречаются люди, которым для сна необходимо совсем мало времени. Так, Петр I на сон тратил не более 5 часов, Т. Эдисон - немногим более 2 часов, а Наполеону достаточно было немного вздремнуть, чтобы он почувствовал себя выспавшимся.

Существует общее правило. Человек должен спать ровно столько, сколько необходимо для его хорошего самочувствия и полного восстановления сил. Важно, чтобы во время сна отдохнуло и тело, и мозг. (http://home.damotvet.ru/parenting/698180.htm)

Треть своей жизни мы спим. При этом мы не достигаем карьерных вершин и пребываем в беззащитном состоянии. С позиции жизненных амбиций, сон – занятие бесполезное, однако нет ни одного человека, который бы не спал.

Когда появился сон?

Долгое время считалось, что спят только беспозвоночные, однако последние исследования, проводившиеся в научном сообществе, доказали, что спят даже раки и пчелы. Cегодня ученые уже не сомневаются, что сон как эволюционный механизм появился очень давно, примерно 600 миллионов лет назад. По мнению доктора Гуилио Тонони, психиатра из Висконсинского университета, сон возник как средство для отдыха нервных клеток после «тяжелого учебного дня».

Кровь к голове

До начала XX века серьезных исследований в области сомнологии не проводилось. В XIX веке среди физиологов была популярна теория, что человек засыпает тогда, когда у человека кровь отливает от головы, мозгу перестает хватать питания и в нем включаются процессы торможения.

Сторонником этой теории был французский физиолог Моссо. Он даже проводил опыты на кровати-качели. Через некоторое время после того, как человек засыпал в ней в горизонтальном положении, её изголовье приподнималось, что подтверждало теорию, однако потом напротив – поднималось изножье кровати, что теорию опровергало.

Более точными методами определения того, почему человек засыпает, в то время ученые ещё не обладали.

Свобода и «сонный яд»

По теории Фрейда, потребность во сне запрограммирована, и сон – это естественный механизм, который позволяет человеку уйти от внешнего мира в царство свободы, вернуться в «лоно матери». Также по Фрейду сон – способ усвоить приобретенную за день информацию и восстановить психическое равновесие.

Другие психологи, французы Лежандр и Пьерон, стали авторами более физиологичной теории потребности человека во сне. По их мнению, человек засыпает под влиянием гипнотоксина – «сонного яда», который накапливается в организме в течение дня, а во время сна нейтрализуется.

Лежандр и Пьерон проводили эксперименты на собаках. Собаке не давали спать. Когда животное в конце концов умирало от недосыпания, в его мозгу действительно находили изменения, похожие на следы отравления. Больше того, когда ученые переливали кровь невыспавшейся собаки собаке выспавшейся, вторая проявляла признаки сонного поведения и засыпала.

Несмотря на все усилия ученых выделить этот гипотетический «сонный яд», у них этого так и не получилось.

Электричество мозга

В 1937 году сомнология сделала большой шаг вперед: Альфред Лумнис впервые предложил классификацию стадий сна, основанную на показаниях электроэнцефалограммы.

Ученый выделил четыре фазы сна, и только в 1953 году американские ученые Натаниэл Клейтман и Юджин Азерински открыли пятую стадию сна, названную «быстрым» сном. Такое название эта фаза сна получила на основании наблюдений за спящим – глазные яблоки быстро двигаются под неприкрытыми веками, руки и ноги эпизодически подергиваются. При этом биоэлектрическая активность мозга сильно напоминает период бодрствования.

За время ночи проходит обычно 4-6 циклов сна, средняя продолжительность цикла у взрослых людей 90 минут, у детей – час.

Зачем же мы спим?

Несмотря на то, что во время сна организм как будто бездействует, он по-прежнему работает, в нем происходит масса изменений, как на биохимическом, так и на нейронном уровне.

Во время сна дыхание становится в 2-2,5 раза менее глубоким, замедляется сердечный ритм, уменьшается секреция гормонов стресса адреналина и кортизола, усиливается выработка соматотропного гормона и мелатонина.

В мозгу человека условно можно выделить 10 главных центров, отвечающих за сон и бодрствование (в пропорции 2/8). Центры сна содержат такие универсальные тормозящие вещества как гамма-аминомасляная кислота и пептид галанин.

Человек испытывает сонливость, когда центры сна начинают интенсивно работать, подавляя активность центров бодрствования, в том же время корковые нейроны мозга переходят на уровень электрической активности, свойственный для состояния медленной фазы сна.

Главную роль в переходе из состояния бодрствования в состояние медленного сна играет накопление медиатора усталости аденозина и гормона сна мелатонина, а также импульсация внутренних часов организма (супрахиазменных ядер).

Может ли человек не спать?

Не спать совсем человек, конечно, не может. Рекорд по бессонице на сегодняшний день принадлежит англичанке Морин Вестон, которая, участвуя в марафоне кречел-качалок, продержалась без сна 449 часов (почти 19 суток). Официально зарегистрированный рекорд, вошедший в Книгу рекордов Гиннеса (1965), принадлежит американскому студенту Рэнди Гарднеру. Он не спал 264 часа (11 суток). После этого он проспал 14 часов 40 минут, а гинессовский комитет отказался от продолжения подобных экспериментов, так как они небезопасны для здоровья.

Полуэктов Михаил Гурьевич, врач-сомнолог, кандидат медицинских наук, доцент Первого московского медицинского университета имени И.М. Сеченова

До сих пор сон представляется загадочным состоянием, о природе которого спорят физиологи, химики, психологи и другие ученые мужи. По представлениям физиологов, которые приобрели популярность еще в XIX веке, сон возникает от того, что в вечернее время «кровь отливает от головы» - мозговым клеткам не хватает питания и они переключаются в режим торможения. Эта теория, активным поборником которой выступал французский физиолог Моссо, доказывалась опытом на кровати-весах. Когда человек, помещенный на эту кровать горизонтально, засыпал, головной конец кровати приподнимался. Но как выяснилось при дальнейшем наблюдении, через некоторое время сна кровь, наоборот, приливает к голове и изножье кровати приподнимается.

В 1937 году Альфред Лумис с коллегами предложили первую классификацию стадий сна человека, основанную на изменениях электроэнцефалограммы. Однако дальнейшее развитие нейрофизиологии показало, что для более точного определения стадий сна требуется регистрация большего числа показателей, чем только электрические потенциалы мозга. В 1953 году американскими учеными Натаниэлем Клейтманом и Юджином Азерински была открыта последняя, пятая стадия сна, названная быстрым сном. Установление четких критериев сна и бодрствования позволило определять, как функционируют физиологические системы организма - сердечно-сосудистая, нервная, дыхательная, мочеполовая и другие, в различные периоды сна. Это позволило получить ответ на многие вопросы, касающиеся назначения сна для человеческого организма.

К пониманию природы сна люди не могли прийти очень долгое время, так как отсутствовали методы объективной регистрации состояния организма во время сна. Это стало возможным лишь в XX веке, когда немецкий психиатр Ганс Бергер ввел в клиническую практику метод электроэнцефалографии (ЭЭГ). При использовании этого метода исследования с разных зон черепа регистрировались электрические токи, представляющие разность потенциалов между двумя электродами. Оказалось, что в различные периоды времени регистрации, в особенности если сравнивать сон и бодрствование, картина электроэнцефалограммы у одного и того же человека может существенно отличаться.

Психологические теории сна, в особенности, теория Зигмунда Фрейд, отказывались отвечать на вопросы о том, какое вещество или действие вызывают сон. Они считали, что потребность во сне запрограммирована изначально, так как человек время от времени должен погружаться в состояние свободы от внешнего мира, как это было в лоне матери. При этом, по мнению психолога, человек получает возможность переварить большое количество разнородной информации, полученной днем, и восстановить психическое равновесие.

Следующей популярной теорией возникновения сна стала теория гипнотоксина - «сонного яда». Французские психологи Лежандр и Пьерон предположили, что усиление к вечеру склонности к засыпанию может быть связано с накоплением в организме человека во время бодрствования некоего вещества - гипнотоксина. Когда же человек засыпает, этот «сонный яд» начинает нейтрализовываться и к моменту утреннего пробуждения исчезает из организма почти полностью. Ученые проводили опыты на собаках, которым не давали спать - когда те погибали, в мозгу у них действительно находили изменения, похожие на поражение при отравлении. Более того, если выспавшейся собаке переливали кровь от невыспавшейся, первая собака начинала проявлять признаки сонного поведения и засыпала. Тем не менее, несмотря на титанические попытки выделить «вещество сна», сделать это никому до сих пор не удалось.

Что такое сон?

Итак, что же представляет собой сон человека? Как обычно происходит переход от бодрствования ко сну? Обычно к вечеру человек начинает чувствовать усталость, отмечает снижение энергии, ухудшается умственная деятельность, притупляются эмоции. Это становится сигналом, что настало время отправляться в спальную комнату. Человек ложится на кровать, выключает свет и расслабляется. Через некоторое время осознание им окружающего начинает «меркнуть», появляются грезоподобные ощущения, после чего произвольное сознание «выключается» вплоть до пробуждения утром или ночью.

Если наблюдать за этим человеком с помощью специального прибора - полисомнографа, то исследователь может увидеть, как при переходе от бодрствования ко сну изменяется электрическая картина мозга - на смену быстрым и организованным электрическим потенциалам приходит разрозненная более медленная электрическая активность. В это время можно наблюдать также медленные, плавающие движения глазных яблок. Это первая стадия сна. Она занимает короткий отрезок времени - за ночь обычно 5-10 минут.

На смену первой фазе приходит вторая стадия сна. Ее достаточно легко определить по картине электроэнцефалограммы, так как в это время можно наблюдать специфические феномены: имеющие несколько пиков и впадин комплексы и очень специфические периоды быстрой электрической активности - веретена сна. Вторая стадия занимает обычно самую большую часть времени сна - около 50%.

При дальнейшем углублении сна вторая стадия переходит в 3-ю и 4-ю стадии - так называемый дельта сон. В этом периоде сна на электроэнцефалограмме определяются в большом количестве медленные высокоамплитудные электрические потенциалы. Дельта сон занимает обычно около 20% времени сна и завершает так называемый «медленный сон» - часть сна, которой характерна медленная электрическая активность, несвойственная состоянию бодрствования.

Далее обычно следует быстрый сон, который занимает в целом 20-25% всего сна. Определить быстрый сон только по одной электроэнцефалограмме невозможно. Это связано с тем, что биоэлектрическая картина быстрого сна очень сильно напоминает картину бодрствования. Однако, если понаблюдать за человеком в состоянии быстрого сна, то становится ясно, что он спит - глаза прикрыты, спящий никак не реагирует на звуки, прикосновения. При этом можно отметить эпизодические подергивания рук или ног и резкие, быстрые движения глазных яблок под неприкрытыми веками. По названию этого феномена данная часть сна и получила название быстрый сон. Если разбудить человека в это время, то чаще всего (около 80% случаев) он расскажет о том, что видел сон - точнее, сновидение. От активных действий во время сновидения (когда во сне человек может бежать, сражаться, кричать и т.д.) организм предохраняется выключением тонуса поперечно-полосатой мускулатуры в этот период.

Стадии сна чередуются в определенном порядке, формируя так называемый цикл сна - сначала проходят четыре стадии медленного сна, завершает цикл быстрый сон. За время ночного сна обычно повторяется 4-6 циклов сна. Продолжительность такого цикла у взрослого человека составляет 90 минут, у детей - около 60 минут. Абсолютно строго закономерность чередования стадий сна не выдерживается. Периодически во время сна человек может подбуживаться (на некоторое время переходить в более поверхностную стадию сна) из-за резкого звука или почувствовав неудобство или даже проснуться и сходить в туалет, но все равно через какое-то время цикл сна завершается и сменяется новым.

Другой важной закономерностью сна является разное соотношение медленного и быстрого сна в цикле, меняющееся с течением ночи. Профессор Теодор Штекманн пропагандировал тезис о том, что «один час сна до полуночи равен двум часам после». Действительно, в первые часы после засыпания разбудить человека обычно труднее, чем под утро. Это связано с тем, что в первую половину сна преобладает медленный сон, во вторую - быстрый. Именно поэтому мы чаще вспоминаем сновидения, если просыпаемся утром, а не среди ночи. В то же время общий восстанавливающий эффект выше у медленного сна, поэтому, поспав несколько часов в начале ночи, мы можем ощущать себя почти восстановившимися после дневного бодрствования.

Зачем нужен сон?

Предназначение медленного и быстрого сна было выяснено на основе многочисленных опытов, основанных на психических и физических нагрузках или на лишении той или иной части сна. Было показано, что физическая нагрузка, в особенности проводившаяся в вечернее время, приводит к увеличению количества медленного сна, преимущественно самых глубоких его стадий (3-й и 4-й). Применение умственной нагрузки приводит к увеличению количества глубоких стадий медленного сна и ускорению наступления быстрого сна. Биохимические исследования показали, что 80% суточного количества гормона роста (соматотропного гормона) выделяется в период глубокого медленного сна. А при некоторых нарушениях сна, когда количество глубокого медленного сна падает, например, при синдроме обструктивного апноэ сна, у детей отмечается задержка роста и набора веса. Таким образом, считается, что в наибольшей степени медленный сон, в особенности его глубокие стадии, ответственны за физическое восстановление организма человека.

Роль быстрого сна удалось определить в остроумных опытах лишением этой части сна, проводившихся на крысах. Животное помещалось на плавающую в воде платформу, удерживаться на которой она могла лишь активно балансируя. При засыпании и переходе в быстрый сон наступало снижение мышечного тонуса - при этом животное теряло способность удерживаться на платформе, падала в воду и тут же просыпалось. Таким образом удавалось значительно ограничить количество получаемого крысой быстрого сна. Далее проводились опыты по обучению животных пробираться в лабиринте к кормушке. Оказалось, что если наученную таким образом крысу затем лишить быстрого сна, то она забывала путь к вожделенной приманке. Этот опыт явился одним из ярких подтверждений важной роли быстрого сна для запоминания предшествующих событий у млекопитающих.

У людей опыты с лишением быстрого или медленного сна давали неоднозначные результаты, что связано со сложностью высшей нервной деятельности и формирования мотиваций. Чаще всего на фоне лишения быстрого сна испытуемые становились эмоционально неустойчивыми, иногда агрессивными. У некоторых возникали галлюцинации. Обобщая результаты этих опытов, можно утверждать, что быстрый сон необходим для процессов запоминания и сохранения психического здоровья человека. Сновидения, являющиеся спутником этой части сна, отражают глубинную психическую активность и в символической форме могут представлять нашему сознанию информацию о существующих внутрипсихических конфликтных ситуациях.

Почему человек засыпает?

Откуда же объективно берется состояние сна? Почему в середине дня обычный человек совершенно не чувствует тяги ко сну, а ночью, даже на ответственном посту, готов все отдать за сладостные мгновения сна?

Человеческий организм функционирует в двух режимах. Один из них - это хорошо изученное состояние бодрствования. Другой, соответственно, состояние сна. В состоянии сна и бодрствования почти все процессы жизнедеятельности происходят по-разному. Это очень хорошо видно на примере изменения электроэнцефалограммы: электрические процессы в мозге человека существенно отличаются не только при сравнении сна и бодрствования, но даже между различными стадиями сна. Так же разительно может отличается и деятельность других систем организма. Например, дыхание во время сна становится в 2-2,5 раза менее глубоким, чем в состоянии бодрствования, сердечный ритм во сне замедляется, уменьшается секреция гормонов стресса - кортизола, адреналина и вырабатываются гормоны, специфичные для сна - мелатонин, соматотропный гормон. Можно привести и массу других примеров.

Главным фактором инициации сна является изменение взаимодействия двух систем нейронов головного мозга - активирующей и тормозящей. Активирующая система, которая состоит из 8 центров, обеспечивает стимуляцию корковых и подкорковых отделов мозга. Это необходимо для того, чтобы сохранять достаточный уровень сознания, быстро реагировать на меняющиеся обстоятельства, обеспечивать слаженную реакцию внутренних органов на эти изменения, получать и использовать информацию. Если активирующая система повреждается, например при мозговом инсульте, человек погружается в кому. Основными «переносчиками» информацию от активирующих центров к другим отделам мозга являются ацетилхолин, норадреналин, глутамат, гистамин и ряд других субстанций.

Центров, относящихся к синхронизирующей системе мозга, или «центров сна», значительно меньше. Два из них являются главными - они находятся в области переднего мозга и гипоталамуса и содержат универсальное тормозное вещество гамма-аминомасляную кислоту и важный для сна пептид галанин. Человек начинает испытывать сонливость тогда, когда центры сна начинают интенсивно работать и подавляют деятельность активирующих мозговых центров. В дальнейшем включается самоподдерживающийся механизм, когда мозг начинает отключать себя от внешних раздражителей, в то же время заставляя корковые нейроны генерировать электрическую активность, свойственную состоянию сна. После того, как мозг достаточное время проработает в режиме медленного сна, сложное взаимодействие нейронных ядер ствола мозга запускает быстрый сон. Окончание быстрого сна завершает первый цикл сна, после чего вся последовательность стадий сна повторяется.

Исследователи предполагают, что большую роль в процессах инициации сна (медленного сна) играют два дополнительных фактора: накопление в течение дня медиатора аденозина (медиатор усталости) и усиление в вечернее время импульсации от внутренних часов организма (супрахиазменных ядер). Кроме этого на вероятность возникновения сна влияет и накопление «гормона сна» мелатонина, продукция которого начинает возрастать с уменьшением светового потока извне (когда начинает темнеть).

Для того, чтобы объяснить, почему человек каждый день засыпает, например в 0 часов, а не в 11 или 15 часов дня, предложена модель «двух процессов». Согласно ей, по мере бодрствования в организме накапливается некое вещество или комплекс веществ - гипнотоксин (вспомним опыты французских исследователей на невысыпавшихся собаках). На звание гипнотоксина претендует больше десятка субстанций, но ни одно из них еще не проявило однозначного снотворного действия в условиях эксперимента на человеке. Одновременно с увеличением содержания в организме этого гипотетического гипнотоксина к вечеру уровень мозговой активации, зависящий от деятельности внутренних часов, идет на спад. Таким образом открываются «ворота сна», нужно только войти в них. Если человек устранит внешние раздражители, примет расслабленную горизонтальную позу в постели, то, скорее всего, и произойдет запуск сна - центры сна начнут подавлять активирующие центры и наступит засыпание. В течение ночи, когда сон будет продолжаться, гипнотоксин постепенно нейтрализуется, а мозговая активность в соответствии с сигналами от внутренних часов начнет усиливаться. При этом наступит момент, когда «ворота сна» закроются - пробуждение окажется возможным даже от незначительного внутреннего или внешнего раздражителя и сон закончится.

Сколько нужно спать?

Может ли человек не спать совсем? Часто упоминается, что пытка лишением сна была самой страшной из тех, что применялась к человеку, заставляя его за несколько недель утрачивать «человеческий облик» и все рассказывать своим мучителям. В Книге рекордов Гиннеса в 1965 году был зарегистрирован первый (и единственный подтвержденный) рекорд пребывания без сна в течение 264 часов (11 суток), принадлежавший американскому студенту Ренди Гарднеру. Через 4-5 суток отсутствия сна испытуемый стал ощущать слабость, раздражительность, подозрительность, у него периодически случались галлюцинации. После окончания опытов Ренди поспал 14 ч. 40 мин., врачи признали его совершенно здоровым. В дальнейшем представители агентства Гиннеса отказались от регистрации подобного рода рекордов, поскольку они связаны с опасностью для жизни и здоровья. Тем не менее в 1977 году в Великобритании Морин Вестон, участвуя в марафоне кресел-качалок, сумела продержаться без сна в течение 449 часов (18,7 дней).

Ученые, занимающиеся сном, скептически настроены в отношении достоверности подобного рода рекордов. Чтобы доказать, что человек совершенно точно не спал все это врем, необходимо непрерывно регистрировать показатели полисомнограммы. В опытах на добровольцах было показано, что даже после 2-3 ночей без сна периоды «микросна» длительностью 10-30 секунд начинают вторгаться в обычную ЭЭГ бодрствования и чистого эксперимента не получается, ведь суммарно в сутки все равно набирается несколько часов сна. Скорее всего, сон является настолько жизненно необходимой мотивацией организма, что полностью исключить его появление в течение длительного времени просто невозможно.

Сколько же нужно спать человеку, чтобы высыпаться и чувствовать себя хорошо? В настоящее время считается, что потребность во сне закладывается генетически и после достижения человеком совершеннолетия практически не изменяется. Неправильным является утверждение, что пожилые люди меньше нуждаются во сне, чем молодые, просто у них оказывается больше причин спать плохо. Существуют исторические свидетельства о людях, которые спали очень мало и при этом активно работали и даже оказали значительное влияние на ход истории. Так утверждают, что Леонардо да Винчи спал 1,5 часа в сутки, Никола Тесла - 2 часа, Наполеон Бонапарт - 4 часа, Уинстон Черчилль и Томас Эдисон - по 4-6 часов. Проверить эти утверждения не представляется возможным. Учеными было проведено несколько исследований малоспящих людей, которые спали по 3-5 часов. Особенностью их сна было то, что самый глубокий сон - дельта-сон занимал у них не меньше половины времени всего сна, то есть эффективность сна у них была максимальной за счет ограничения времени менее важных стадий сна.

Считается, что для большинства людей «здоровой нормой» является сон в течение 7,5-8,5 часов. Чтобы определить личную, индивидуальную потребность во сне, на время «опытов» необходимо обеспечить себе максимально благоприятные условия и исключить внешние факторы, которые могут исказить картину, - работу, стрессы, неблагоприятные природный и социальный фон. Определять примерную продолжительность собственного сна следует на 2-3 неделе отпуска, «без излишеств», после того как хроническое недосыпание, характерное для многих активно работающих людей, будет компенсировано.

Характерным для современного общества является сознательное ограничение сна в пользу увеличения времени работы или, наоборот, времени отдыха в вечернее и ночное время. Этот эффект называют еще «эффектом Эдисона», отдавая должное знаменитому американскому изобретателю, усовершенствовавшему электрическую лампу накаливания с тем, чтобы выпускать ее в массовых количествах и, фигурально выражаясь, «превратить ночь в день». Точно определить, насколько долго человек может существовать в условиях ограничения сна без последствий для себя, пока не представляется возможным. Тем не менее уже сейчас получен ряд свидетельств о негативном влиянии длительного ограничения времени сна на здоровье.

Запускает проект «Вопрос учёному», в рамках которого специалисты будут отвечать на интересные, наивные или практичные вопросы. В новом выпуске доктор биологических наук Владимир Ковальзон объясняет, зачем нам сон.

Почему мы спим?

Владимир Ковальзон

Доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Института проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН.

Людям свойственен сон, поскольку это заложено в наших генах. Смысл сна лежит в отдыхе, который наш организм получает в это время. Однако, чем больше мы занимаемся исследованием сна, тем больше открывается тайн, касающихся работы мозга.

Сон - состояние очень сложное. Во время сна мозг не останавливает свою активность. Внутри сна происходят очень важные ритмические 90-минутные циклы. Каждый из этих циклов состоит из постепенного, медленного погружения в более глубокий сон, а затем резкого перехода в фазу сновидений - так называемый быстрый или парадоксальный сон. В окончании фазы быстрого сна цикл либо завершается, и мы просыпаемся, либо начинается новый цикл. Структура мозга человека такова, что в первую половину ночи преобладает глубокий медленноволновый сон, а к утру усиливается быстрая фаза сна. Другими словами, сны снятся под утро. Как предполагают учёные, с быстрым сном связаны многие заболевания. Большинство смертей, инсультов и инфарктов происходят под утро – как раз, когда наступает стадия парадоксального сна.

Большинство смертей, инсультов
и инфарктов происходят под утро – как раз когда наступает стадия парадоксального сна

Если во времена Павлова, в первой половине XX века, считалось, что сон – универсальный лечебный фактор, что он всегда полезен, то сейчас мы знаем, что это далеко не всегда верно. Наоборот, при многих заболеваниях сон бывает и вреден, и опасен. Иногда нужно стараться его сокращать или дробить. Например, при депрессивных заболеваниях сон - это фактор, усиливающий депрессию. Лишения сна - один из способов вывода человека из этого состояния. Этот факт был открыт в сомнологии сравнительно недавно.

Почему такое состояние появилось в процессе эволюции - загадка. Кроме теплокровных животных (млекопитающих и птиц) , ни у кого из живых существ этих форм сна нет. У хладнокровных позвоночных и безпозвоночных период сна монотонный. Однако по ряду признаков форма сна с разными фазами очень древняя. Скорее всего, такая форма сна даёт какое-то преимущество для выживания, поскольку она закрепилась в ходе эволюции. Но в чём заключается это преимущество - до сих пор совершенно непонятно.

Было много опытов с помещением человека в изолированное пространство, в котором круглые сутки поддерживалось монотонное, неяркое освещение. У испытуемого нет часов, и он теряет контроль над освещением. Внутренние ритмы его организма начинают течь свободно, они не запускаются внешними факторами. Такой эксперимент показывает, что наши биологические часы за 24 часа не успевают совершить полный оборот. В ходе эксперимента у тестируемого смещается субъективный ход времени. Тем не менее, желание сна у него остаётся и чередуется через определённые интервалы, поддерживаемые нашими внутренними часами.

Сон далеко не всегда полезен. Наоборот, при многих заболеваниях он бывает
и вреден, и опасен

Каждое утро, когда мы открываем шторы, свет попадает нам на глаза, наши часы перезапускаются, переводятся. Именно поэтому вставать затемно очень вредно. Если человек после такого просыпания садиться за руль, он легко может попасть в аварию. Однако есть люди, которые легко переносят раннее вставание или лишение сна в течение одной ночи. Сейчас генетику людей, которые легко переносят ночные бдения, активно изучают в Америке, чтобы привлекать их к ответственным работам, связанным с общественными дежурствами (медработники, представители спецслужб, операторы, диспетчеры в аэропортах и другие).