Сон и бодрствование Циркадианный ритм как основа цикла сон/бодрствование

Практически у всех живых существ от простейших до человека состояние и функции систем ритмично изменяются. Эти изменения часто соответствуют суточному ритму, связанному с вращением Земли, хотя существуют и другие периодические колебания, соответствующие приливно–отливному, лунному или годичному циклам. В прошлом было широко распространено мнение, что суточные ритмы человека и животных – пассивная реакция организма на периодические изменения окружающих условий. Однако во многих экспериментах было убедительно продемонстрировано сохранение этой ритмичности даже в отсутствие всех внешних факторов. Период такихсвободнотекущих ритмов часто составляет меньше или больше 24 ч, что также свидетельствует о зависимости их не от внешних влияний, а от эндогенных процессов. Природа последних неизвестна; все вместе они получили название «биологических часов». Поскольку эндогенные ритмы лишь приблизительно соответствуют суточному, их называют циркадианными (околосуточными) от латинских слов circa = около и dies = день.

У человека более 100 различных физиологических параметров циклически изменяются с периодом 24 ч. Так, температура тела рано утром минимальна, а вечером достигает максимума, становясь примерно на 1–1,5°С выше. Наиболее выражен суточный цикл сон/бодрствование, поэтому неудивительно, что многие функциональные изменения организма, обычно возникающие при наступлении сна, считали с ним причинно связанными. Однако во многих экспериментах суточные колебания и перечисленных, и многих других параметров сохраняются даже в условиях лишения сна.

Сон бывает двух типов: монофазный — с однократным чередованием дневного или ночного сна и периода бодрствования, полифазный — с частыми сменами периодов сна и бодрствования на протяжении суток.

По современным представлениям, весь период одного цикла сна разделен на два сменяющие друг друга и резко различающиеся состояния, которые именуются медленноволновым, или медленным (ортодоксальным), сном (МВС) и быстрым, или парадоксальным, сном (ПС). Эти названия связаны с тем, что стадия медленного сна сопровождается высокоамплитудными медленными δ—волнами ЭЭГ, а стадия быстрого сна — высокочастотной низкоамплитудной активностью (десинхронизация), столь характерной для ЭЭГ мозга бодрствующего организма. Таким образом, по ЭЭГ показателям мозг бодрствует, а организм спит. Отсюда и название парадоксального сна. Полагают, что парадоксальная фаза сна — это аналог закрепившегося в эволюции состояния сторожевого бодрствования и древнейшей формы активации, обнаруженной у холоднокровных в форме первичного сна. Особый интерес к стадии парадоксального сна обусловлен возможностью изучать психофизиологические корреляты этого состояния, которое увязывают с протеканием сновидений. Для классификаций стадий сна у человека применяется схема Лумиса.

Для спокойного бодрствования (стадия W) и дремоты характерен α—ритм, амплитуда которого постепенно уменьшается и может вообще исчезать (стадия А). При внешнем раздражении наступает реакция активации, т. е. происходит смена α—ритма на высокочастотный (β—ритм (реакция десинхронизации). Для стадии В (засыпание и самый поверхностный сон) характерны θ–волны. В конце ее над прецентральной областью мозга можно записать высокоамплитудные «вертекс–зубцы» длительностью 3–5 с. Они предвещают наступление стадии С(поверхностный сон). После их появления спящий человек уже не различает слабые внешние раздражители. Характерной особенностью биоэлектрической активности мозга в этой фазе служат веретенообразные всплески (b–ритма («сонные веретена») и К–комплексы. В стадии D (умеренно глубокий сон) регистрируются быстрые d–волны частотой 3,0–3,5 Гц, а в стадии Е (глубокий сон)–медленные (синхронизированные) колебания, представляющие собой почти исключительно крайне медленные a–волны (частотой 0,7–1,2 Гц), на которые эпизодически накладываются мелкие а–волны.

Перед пробуждением спящий человек обычно проходит через еще одну, особую фазу сна, характеризующуюся десинхронизацией ЭЭГ (как в стадии В) и эпизодами быстрых движений глаз (БДГ). Их можно наблюдать со стороны через сомкнутые веки спящего или записывать методами электроокулографии. БДГ настолько характерны для данной фазы, что ее называют сном с БДГ. Остальная мускулатура в этот период, как и во время глубокого сна, практически атонична, если не считать иногда возникающих судорожных сокращений мышц лица или пальцев.

На протяжении ночи последовательность стадий сна повторяется в среднем три–пять раз.  Как правило, максимальная его глубина при каждом таком цикле убывает к утру, когда стадия Е уже не достигается или становится очень короткой. В норме БДГ–сон повторяется примерно через каждые 1,5 ч и длится в среднем 20 мин, причем с каждым разом все больше.

Детям и взрослым гораздо легче вспомнить содержание только что увиденного во сне, если их разбудить во время БДГ–фазы или тотчас после ее окончания; проснувшись в фазе медленноволнового сна, человек часто не помнит сновидений. Во всех работах, включавших подобные наблюдения, отмечается высокая частота таких воспоминаний в первом случае (60–90%) и существенно более низкая, причем значительно колеблющаяся (от 1 до 74%), во втором. Следовательно, вполне вероятно, что сновидения всегда или обычно возникают во время БДГ–сна. В то же время медленноволновый сон также сопровождается определенными психическими процессами: в его фазы наблюдаютсяразговор во сне, снохождение и ночные страхи у детей

Сон и бодрствование у животных. Сон с его парадоксальными и медленноволновыми фазами характерен для всех млекопитающих. Филогенетически сон с БДГ появился сравнительно недавно. У рыб и пресмыкающихся его нет. У птиц эти фазы очень коротки (по несколько секунд) и в совокупности составляют менее 1% общей длительности сна. И, напротив, у всех млекопитающих доля БДГ–сна значительна. Таким образом, БДГ–сон представляет собой особенность только высокоорганизованного мозга.

Таблица. Быстрый сон у животных и человека

Вид	Средняя продолжительность одного цикла, мин	Быстрый сон, % от общей продолжительности сна
Рептилии	—	Нет
Курица, голубь	0,1	0—5
Сумчатая крыса	19	22—34
Крыса	7—13	1—3
Кролик	24	1—3
Овца	—	2—3
Кошка	26	20—30
Обезьяна	47—80	11—20
Человек	75—85	15—25