Сон как системный процесс. Биологическое значение сна. Признаки сна. Методы исследования сна. Фазы сна и их проявления. Сновидения. Теории сна.

Сон — естественный физиологический процесс пребывания в состоянии с минимальным уровнем мозговой деятельности и пониженной реакцией на окружающий мир, присущий млекопитающим, птицам, рыбам и некоторым другим животным, в том числе насекомым. Во сне повышается уровень анаболических процессов и снижается катаболизм.Сон в норме происходит циклически, примерно каждые 24 часа. Эти циклы называют циркадными ритмами. Они переопределяются каждые сутки, наиболее важным фактором является уровень освещения. От естественного цикла освещённости зависит уровень концентрации специальных фотозависимых белков. Циркадный цикл настроен обычно на длину светового дня.^[1] Помимо ночного сна в некоторых культурах существует физиологически обусловленный кратковременный дневной сон — сиеста.Биологическое значение сна.Когда в результате работ Клейтмана и Азеринского из Чикагского университета (первые публикации относятся к 1953 году) выяснилось, что сон имеет весьма сложною структуру, что он состоит из периодов " медленного и "быстрого" сна, многократно сменяющих друг друга, стало ясным, что сон - это отнюдь не покой мозга, а особого рода его деятельность.В чем же смысл этой деятельности, ее биологическое значение, каковы ее задачи? Прежде всего - восстановительные, репаративные. В результате напряженной деятельности по переработке огромного количества информации в течение дня начинают уставать нервные клетки, синапсы (места контактов между нервными клетками), причем главным образом из - за истощения не энергетических запасов, а тех веществ, которые нужны для восприятия, переработки и фиксации этой информации в мозговых структурах, т.е. белков и рибонуклеиновых кислот. Как показали многочисленные исследования, во время сна происходит в мозге активнейшая работа по синтезу указанных веществ.Но этим значение сна не исчерпывается. В организме протекает колоссальное количество разнообразных физиологических, биохимических, обменных процессов, которые являются основой его существования. Все они так или иначе должны быть согласованы между собой, находиться в соответствующих временных связях. Это согласование осуществляется различными механизмами, среди которых первейшая роль принадлежит мозгу: в него от всех внутренних органов поступает разнообразная сенсорная информация, а в обратном направлении текут регулирующие импульсы. Но мозг в течение своей активной дневной деятельности должен осуществлять еще одну важнейшую задачу - по переработке информации, поступающей из внешнего мира, по осуществлению взаимодействия организма с окружающей средой. В это время он как бы "весь обращен вовне", и определенный "недостаток внимания к внутренним проблемам" может сказываться на протекании различных процессов внутри организма.Представьте себе человека, который утром встал, позавтракал и спокойно вышел из дому. Все системы в его организме работают пока без резких скачков. Но вот он увидел, что к остановке приближается нужный ему троллейбус. Надо поспешить. Человек бежит: ускоряется сердечная деятельность, усиливается выброс в кровь адреналина и в то же время притормаживается работа желудка, кишечника, т.е. происходит срочная перестройка во всем внутреннем хозяйстве организма. И так - целый день: взбадриваются одни системы, тормозятся другие, затем все происходит в обратном порядке и т.д. Сон сглаживает эти резкие скачки, восстанавливает ритмику собственных спонтанных колебаний в функционировании внутренних органов и тканей, выравнивает нарушенные фазовые соотношения между различными процессами внутри организма. Это очень нужная, важная работа.Нельзя считать, что мозг за день успевает полноценно перерабатывать всю поступающую в него информацию. Кое - что ему приходиться откладывать ("это - не срочно"). И во время сна ("в более спокойной обстановке"), как оказывается, продолжается работа над этой частью информации - по ее классификации, закреплению, переводу в долговременную память.Вместе с новейшими открытиями в области физиологии сна, показавшими, что сон это не просто угнетение деятельности мозга, его покой приводит к концу и простейшему пути лечения бессонницы, который казался ранее вполне обоснованным: приему различных успокаивающих и снотворных препаратов. Ведь они - просто подавляют всякую деятельность мозга, как бы оглушают его. В частности, снотворные препараты резко угнетают ту фазу сна, которая именуется быстрым сном. А она, как выяснилось, является чрезвычайно важной для нормального функционирования мозга, и при лишении ее у человека могут наблюдаться изменения в психологической сфере.Из всего сказанного становится ясным, какую огромную ценность для человека представляет нормальный, полноценный сон и какой важной задачей медицины является борьба с нарушениями сна, с бессонницей. Фазы сна. Медленный сон.При засыпании альфа-ритмы – мозговые волны, характерные для взрослого, находящегося в бодром состоянии с закрытыми глазами, плавно сменяются медленными волнами. По мере углубления сна постепенно замедляется частота мозговых волн и увеличивается их амплитуда. Достижение глубокого сна занимает 30-40 минут, после чего процесс оборачивается вспять, занимая столько же времени для возвращения в стадию лёгкого сна. В течении этой фазы постуральные мышцы сохраняют тонус, а скорость сердцебиения и дыхания замедляется незначительно. Быстрый сон.Существует целый ряд теорий и гипотез о природе и значении парадоксального сна. В отличие от медленного сна, быстрый сон имеет ярко выраженную активную природу. Парадоксальный сон запускается из чётко очерченного центра, расположенного в задней части мозга, в области варолиевого моста и продолговатого мозга. Во время этой стадии сна клетки мозга чрезвычайно активны, но процесс передачи информации от органов чувств в мозговые центры, а также от них в мышечную систему блокирован. Сам быстрый сон можно разделить на две стадии. На фоне сплошной десинхронизации, длящейся от 5 до 20 секунд и сопровождающейся быстрыми движениями глаз, начинается бурное развитие тета-ритма, генерируемого гиппокампом. Это эмоциональная стадия быстрого сна. Затем тета-ритм ослабевает, а тем временем в новой коре, особенно в её сенсомотороной области, усиливается альфа-ритм. Затем ослабевает альфа-ритм, и в гиппокампе вновь нарастает тете-ритм. Обе стадии чередуются во время сна несколько раз, причём первая всегда длиннее второй. Усилению тета-ритма в быстром сне сопутствуют те же вегетативные явления, которыми и сопровождается насыщенное сильными эмоциями напряжённое бодрствование.Во время этой фазы сна электроэнцефалограмма (ЭЭГ) показывает график мозговых волн, сходный с состоянием бодрствования. Дыхание и сердцебиение, кровяное давление подвержены нерегулярным изменениям.В течение 7-8 часового сна мозг проходит циклы глубокого сна, длящиеся в среднем от 30 до 90 минут, за которыми следуют 10-15 минутные эпизоды быстрого сна. К концу ночи, если человека не тревожить, продолжительность медленного сна уменьшается, а количество эпизодов быстрого сна увеличивается.В целом можно заключить, что главной функцией медленного сна является восстановление гомеостаза мозговой ткани и оптимизация управления внутренними органами. Хорошо известно также, что сон необходим для восстановления физических сил и оптимального психического состояния. Что же касается парадоксального сна, то считается, что он облегчает долговременное хранение информации и её считывание. Сновидения.Сновидения занимают в среднем два часа ночного сна, длящегося семь с половиной часов. Сны видят все, но многие люди не запоминают своих снов. Если спящего разбудить во время быстрого сна, он вспомнит очень яркий сон. Если его разбудить через пять минут после окончания периода быстрого сна, у него останется лишь мутное воспоминание сновидения, а если его разбудить через десять минут, он ничего не вспомнит. Теории сна. Химическая теория. По этой теории во время бодрствования в клетках тела накапливаются легко окисляющиеся продукты, в результате возникает дефицит кислорода, и человек засыпает. По словам психиатра Э. Клапареда, мы засыпаем не от того, что отравлены или устали, а чтобы не отравиться и не устать.Гистологический анализ мозга собак, умерщвленных после десяти дней без сна, показывает изменения формы ядер пирамидных нейронов лобной коры. При этом кровеносные сосуды мозга окружены лейкоцитами и местами разорваны. Однако если перед умерщвлением собакам дать немного поспать, в клетках не обнаруживается никаких изменений.По некоторым предположениям эти изменения вызываются особым ядом гипнотоксином. Состав, приготовленный из крови, спинномозговой жидкости или экстракта вещества головного мозга долго не спавших собак, впрыскивали бодрствующим собакам. Сон как торможение. Согласно И. П. Павлову, сон и внутреннее торможение по своей физико-химической природе являются единым процессом. Различие между ними состоит в том, что внутреннее торможение у бодрствующего человека охватывает лишь отдельные группы клеток, в то время как при развитии сна торможение широко иррадиирует по коре больших полушарий, распространяясь на нижележащие отделы мозга. Такое разлитое торможение коры и подкорковых центров обеспечивает их восстановление для последующей деятельности. Сон, развивающийся под влиянием тормозных условных раздражителей, И. П. Павлов назвал активным, противопоставляя ему пассивный сон, возникающий в случае прекращения или резкого ограничения притока афферентных импульсов в кору больших полушарий .Современные представления о природе сна. В настоящее время большинство существующих гипотез относительно функционального значения сна и отдельных его стадий можно свести к трем основным подходам: 1) энергетическому или компенсаторно-восстановительному, 2) информационному, 3) психодинамическому.П. К. Анохин придавал в этом процессе решающее значение функциям гипоталамуса. При длительном бодрствовании уровень жизненной активности клеток коры мозга снижается, поэтому их тормозное влияние на гипоталамус ослабевает, что позволяет гипоталамусу «выключать» активизирующее воздействие ретикулярной формации. При снижении восходящего потока возбуждения человек засыпает.Информационный подход исходит из того, что сон это результат уменьшения сенсорного притока к ретикулярной формации. Последнее влечет за собой включение тормозных структур. Высказывалась и такая точка зрения, что нуждаются в отдыхе не клетки, не ткани, не органы, а психические функции: восприятие, сознание, память. Воспринимаемая информация может «переполнить» мозг, поэтому ему необходимо отключиться от окружающего мира (что и является сущностью сна) и перейти на иной режим работы. Сон прерывается, когда информация записана, и организм готов к новым впечатлениям.Психодинамический подход иллюстрирует теория А. М. Вейна (1991), согласно которой существует иерархически построенная, целостная мозговая система, регулирующая циклы сна и бодрствования. В нее входят: ретикулярная активирующая система, поддерживающая уровень бодрствования; синхронизирующие аппараты, ответственные за медленный сон, и ретикулярные ядра варолиева моста, ответственные за быстрый сон. Между этими структурами осуществляется динамическое взаимодействие, результирующая которого определяет итоговую направленность состояния организма — в сторону бодрствования или сна. В этой же системе направленность состояния организма координируется с деятельностью вегетативной и соматической систем, и получает свой эквивалент в виде субъективно переживаемого психического состояния.Представления о природе быстрого сна. Существует целый ряд теорий и гипотез о природе и значении парадоксального сна. В отличие от медленного сна быстрый сон имеет ярко выраженную активную природу. Парадоксальный сон запускается из четко очерченного центра, расположенного в задней части мозга, в области варолиева моста и продолговатого мозга.

 

12. Понятие функционального состояния. Возможные его определения. Виды функциональных активационных состояний

Активность человека в течение суток различна (спокойное или напряженное состояние, бодрствование, сон и др). Оценка этого аспекта функционирования организма представляет собой одну из важных проблем психофизиологии поведения. Для оценки поведения важно определить уровень активности, что и отражает такое понятие, как “функциональное состояние”.
Это понятие широко используется в физиологии, психологии, эргономике (науке, комплексно изучающей трудовую деятельность людей и условия ее протекания). Поэтому знание физиологических механизмов, ответственных за функциональные состояния организма человека, имеет очень важное практическое значение.
Нередко функциональное состояние определяется как фоновая активность ЦНС, в условиях которой осуществляется та или иная деятельность. В физиологии труда функциональное состояние оценивается по результатам трудовой деятельности и ее физиологической стоимости (уровень энерготрат), именно эти показатели рассматриваются как наиболее интегральный показатель функционального состояния.
В этой связи функциональное состояние можно определить как интегральную характеристику состояния человека, позволяющую судить о возможной эффективности и физиологической стоимости предполагаемой деятельности.
При таком подходе снижение результативности деятельности, также как и повышение уровня энерготрат рассматривается как признак ухудшения функционального состояния. Согласно этой логике выделяют два класса функциональных состояний:
1. Состояние адекватной мобилизации, когда все системы организма работают оптимально и соответствуют требованиям деятельности.
2. Состояние динамического рассогласования, при котором различные системы организма: 1) неполностью обеспечивают его деятельность; 2) эти системы работают на слишком высоком уровне затрат энергетических ресурсов.
Выделяется также такое состояние как “оперативный покой” - особое состояние готовности к деятельности, при котором организм человека за короткий период времени способен перейти в различные формы физиологической активности для выполнения конкретной деятельности. Состояние оперативного покоя сопровождается повышением тонуса нервных центров, особенно тех, которые имеют отношение к построению движений, связанных с предполагаемыми трудовыми действиями и операциями, а также с напряжением некоторых вегетативных функций.
Во втором случае нередко развиваются так называемые экстремальные состояния (пограничные или даже патологические). Конечно, между состоянием оперативного покоя и экстремальными состояниями существует немало других состояний: утомления, теплового напряжения, водного истощения и т.п.
Оценка состояний организма необходима для решения задач повышения эффективности труда. Кроме того, она позволяет прогнозировать развитие нежелательных состояний таких как монотония, стресс или высокая степень утомления.
По современным представлениям физиологические механизмы функциональных состояний обусловлены деятельностью модулирующих систем мозга (морфо-функциональные образования глубоких структур мозга, управляющие уровнем возбуждения [активации] коры больших полушарий).
В их число входят:
а) ретикулярная формация ствола мозга (структура, способная оказывать как возбуждающее, так и тормозящее влияние на вышележащие отделы мозга);
б) лимбическая система (структура, ответственная за эмоциональные состояния человека).
Эти системы тесно связаны с высшими отделами коры больших полушарий. Таким образом, функциональное состояние выступает как результат взаимодействия модулирующих систем мозга и высших отделов коры больших полушарий, который определяет текущую форму жизненной активности индивида. Это обстоятельство дает основание проводить границу между разными функциональными состояниями не только по поведенческим проявлениям, но и по уровню активности модулирующих систем мозга.
Внешним проявлением активности модулирующих систем мозга является уровень бодрствования. Эта характеристика отражает интенсивностный аспект поведения. Именно активность модулирующих систем во многом определяет состояния человека, от сна до состояния крайнего возбуждения (экзамены, спортивные соревнования). Эти состояния образуют непрерывный ряд, “перетекают” друг в друга в течение суток.
Таким образом, поведенческие проявления в первом приближении можно рассматривать как континуум (или одномерную шкалу), обусловленный колебаниями возбуждения модулирующих систем мозга. Максимальная эффективность деятельности соответствует оптимальному уровню бодрствования. Непосредственно измерить уровень бодрствования, как, например, измеряют температуру тела, нельзя. Переход от одного уровня бодрствования к другому оценивается на основе наблюдения и количественной оценки разных физиологических показателей.
Важнейшим регулятором уровня бодрствования и функционального состояния служат передние отделы коры больших полушарий – блок программирования, регуляции и контроля психической деятельности.
Именно этот блок изменяет активность модулирующих систем мозга в том направлении, которое диктуется условиями деятельности. Его активность, в свою очередь, задается ретикулярной формацией. Исходно ретикулярная формация ствола мозга, возбуждаясь под действием внешних стимулов, активизирует кору больших полушарий, а та, в свою очередь, благодаря нисходящим проводящим путям может снизить активность модулирующих систем мозга или увеличить – в зависимости от того, что требуется в данный момент. Таким образом, можно говорить о существовании регулируемой или управляемой корковой активации, за счет которой кора больших полушарий может “настраивать” собственный уровень возбудимости соответственно задачам текущей жизнедеятельности.
Методы диагностики функциональных состояний основываются на анализе показателей биоэлектрической активности мозга, сердечно-сосудистой, мышечной и дыхательной систем, электрической активности кожи и ряде других.
Электроэнцефалография (ЭЭГ) – это метод регистрации биоэлектрической активности мозга. Электроэнцефалограмма – запись кривых биотоков мозга, отводимых с поверхности кожи головы и имеющих характерный волнообразный рисунок. Регулярная электрическая активность мозга может быть зафиксирована уже у плода, (т.е. еще до рождения) и прекращается только с наступлением смерти. Даже при глубокой коме и наркозе наблюдается особая характерная картина мозговых волн.
Важное значение при регистрации ЭЭГ имеет расположение электродов, при этом электрическая активность, одновременно регистрируемая в различных точках головы, может сильно различаться.
Биоэлектрические показатели рассматривают по многим параметрам, например, по частоте в ЭЭГ различают следующие типы ритмических составляющих: дельта-ритм (0,5-4 гц); тэта-ритм (5-7 гц); альфа-ритм (8-13 гц) – основной ритм ЭЭГ, преобладающий в состоянии покоя; мю-ритм – по частотно-амплитудным характеристикам сходен с альфа-ритмом, но преобладает в передних отделах коры больших полушарий; бета-ритм (15-35 гц); гамма-ритм (выше 35 гц). Другая важная характеристика электрических потенциалов мозга – амплитуда, т.е. величина колебаний. Амплитуда и частота колебаний связаны друг с другом.
При анализе ЭЭГ используют как визуальные методы – описание характеристик непосредственно кривых, полученных в результате обследования, так и методы математического анализа, – в этом случае ЭЭГ подвергают компьютерной обработке, позволяющей получить ряд новых показателей (например, спектральные характеристики и показатели когерентности).
Изменения параметров электрической активности мозга традиционно используются в качестве непосредственного индикатора динамики уровня активации. Для спокойного бодрствования типично преобладание альфа-ритма, степень выраженности которого еще более увеличивается при закрытых глазах. При открывании глаз и повышении уровня бодрствования наступает явление блокады альфа-ритма. Для активного бодрствования характерна ЭЭГ с преобладанием высокочастотных составляющих бета- и гамма- ритмов. При эмоциональном напряжении и умственной активности в ЭЭГ может появляться и усиливаться тэта-ритм. В состоянии утомления начинает более отчетливо проявляться медленноволновая активность в тэта и дельта полосах. По мере возрастания утомления продолжительность этих периодов увеличивается и возникает картина гиперсинхронизации ЭЭГ. Дельта-ритм также наиболее характерен для определенной стадии сна.
Как показатели активности сердечно-сосудистой системы рассматривают частоту сердечных сокращений (ЧСС); силу сокращений сердца, минутный объем сердца – количество крови, проталкиваемое сердцем в одну минуту; артериальное давление (АД); показатели локального распределения крови. В качестве показателя работы сердечно-сосудистой системы используют также среднюю частоту пульса.
Частота сердечных сокращений (ЧСС) – показатель, часто используемый для диагностики функционального состояния человека, зависит от взаимодействия симпатических и парасимпатических влияний вегетативной нервной системы. Активация парасимпатической системы ведет к уменьшению ЧСС и артериального давления, тогда как активация симпатической, наоборот, к повышению ЧСС и давления крови.
Артериальное давление (АД) – характеризует силу, с которой кровь давит на стенки артерий. АД изменяется на протяжении сердечного цикла, оно достигает максимума во время систолы (сокращения сердца) – систолическое или “верхнее” давление, и падает до минимума в диастоле, когда сердце расслабляется перед следующим сокращением – в это время регистрируется показатель диастолического или “нижнего” давления. Нормальное артериальное давление здорового человека в состоянии покоя около 130/70 мм рт.ст., где 130 – систолическое АД, а 70 – диастолическое АД. Пульсовое давление – разность между систолическим и диастолическим давлением, и в данном случае составляет около 60 мм рт.ст., что соответствует норме.
Частота сердечных сокращений, сила сокращений сердца, минутный объем сердца, артериальное давление, региональный кровоток закономерным образом меняются при изменении функциональных состояний, прежде всего на фоне больших физических нагрузок. При интенсивной работе минутный объем может увеличиться почти в десять раз: с 3-5л до 25-30л, значительно возрастает частота сердечных сокращений и кровоток в скелетных мышцах, может увеличиваться кровяное давление.
Кожно-гальваническая реакция (КГР) чаще всего регистрируется по разности потенциалов между двумя участками кожи. КГР занимает прочное положение среди психофизиологических показателей, используемых прежде всего для диагностики степени эмоционального напряжения человека. К. Юнг, например, видел в КГР объективное физиологическое “окно” в бессознательные процессы. Возникновение электрической активности кожи обусловлено, главным образом, деятельностью потовых желез, находящихся под контролем симпатической нервной системы.
В психофизиологии электрическую активность кожи используют как показатель “эмоционального” потоотделения. КГР также возникает в ответ на изменения во внешней среде (как компонент ориентировочной реакции) и имеет большую амплитуду при большей неожиданности, значимости и интенсивности стимула. При повторных предъявлениях стимула КГР постепенно снижается, этот процесс отражает привыкание к действию стимула.
Кроме перечисленных, для диагностики функциональных состояний могут использоваться показатели периферического кровотока, дыхания, глазодвигательной активности и другие.
Таким образом, функциональное состояние можно охарактеризовать целым набором физиологических показателей, и чем больше их берется, тем более подробную картину состояния можно получить. Необходимость такой детальной диагностики диктуется практическими задачами, связанными, например, с использованием детектора лжи.
Детектор лжи – условное название прибора – полиграфа, одновременно регистрирующего комплекс физиологических показателей (КГР, ЧСС, ЭЭГ и другие) с целью выявить динамику эмоционального напряжения. С человеком, проходящим обследование на полиграфе, проводят собеседование, в ходе которого наряду с нейтральными задают вопросы, составляющие предмет специальной заинтересованности. По характеру физиологических реакций, сопровождающих ответы на разные вопросы, можно судить об эмоциональной реактивности человека и, следовательно, в какой-то мере о его искренности в данной ситуации (поскольку ложные ответы сопровождаются повышением эмоционального напряжения). В большинстве случаев необученный специально человек не контролирует свои вегетативные реакции, детектор лжи дает по некоторым оценкам до 70% случаев обнаружения обмана.

Следует иметь в виду, однако, что сама процедура собеседования (допроса) может быть настолько неприятна для человека, что возникающие по ходу физиологические сдвиги будут отражать эмоциональную реакцию человека на процедуру. Отличить спровоцированные процедурой тестирования реакции от реакций, вызванных целевыми вопросами, невозможно. В то же время человек, обладающий хорошо развитой саморегуляцией, сможет относительно спокойно чувствовать себя в этой ситуации, и его вегетативные реакции не дадут серьезных оснований для вынесения однозначного решения. По этой причине к результатам, полученным с помощью детектора лжи, нужно относиться с определенной долей критичности.