Фазы сна и их циклическая организация

В состоянии сна человек проводит около 1/3 своей жизни. Это как бы бездеятельное состояние является, тем не менее, жизненно необходимым. Любые попытки увеличить период активного бодрствования за счет сна, как правило, оканчиваются безрезультатно и влекут за собой снижение работоспособности, ухудшение самочувствия и даже нервные расстройства. Потребность в сне неизбежно возникает после бодрствования.

На основе паттернов электроэнцефалограммы сон четко разделяется на фазы и стадии. При погружении в сон птиц и млекопитающих у них на ЭЭГ появляются медленные волны дельта-диапазона частотой 1−3 Гц (Рис. 4), поэтому эту фазу сна назвали медленноволновой. Еще ее называют фазой ортодоксального сна, синхронизированного, медленного. У человека в этой фазе выделяют 4 стадии, характеризующиеся определенной электроэнцефалографической картиной и глубиной сна. Согласно международной классификации (Rechtschaffen, Kales, 1968) I-я стадия или стадия «дремоты» характеризуется исчезновением на ЭЭГ колебаний частотой 8−13 Гц, т. е. альфа-ритма, при сохранении тета_волн частотой 4−7 Гц, и появлении пока еще низкоамплитудных медленных дельта_колебаний частотой 1−3 Гц. II-я стадия или «поверхностный сон» сопровождается дальнейшим нарастанием выраженности на ЭЭГ волн дельта-диапазона 1−3 Гц и появлением колебаний сигма-ритма с частотой 14−16 Гц, организованных в серии, названные «сонными веретенами». Часто появляются К-комплексы, т. е. 2-х или 3-х фазные медленные волны длительностью 0,5−1 с возникающие непосредственно перед «сонными веретенами». I и II стадии неглубоки, из них легко вывести. На этих стадиях еще сохраняются движения глаз, регистрируемые на окулограмме. Тонус мышц, ответственных за поддержание позы, значительно снижен, но полного их расслабления еще нет. Заметно падают температура тела, частота дыхания и сердцебиений. III стадия — сон средней глубины. На ЭЭГ уже четко выражены дельта-волны (1,5−3 Гц), занимающие от 20 до 50%.Сонные веретена постепенно исчезают. Наконец IV стадия — «глубокий» сон. На ЭЭГ доминирует синхронизированная активность в виде высокоамплитудных дельта-волн, занимающих свыше 50% эпохи регистрации. В 3 и 4 стадиях МС человека трудно разбудить. Если же он просыпается, то просыпается с плохим настроением — «не с той ноги встал». В этих стадиях движения глаз отсутствуют, позные мышцы максимально расслаблены, температура тела, частота дыхания и сердцебиений максимально снижены.

У животных медленноволновую фазу сна делят только на 2 стадии — поверхностный и глубокий МС.

Вслед за стадиями МС у птиц и млекопитающих наступает открытая в 1953 г. Азеринским и Кляйтманом фаза быстроволнового сна (Рис. 5). Ее еще называют парадоксальным, активированным, десинхронизированным, быстрым сном, сном с быстрыми движениями глаз — REM-сном (от Rapid Eye Moving), сном со сновидениями — всего более 20 наименований. На ЭЭГ в этой фазе сна мы видим низкоамплитудную активность, напоминающую активность мозга во время бодрствования. Фаза БС также делится на стадии, хотя такое деление не является общепризнанным. При этом в так называемой фазической или по терминологии Т. Н. Ониани «эмоциональной» стадии на ЭЭГ превалирует тета-ритм частотой 4−7 Гц, а в тонической или той же терминологии «неэмоциональной» — альфа-ритм 8−13 Гц. Почему стадии названы так, станет понятно из последующего изложения. Позные мышцы в фазе БС максимально расслаблены и их температура снижена. И, наоборот, температура мозга в эту фазу сна повышается, учащаются и становятся неравномерными дыхание и сердцебиение, наблюдаются быстрые движения глаз, подергивания мышц лица, ног, рук. Разбудить спящего в этот момент очень трудно, но в конце фазы БС животные и человек пробуждаются легко, а крысы, например, просыпаются после БС всегда. Как правило, люди, после пробуждения из этой фазы сна, говорят, что они видели сновидения.

Продолжительность сна разная у разных видов животных: кошка спит 15 ч, крыса — 13, макака — 11, морская свинка — 8. Новорожденные дети спят более 20 ч в сутки. К году сон укорачивается до 16 ч. Подростки спят 10−12 ч, взрослые — 6−8.

В организации сна наблюдается определенная цикличность (Рис. 6). После засыпания у человека в течение 60−90 минут происходит последовательная смена стадий и фаз сна. Причем на долю 1 стадии МС (дремы) приходится около 10% времени, на 2 стадию (поверхностный сон) — 53, на 3 стадию (сон средней глубины) — 5 и на 4 стадию (глубокий сон) — 10%. Фаза БС занимает примерно 20−25%. После завершения в 1-м цикле всех стадий МС и фазы БС, наступает следующий цикл. Всего за ночь у человека проходит от 4 до 6 завершенных циклов сна. Причем продолжительность 3 и 4 глубоких стадий МС укорачивается от цикла к циклу. Последний цикл сна, как правило, состоит только из МС II и БС. Длительность БС в течение ночи увеличивается от 5−10 мин в первом цикле до 30−50 минут к утру.

Следует заметить, что одного-двух циклов сна, т. е. сна в течение 1,5−3 ч, недостаточно, чтобы выспаться полноценно, но минимально достаточно, чтобы сохранить работоспособность. Лишение сна отрицательно сказывается на здоровье. Недаром пытка лишением сна является одной из страшнейших пыток. В то же время, при лечении депрессий успешно применяют метод депривации, т. е. лишения сна. Экспериментально показано, что при полном лишении сна крысы погибают на 13−21 день на фоне критического снижения температуры тела, обмена веществ, иммунитета. Лишение сна в течение нескольких ночей приводит к последующей его отдаче в постдепривационный период. Причем, прежде всего, восстанавливается МС за счет увеличения выраженности глубоких его стадий. Увеличивается и представленность БС — это так называемый «феномен отдачи». Если избирательно лишать животных или человека только фазы БС, то это также ведет к нарушениям психики: появляется раздражительность, утомляемость, невозможность сосредоточиться, галлюцинации наяву. И если в первую ночь избирательного лишения БС человека приходится будить 5−6 раз, то уже в следующую ночь необходимо 20−30 таких подбуживаний, чтобы предотвратить развитие БС, т. е. потребность в этой фазе сна нарастает. Причем эпизоды БС начинают возникать даже на фоне бодрствования. После отмены депривации наблюдается резкая отдача БС. Но интересно следующее, если при избирательном лишении БС подбуживание осуществлять таким образом, что человек или животное переходят не в спокойное бодрствование, а в активное, то отдача БС не происходит. Это свидетельствует о сходстве механизмов бодрствования и БС.

Длительность отдельных циклов сна различна у разных животных (Рис. 6). Если у человека длительность одного цикла составляет в среднем 80−90 мин, то у крысы его длительность 7−13 мин, у кошки — 20−40, у обезьяны 40−60, а у слона — 120 мин. При этом важно, чтобы в цикле были представлены все фазы и стадии сна в их определенном соотношении и чтобы цикл завершался фазой БС. Если же наблюдается недостаточная длительность отдельных стадий МС, отсутствие отдельных из них, пробуждения из МС, а не из БС и т. д., то это служит указанием на определенные расстройства сна, что может повлечь за собой нарушения деятельности мозга и ухудшение самочувствия.