Функциональное состояние структуры поведения.

Сон, сновидения, гипноз.

Сон является непреодолимой потребностью организма высших животных. Треть жизни человека проходит в состоянии периодически наступающего сна.

Физиологические изменения во время сна

понижение активности нервной системы, в частности коры больших полушарий головного мозга, прекращение контакта с окружающим

Разрыв контакта организма с внешним миром наступает обычно быстро, как бы внезапно, и столь же быстро сменяется бодрствованием, т. е. восстановлением активности нервной системы и связанного с ней адекватного контакта с окружающей средой. Особенно резкие изменения во время сна происходят в высшей нервной деятельности и в сенсомоторной сфере.

изменения электроэнцефалограммы

Переход от бодрствования ко сну, как правило, сопровождается, замедлением корковых ритмов, появлением в электроэнцефалограмме высокоамплитудных альфа-, тета- и дельта-колебаний взамен быстрого бета-ритма, свойственного состоянию бодрствования. Во время глубокого сна медленные ритмы в электроэнцефалограмме сменяются низкоамплитудными, высокочастотными колебаниями, сходными с наблюдаемыми при бодрствовании. Считают, что это связано с возникновением сновидений.

периодическое понижение мышечного тонуса

У спящего человека большинство мышц полностью расслаблено. Этим объясняется, почему у человека, спящего в сидячем положении, падают из рук предметы, которые он перед сном держал в руке, голова склоняется на грудь, а туловище опускается. Расслабление мускулаторы и падение ее тонуса не является постоянными и обязательными компонентами сна. В условиях даже нормального сна возможны различные движения и длительное сохранение определенной позы во сне в сидячем положении. При некоторых формах так называемого гипнотического сна наблюдается даже резкое повышение мышечного тонуса, например, при каталептическом сне.

снижаются все виды чувствительности: зрение, слух, вкус, обоняние и кожная чувствительность

Чтобы вызвать у спящего ту или иную реакцию, требуется применить гораздо большую силу раздражения, чем в период бодрствования.

рефлекторная функция во врем сна резко ослаблена.

Условные рефлексы заторможены, безусловные значительно понижены. Порог раздражения этих рефлексов значительно повышается, латентный период удлиняется. Сенсомоторные изменения являются в картине сна доминирующими по сравнению с изменениями вегетативных функций.

урежается дыхание, снижается газообмен и основной обмен

уменьшается частота сердечных сокращений

снижается артериальное давление

понижается образование почками мочи

снижается температура тела

Снижение температуры тела не находится в непосредственной зависимости от какого-либо прямого специфического влияния сна. Имеющиеся у человека суточные колебания температуры - снижение температуры тела ночью и повышение ее днем (минимальная суточная температура наблюдается приблизительно в 3-5 часов, максимальная - в 16-18 часов) - наблюдаются также при отсутствии сна или при извращении его, т. е. при дневном сне и ночном бодрствовании.

 

Виды сна

Существует несколько различных видов сна:

Физиологический сон

периодический суточный сон (циркадный);

У взрослого человека наблюдается монофазный (сон один раз в сутки) или в более редких случаях дифазный (сон дважды в сутки) тип сна; у ребенка - полифазный тип сна. Общая продолжительность суточного сна новорожденного достигает 21 часа; ребенок в возрасте от 6 месяцев до одного года спит около 14 часов в сутки, в возрасте 4 лет - 12 часов, в возрасте 10 лет - 10 часов. Взрослые люди спят в среднем 7-8 часов в сутки. К старости продолжительность сна несколько снижается.

периодический сезонный сон (зимняя или летняя спячка животных);

Патологический сон

наркотический сон, вызываемый различными химическими или физическими агентами;

Наркотический сон может быть вызван вдыханием паров эфира или хлороформа, введением в организм алкоголя, морфина и многих других ядов, прерывистым электрическим током (электронаркоз) и многими другими воздействиями.

гипнотический сон;

Гипнотический сон может быть вызван гипнотизирующим снотворным действием обстановки и воздействиями гипнотизера, внушающего потребность во сне. Во время гипнотического сна возможно выключение произвольной корковой активности при сохранении частичного контакта с окружающим и наличием сенсо-моторной деятельности. Нервные центры мышечной системы во время гипнотического сна могут находиться как в состоянии крайнего угнетения, заторможенности, так и в состоянии возбуждения.

патологический сон - связанный с нарушением работы некоторых отделов головного мозга

Патологический сон может быть по своей этиологии и проявлениям разделен на ряд разновидностей. Он возникает при анемии мозга, т. е. при недостатке его кровоснабжения, при сдавлении мозга, при развитии опухолей в больших полушариях или при поражении некоторых участков мозгового ствола. Часто патологический сон может наблюдаться в течение длительного времени - многих дней, недель, месяцев и даже лет. Патологический сон может сопровождаться как понижением мышечного тонуса, так и его повышением.

При длительном полном лишении сна в течение 3-5 суток появляется потребность во сне, произвольно непреодолимая: воспрепятствовать наступлению сна можно только сильными болевыми раздражениями, например уколами иглой или ударами электрического тока. В результате 60-80-часового отсутствия сна у человека наблюдается понижение скорости психических реакций, легкая утомляемость при мозговой работе и меньшая ее точность. Изменения вегетативных функций при длительной бессоннице очень невелики; отмечается только небольшое снижение температуры тела и незначительное замедление пульса.

Несмотря на наличие лишь небольших изменений, которые могут быть зарегистрированы физиологическими или объективными психологическими методами, субъективные ощущения при 40-80-часовом лишении сна могут быть очень тяжкими.

Глубина сна

Исследуя реакции организма во время сна и порог силы раздражения, которое должно быть применено для пробуждения, можно составить представление о глубине сна в различные его моменты.

Глубина сна максимальна в первые 2-3 часа, затем она постепенно уменьшается. У некоторых людей глубина сна вновь увеличивается на 6-7-м часу сна.

Наблюдения над глубиной сна и реакциями в ответ на различные раздражения обнаружили, что некоторые виды корковой деятельности и реакции на определенные раздражения могут во время нормального периодического сна сохраняться. Это явление называется частичным бодрствованием.

К раздражениям, по отношению к которым реактивность сохранена и которые быстро вызывают пробуждение, принадлежат сигналы, представляющие какой-либо особый интерес для данного индивидуума. Примеры частичного бодрствования мозговой коры во время сна можно наблюдать у матери, пробуждающейся при слабом стоне ребенка, но на реагирующей на другие более сильные звуки, у дежурного, просыпающегося при телефонном звонке, военного, сразу вскакивающего с постели при звуке сигнальной трубы, играющей "сбор".

Теории и природа сна

Среди многочисленных теорий, пытавшихся объяснить явление сна, наиболее распространенными были:

Химическая теория сна - объясняет развитие сна накоплением в организме специфических веществ, гликопептидов. Доказательством в пользу этой теории является обнаружение в моче и спинномозговой жидкости дельта-пептида, вызывающего медленный сон при введении другим животным.

Однако пептид вызывает сон у человека и только у некоторых видов животных. Кроме того, сон может возникнуть под действием других видов веществ. На сегодняшний день неизвестно, какую физиологическую роль в процессе выполняет найденный фактор.

Кортикальная теория сна наиболее полно разработана И. П. Павловым и его учениками. Согласно кортикальной теории сон и внутреннее торможение - один и тот же процесс. Сон наступает в результате иррадиации по коре тормозного процесса, способного спускаться и на подкорковые образования. К такому выводу привели опыты, показавшие, что повторное применение различных условных тормозных раздражителей вызывает у собаки сонливость, а в ряде случаев и глубокий сон, сопровождающийся полным расслаблением мускулатуры.

Сопоставление изменений электроэнцефалограммы во время физиологического сна и при условном торможении подтвердило правильность предположения о единстве природы этих процессов. В обоих случаях имеется значительное замедление корковых ритмов. Различие состоит лишь в том, что при условном торможении это замедление ритмов локализовано в определенных областях коры, связанных с осуществлением данного условного рефлекса, а во время сна медленная волновая активность охватывает всю кору в целом. Сон, развивающийся у животных и человека иод влиянием тормозных условных раздражителей, И.П. Павлов называл активным, противопоставляя ему пассивный сон, возникающий в случаях прекращения или резкого ограничения притока афферентных импульсов в кору больших полушарий. Значение афферентной импульсации в поддержании состояния бодрствования в полной мере было оценено еще И. М. Сеченовым, который аргументировал этот факт известными из клинической практики случаями наступления длительного сна у больных, страдающих обширными нарушениями органов чувств. Так, в клинике Штрюмпеля наблюдался больной, у которого из всех органов чувств сохранились функции только одного глаза и одного уха. Пока глаз мог видеть, а ухо слышать - человек бодрствовал. Но как только врачи закрывали у больного эти единственные пути общения с внешним миром, то пациент тотчас же засыпал. У больной, наблюдавшейся в клинике С. П. Боткина, из всех органов чувств функционировали только рецепторы осязания и мышечного чувства одной из рук. Большую часть суток эта больная спала и просыпалась только при дотрагивании до ее руки. В дальнейшем было показано, что сон возникает и у животных при оперативном разрушении периферических отделов трех основных анализаторов: зрительного, слухового и обонятельного. В.С. Галкин перерезал у собаки зрительные и обонятельные нервы и разрушил обе улитки внутреннего уха. После такой операции собака впадала в сонное состояние, которое продолжалось свыше 23 часов в сутки. Она просыпалась лишь на короткое время от голода или импульсов, исходящих от рецепторов прямой кишки и мочевого пузыря.

Теория центрa сна - связывает циркадный ритм с периодической сменой активности подкорковых центров сна и бодрствования. Доказательство - раздражение некоторых участков ретикулярной формации и гипоталамуса через хронически вживленные электроды может вызвать сон у бодрствующих животных и пробуждение спящих животных.

Теории И. П. Павлова противостояла теория центра сна, выдвинутая некоторыми исследователями и физиологами. Главным доводом в пользу этой теории были наблюдения В.Гесса, который производил электрическое раздражение передних отделов стволовой части мозга у кошек и обнаружил, что раздражение определенных пунктов влечет за собой сон. При этом применялись тонкие электроды, которые вводились в заднюю часть промежуточного мозга. В многочисленных опытах электрическое раздражение вызывало сон, ничем не отличавшийся от нормального. Животное, повертевшись несколько минут, выбирало место для того, чтобы лечь, и, подобно нормальной кошке, помурлыкав перед сном, засыпало. Сон продолжался в течение некоторого времени по прекращении раздражения. Он мог быть прерван посторонними сильными раздражениями и вновь вызван электрическим током, проходящим через электроды, приложенные к промежуточному мозгу. Данные Гесса хорошо коррелировали с наблюдениями невропатологов и результатами гистологических исследований головного мозга людей, умерших от летаргического энцефалита. Для этого заболевания характерны расстройства сна, т.е. патологический многодневный сон или патологическое бодрствование. Экономо, занимавшийся исследованием гистологической картины поражений головного мозга, обнаружил в случаях энцефалита, сопровождавшегося патологическим сном, изменения в задней стенке III желудочка мозга и стенках сильвиева водопровода, т.е. в области, расположенной на границе между промежуточным и средним мозгом. В этой области, согласно Экономо, расположен центр, от которого зависит регуляция сна. Кпереди от центра сна расположена область, которую Экономо считал центром бодрствования. Поражение ее сопровождает случаи патологического бодрствования.

Ретикулярная теория сна - объясняет наступление периодов сна и бодрствования существованием двусторонней связи коры больших полушарий и ретикулярной формации.

Имеется сложное взаимодействие между корой и ретикулярной формацией ствола мозга: ретикулярная формация оказывает тонизирующее влияние на кору больших полушарий, а последняя посылает в ретикулярную формацию свои нисходящие возбуждающие и тормозящие импульсы, которые могут повышать или снижать возбудимость ретикулярной формации. Как правило, кора больших полушарий оказывает на ретикулярные структуры преимущественно тормозящее влияние. Когда ретикулярная формация усиливает свое активирующее влияние на кору, она тем самым включает в действие противоположно действующий тормозной механизм коры, который посредством кортико-ретикулярной обратной связи подтормаживает ретикулярную формацию. Благодаря такой саморегуляции обеспечивается стабильный уровень активности мозговых механизмов. Циркуляция возбуждений между корой и ретикулярной формацией обеспечивает длительное и стойкое поддержание бодрствующего состояния мозга. Нарушение этого кругового взаимодействия путем фармакологического выключения восходящих активирующих влияний приводит к погружению мозга в состояние наркотического сна.

В дальнейшем центры бодрствования были установлены таламусе и гипоталамусе.

Корково-подкорковая теория сна - объясняет наступление периодов сна и бодрствования существованием реципрокных отношений между лимбико-гипоталамическими и ретикулярными структурами мозга.

При возбуждении лимбико-гипоталамических структур мозга наблюдается торможение структур ретикулярной формации ствола мозга и наоборот. При бодрствовании за счет потоков афферентации от органов чувств активируются структуры ретикулярной формации, которые оказывают восходящее активирующее влияние на кору больших полушарий. При этом нейроны лобных отделов коры оказывают нисходящие тормозные влияния на центры сна заднего гипоталамуса, что устраняет блокирующие влияния гипоталамических центров сна на ретикулярную формацию среднего мозга. При уменьшении потока сенсорной информации снижаются восходящие активирующие влияния ретикулярной формации на кору мозга. В результате чего устраняются тормозные влияния лобной коры на нейроны центра сна заднего гипоталамуса, которые начинают еще активнее тормозить ретикулярную формацию ствола мозга. В условиях блокады всех восходящих активирующих влияний подкорковых образований на кору мозга наблюдается медленноволновая стадия сна. Гипоталамические центры за счет связей с лимбическими структурами мозга могут оказывать восходящие активирующие влияния на кору мозга и при отсутствии влияний ретикулярной формации ствола мозга.

Серотонинергическая теория - объясняет наступление периодов сна и бодрствования функционированием нейротрансмиттерных систем с участием медиаторов: серотонина, норадреналина, вазопрессина и др.

Периоды сна

Экспериментальные доказательства приведенных теорий указывают на сложную многофакторную природу сна. Кроме того, благодаря электрофизиологическим исследованиям последних десятилетий стало известно, что сон - сложный периодический процесс, в каждом цикле которого различают две фазы:

фазу медленного сна - состоит из 4 стадий постепенного перехода от бодрствования к глубокому сну и характеризуется преобладанием на электроэнцефалограмме высокоамплитудных медленных волн дельта-ритма. Медленный сон связан с активностью нейронов, собранных в ядра, вблизи средней линии между продолговатым и средним мозгом (ядра шва, таламуса и орбитальной части коры больших полушарий)

фазу быстрого сна - характеризующуюся появлением быстрых движений глаз, мышц лица и конечностей, усилением обмен, учащением пульса, дыхания и десинхронизацией ЭЭГ - исчезновением дельта-волн и появлением высокочастотного, но низкой амплитуды бета-ритма. Быстрый сон запускается и поддерживается активностью ядер варолиева моста, вестибулярных ядер продолговатого мозга.

Сон в быструю фазу почти такой же глубокий, как и в основную фазу медленного сна. В период быстрого сна возникают сновидения - образные представления, субъективно воспринимаемые как реальность.

Весь цикл медленный сон - быстрый сон у взрослого человека длится около 1,5 ч и повторяется в течение ночи 4-6 раз. Кора больших полушарий играет важную роль в формировании сновидений, переключении различных фаз сна и переходе от сна к бодрствованию.

Бодрствующее состояние мозга поддерживают сетевидное образование, гипоталамус и некоторые другие структуры.

Таким образом, данные ЭЭГ-анализа показывают, что сон - это сложное явление, характеризующееся активным, деятельным состоянием мозга, с перестройкой активности нейронов на работу в других режимах по сравнению с бодрствованием. Сон наступает не в результате торможения механизмов бодрствования, а как следствие активации специальных гипногенных (вызывающих сон) структур мозга.

С одной стороны, это синхронизация электрической активности довольно больших групп нейронов, в результате чего возникает низкочастотный дельта-ритм, отличающийся большой амплитудой, а с другой - рассогласование электрической активности различных структур мозга, проявляющееся в расхождении частот тета- и дельта-ритмов ЭЭГ между отведениями от различных структур мозга. Допускают, что такое рассогласование частот приводит к нарушению нормальных взаимоотношений между отделами мозга и, как следствие, к потере сознания во время сна.

Сновидения

Человек видит во сне какие-то образы, предметы, наблюдает события или сам принимает в них участие. Как правило, в сновидениях человек видит то же, что и в течение дня, но в других, иногда необычных комбинациях. Часто в содержание сна включаются внешние раздражения: тепло укрытый человек видит себя в жарких странах, охлаждение ног воспринимается им как хождение по земле, по снегу и т. д.

Как природа сна, так и сущность сновидений раскрыты на основе учения И. П. Павлова: во время бодрствования человека в мозгу преобладают процессы возбуждения, а при торможении всех участков коры развивается полный глубокий сон. При таком сне не бывает никаких сновидений.

В случае неполного торможения отдельные незаторможенные мозговые клетки и участки коры вступают между собой в различные взаимодействия и создают определенные ощущения. Не затормаживаются очень возбужденные участки коры или те, в которые во время сна поступают нервные импульсы от действующих раздражителей (например, при неудобном положении тела).

Таким образом, каждое сновидение есть более или менее яркое и сложное событие, картина, живой образ, периодически возникающие у спящего человека в результате деятельности клеток, которые остаются во время сна активными. По выражению И. М. Сеченова, "сновидения - небывалые комбинации бывалых впечатлений".

Многие исследователи и сейчас считают, что сновидения являются результатом следового возбуждения, т.е. следом, иногда довольно давним, от предшествующих раздражений. Существенную роль в формировании сновидений играет таламус - область промежуточного мозга, которая в бодрствующем состоянии получает, обрабатывает и передает в кору больших полушарий почти все афферентные сигналы, а во время сна начинает генерировать высокоамплитудные волны электроэнцефалограммы частотой 12-16 Гц (так называемые сонные веретена). При этом передача сигналов в кору затруднена, информация искажается, а возникающие в результате этого сновидения часто носят фантастический, нереальный характер.

Сновидения продолжаются короткое время, большая часть сна проходит без сновидений.

Значение сна

Сон выполняет важную охранительную роль, защищая клетки от истощающего их влияния раздражений. Необходимость в такой защите корковых клеток связана с тем, что они непрерывно находятся в состоянии активности, которая сопровождается распадом богатых энергией фосфорных соединений, расщеплением белков и аминокислот. Длительная активность приводит к сдвигам ионного равновесия (накоплению в протоплазме ионов Na ⁺ и потере ионов К⁺), а это ведет к изменениям потенциала покоя, уровня возбудимости, амплитуды синаптических потенциалов и потенциалов действия и т. п. Периодически наступающий сон обеспечивает восстановление коры и высших подкорковых центров для последующей деятельности. Он оказывает восстановительный эффект как на физическое, так и на психическое здоровье.

Предполагают, что во время сна в головном мозге происходит обработка поступившей за день информации, перераспределение ее по соответствующим регистрам памяти и фиксация памятного следа. Доказано, что последний процесс происходит во время активации мозга на стадии быстрого сна.

Медленный сон нужен для восстановления работоспособности клеток головного мозга и активности нейроглии.

Во время сна происходит согласование физиологических, биохимических и обменных процессов, выравнивание нарушенных в результате перегрузок соотношений между функциями внутренних органов.

Гипноз

Гипноз - это частичный, неполный сон, вызываемый внушением. В основе его лежит сноподобное состояние, вызванное сохранением одного возбужденного участка и искусственного торможения в коре с помощью ряда приемов. И.П. Павлов рассматривал это состояние как частичное, ограниченное определенными зонами торможение коры.

При избирательном торможении коры и углублении фазы отрможения слабые раздражители (например, слово) начинают действовать эффективнее сильных (боль), наблюдается высокая внушаемость - подчинение испытуемого воле гипнотизера, гипотаксия - снижение двигательной активности и каталепсия - состояние обездвиженности с сохранением приданной позы. При глубоком гипнозе развивается сомнамбулизм, - максимальное подчинение внушению, утрата памяти и ориентировки в окружающей обстановке.

Гипнозу поддаются почти все люди, однако примерно 1/3 людей относится к группе трудно внушаемых.

Электроэнцефалограмма загипнотизированного человека типична для состояния бодрствования, т.е. гипноз по своему механизму - особая форма бодрствования, характерной чертой которого является разобщение функциональных связей между структурами мозга, их перестройка и формирование новых взаимодействий в мозге.

Это состояние используют в качестве лечебного приема, во время которого больному производятся различные внушения, например, исключение вредных факторов - курения и употребления алкоголя.