Про структуру сна (из книги Петера Шпорка "Сон")

Про структуру сна (из книги Петера Шпорка "Сон")

«Все попытки написать компьютерную программу для расшифровки электронной активности мозга и мышц во время сна пока заканчивались полным провалом», — рассказывает Дитер Кунц, главный врач университетской психиатрической клиники Шарите в Берлине, лично участвовавший в работе комиссии по разработке автоматизированного измерения стадий сна. Сон исключительно сложное и загадочное явление.

Ведь и разделение сна на 5 стадий само по себе является уже чрезмерным упрощением, оставляющим за бортом много существенной информации. Тем не менее, это лучшая модель на данный момент, позволяющая нам заглянуть в сон и понять его процессы.

По данным современной науки за ночь мы проходим от четырех до шести циклов сна продолжительностью около 90 мин. Анализируя электросигналы мозга (ЭЭГ), выделяют 5 разных режимов мозговой активности – 5 разных стадий сна, которые последовательно сменяют друг друга во время каждого цикла. Первые четыре относятся к медленному сну почти без сновидений, а пятая к сну с быстрым движением глаз (БДГ-фаза). После быстрого сна обычно следует короткое пробуждение, которое почти никто не помнит.

Первая стадия сна – засыпание:

В расслабленном состоянии перед сном в ЭЭГ мозга преобладают альфа-волны. Постепенно в альфа-ритме, характерном для расслабленного состояния бодрствования, все чаще мелькают волны почти вдвое большей длины. Это тета-волны, типичные для легкой дремоты, однако она еще не завладела человеком полностью. Мозг находится в переходном состоянии между сном и бодрствованием, которое продолжается обычно несколько минут, — в полусне, который специалисты называют «первая стадия сна».

Человек задремывает, то и дело на мгновение погружается в сон и тут же снова выныривает. Ясных мыслей у него сейчас, вероятно, не возникает, а если бы даже и возникали, позже он не мог бы их вспомнить, поскольку постоянное мгновенное засыпание каждый раз стирает краткосрочную память. Уже на этой стадии мозг временно отключается от внешнего мира, причем как раз тогда, когда возникают тета-волны.

При генерации тета-волн миллиарды нейронов головного мозга затевают любопытную игру. Они синхронизируют свою активность еще сильнее, чем на стадии альфа-ритма - спокойного состояния бодрствования, а возбудимость их в то же время снижается. Такое впечатление, что нейроны все больше сосредоточиваются на себе и своей взаимной связи и все меньше готовы откликаться на внешние раздражители. Ритм электрической активности мозга замедляется.

Вторая стадия – легкий сон:

С того момента, как ЭЭГ регистрирует почти исключительно тета-волны, можно считать, что мы по-настоящему заснули. Наступила вторая стадия сна. В этой фазе на ЭЭГ впервые появляются два специфических рисунка, типичных для спящего мозга. Во всем мире ассистенты, оценивающие по одним и тем же правилам показания сомнограмм, видят в них первое несомненное свидетельство того, что подопытный окончательно перебрался в таинственный мир сна.

Первый рисунок похож на поперечно лежащее веретено, почему и называется «сонным веретеном». Продолжается такой ритм чуть меньше секунды и напоминает постепенно набирающие амплитуду альфа-волны. Небольшой всплеск возбуждения, начавшись в промежуточного мозге, распространяется по всему мозгу от нейрона к нейрону. Все больше нейронов поблизости от электрода присоединяется к быстрому, энергичному ритму, вместе они устраивают краткий, но отчетливо регистрируемый концерт, а затем снова теряют интерес друг к другу и погружаются в анонимность низких тета-волн.

Второй надежный признак сна — это К-комплексы, единичные большие волны, которые на 0,5–1с выделяются на ЭЭГ, словно цунами посреди мирной зыби спокойного моря. В эти мгновения нейроны особенно хорошо синхронизированы и почти не способны к внезапному возбуждению. Зато их электрическая активность постоянно поднимается на удивительно высокий уровень, а затем также заметно падает.

«Легкий сон», который даже неспециалисты при минимальной тренировке легко распознают на ЭЭГ по характерному рисунку тета-волн, несколько раз в минуту прерываемому сонными веретенами и К-комплексами, — это состояние, в котором мы проводим примерно половину всего времени сна.

Третья стадия – легкий глубокий сон:

К-комплексы возникают все чаще и становятся длиннее. Скоро вместо единичных волн необычно большой амплитуды перед нами появляются целые отрезки высоких гор и глубоких впадин с частотой колебаний от 1 до 4 раз в секунду. Это знаменитый дельта-ритм, посланец глубокого сна, который специалисты называют также дельта-сном. Переходная фаза, где чередуются тета- и дельта-волны, называется третьей стадией сна — это легкий глубокий сон, от которого нас уже довольно трудно разбудить.

Четвертая стадия – глубокий сон:

В четвертой стадии тета-волны практически исчезают, сонные веретена и К-комплексы едва распознаются. Теперь на ЭЭГ виден лишь равномерный до скуки, зато с большим размахом колеблющийся вверх- вниз узор дельта-сна.

В последние годы его исследованием занимаются несколько исследовательских коллективов под руководством крупнейших сомнологов. Ученых интересует, чем, собственно, заняты нервные клетки, когда их электрическая активность строго синхронизирована и протекает хоть и медленно, но так интенсивно, что на ЭЭГ возникают огромные, растянутые в длину волны. Все большее число исследователей склоняется к мнению, что мозг в такие моменты закладывает на многих уровнях важнейшие основы нашей способности припоминания. Все больше данных свидетельствует о том, что в фазе дельта-сна происходит интенсивная обработка всего пережитого в предшествующие несколько дней. Мозг отрабатывает вновь выученные движения, повторяет формулы или новые слова, взвешивает, сравнивает и сортирует показания чувств и снабжает их эмоциональными связями.

Кроме того, во время перехода к глубокому сну определенные нейроны мозга начинают вырабатывать вещество под названием рилизинг-фактор гормона роста. Выделение этого вещества — необходимое условие глубокого сна, но прежде всего оно выполняет именно ту функцию, которая зафиксирована в его названии: подает гипофизу сигнал к выработке так называемого гормона роста. А наш организм, судя по всему, каждую ночь очень нуждается в этом гормоне. Во время глубокого сна в теле начинается фаза отдыха, роста и обновления. Гормон роста провоцирует деление клеток повсюду, где организм испытывает в этом нужду. Он обеспечивает заживление ран и регенерацию почти всех органов, которые нуждаются в постоянной замене старых, отмирающих клеток на новые. Заодно глубокий сон дает нам спортивную форму, силу и здоровье, потому что иммунная система работает в это время на полную мощность и порождает множество разнообразных защитных клеток, костный мозг вырабатывает новые красные кровяные тельца, чтобы на следующий день мы могли запастись достаточным количеством кислорода, а в мышцах образуются новые волокна.

При поддержке гормонов щитовидной железы организм с момента выделения рилизинг-фактора гормона роста и до подъема кортизола перед пробуждением сжигает большое количество жира, поскольку множество новых клеток требует энергии, а старые клетки должны пополнить свои запасы. Мозг, напротив, затрачивает во время глубокого сна минимальное количество энергии, а дыхание становится таким поверхностным, что нас можно принять за мертвых, если довериться только этому признаку.

Пятая стадия - быстрый сон:

На ЭЭГ появляются неровные высокие зубцы, быстрые, выбивающиеся из ритма сигналы, как будто человек проснулся. Однако это не так. Он, несомненно, мирно спит. Веки сомкнуты, но глазные яблоки под ними быстро движутся туда-сюда. Это необычное состояние сознания – быстрый сон со сновидениями было неизвестно нейрофизиологам до 1953.

Прикольно, что брахманы выделили это состояние еще 2500 лет назад. В Упанишадах говорится о четырех формах человеческого бытия: бодрствование, глубокий сон, дрема со сновидениями и сверхсознательное состояние подлинного Я. Может и для четвертой формы когда-нибудь найдется понятное описание в терминах восприятий.

Судя по всем наблюдениям, мозг во время быстрого сна занят исключительно напряженной работой. Ведь его активность не меньше, чем в состоянии сильного возбуждения при бодрствовании. Сходство мозговой активности во время БС и во время бодрствования поразительно. Почти все подопытные, разбуженные в эту стадию сна, сообщали о снах или подобных снам переживаниях.

В 1959 г. французский нейробиолог Мишель Жуве из Лионского университета обнаружил любопытный факт. Если мозг в этом состоянии работает с огромным напряжением, то все остальное тело становится еще невосприимчивее к внешнему миру, чем во время обычного сна. Запись электрического сигнала мышечной активности (ЭМГ) в БС-стадии практически не регистрирует всплесков. Мускулатура в это время способна лишь подергиваться. Если бы во время быстрого сна к нам без перехода вдруг вернулось сознание, мы бы с ужасом обнаружили — и с некоторыми людьми такое действительно порой случается — что не можем двинуться и словно закованы в цепи в собственном теле.

И в самом деле, парадоксальный сон почти полностью нас парализует. Жуве открыл в так называемом мосту мозга, одной из частей мозгового ствола, небольшую группу нервных клеток, которые блокируют все импульсы, идущие через спинной мозг к мускулатуре тела. Наше тело пребывает в полном покое и неподвижности, как ни в одном другом состоянии при жизни, поэтому специалисты говорят о БС-параличе. И только мышцы глаз, у которых управляющие нервы не проходят через спинной мозг, сохраняют способность сокращаться, как им угодно.

Чем дольше мы спим, тем легче становится сон и тем длиннее фазы быстрого сна. Фазы глубокого сна от цикла к циклу становятся короче и реже. Ближе к утру мы вообще не достигаем третьей и четвертой стадий сна, зато чаще просыпаемся, а большую часть времени пребываем во второй фазе. Быстрый сон с вращением глаз и интенсивными сновидениями демонстрирует противоположную тенденцию: если в первом цикле он продолжается в среднем около 10 мин, то от раза к разу это время увеличивается еще на столько же. Последний эпизод БС под утро может обеспечить нам до 45 мин волнующих сновидений. Поэтому любители поспать подольше и поваляться утром в постели до позднего часа, периодически задремывая, продлевают в основном легкий сон и переживают особенно продолжительные эпизоды быстрого сна.

Комментарии: