Дмитрий Жуков «Стой, кто ведет? Биология поведения человека и других зверей»
Биологические ритмы
Сон
Основной ритм жизнедеятельности человека - циркадианный, или околосуточный, организован как чередование бодрствования и сна. Сон - особое состояние организма, присущее всем животным. Природа сна, его механизмы и биологический смысл этого состояния изучаются и обсуждаются не одно тысячелетие. Одно из распространенных заблуждений заключается в представлении о сне как о перерыве в деятельности организма, отдыхе для него и психики. Современные научные исследования опровергли эту точку зрения и представили доказательства того, что сон - активный процесс и психическая активность существует постоянно на протяжении всего сна. В это время не происходит уменьшения средней частоты активности нейронов по сравнению с состоянием спокойного бодрствования. А на отдельных стадиях сна активность нейронов может быть выше, чем при бодрствовании в состоянии напряжения.
Для объективного изучения сна и его нарушений используется полисомнография - метод, который включает параллельную регистрацию данных электроэнцефалограммы (ЭЭГ), электроокулограммы (записи движений глаз), электромиограммы (записи электрической активности мышц), электрокардиограммы, артериального давления, двигательной активности (общей и в конечностях), дыхательных движений грудной клетки и брюшной стенки, содержания кислорода в крови, выраженности храпа, температуры тела, эрекции пениса или клитора. Первые три из вышеперечисленных показателей являются основными для идентификации стадий и фаз сна. На основании их анализа строится гипнограмма, отражающая динамику стадий и фаз сна в течение периода регистрации.
Структура сна
Ночной сон состоит из нескольких циклов, каждый из которых длится примерно полтора часа и включает в себя две качественно различные стадии, которые называются «медленный сон» и «быстрый сон». Стадии быстрого и медленного сна есть не только у человека, но и большинства животных.
Медленный сон, в свою очередь, подразделяется на несколько стадий, различающихся по глубине сна. В первой стадии, стадии дремоты, исчезает альфа-ритм ЭЭГ - основной ритм бодрствующего человека, находящегося в спокойном состоянии. Альфа-ритм сменяется колебаниями разной частоты с низкой амплитудой. Во второй стадии на ЭЭГ регулярно появляются колебания с частотой 14-18 Гц, так называемые сонные веретена. Появление первых же веретен свидетельствует об отключении сознания. Но на этой стадии, в паузах между веретенами, человек легко просыпается при внешней стимуляции. Далее следует стадия так называемого дельта-сна, для которого характерны высокоамплитудные медленные волны - дельта-ритм ЭЭГ. Дельта-сон делится на две стадии: третью стадию медленного сна, в которой дельта-волны занимают 30-50 % от всего времени стадии, и четвертую - в ней дельта-волны занимают больше 50 %. Четвертая стадия - стадия наиболее глубокого сна. При этом максимально снижается мышечный тонус, дыхание и сердцебиение становятся редкими и регулярными, понижается температура тела и отсутствуют движения глаз. Во время четвертой стадии происходит наиболее полное отключение сознания от внешнего мира, и для пробуждения требуется достаточно сильная стимуляция. После того как человек проснулся, он с трудом ориентируется в пространстве (не сразу понимает, где находится) и во времени (неправильно оценивает, сколько спал). Дельта-сон преобладает в первую половину ночного сна.
Быстрый сон завершает полуторачасовой цикл сна. Для этой стадии характерны быстрые низкоамплитудные ритмы ЭЭГ, очень похожие на ритмы ЭЭГ бодрствующего человека. На фоне нерегулярной ЭЭГ отмечаются отрезки пилообразного тета-ритма. На этой стадии наступает глубокое расслабление скелетных мышц, что отражается в очень низкой амплитуде электромиограммы. Из-за сочетания активной ЭЭГ и мышечного расслабления стадию быстрого сна называют еще парадоксальным сном. На фоне общего расслабления происходят подергивания отдельных групп мышц (пальцев, рук, ног). Для стадии быстрого сна характерно усиленное хаотическое влияние симпатической и парасимпатической нервной системы на висцеральные функции, как говорят, происходит «вегетативная буря». Это выражается в аритмичном сердцебиении, а также колебаниях артериального давления. Дыхание тоже прерывисто: серии частых вдохов и выдохов чередуются с паузами в дыхательных движениях до 10 секунд. На этой стадии происходит эрекция полового члена у мужчин и клитора у женщин, а также усиление мозгового кровотока, что, по-видимому, связано со сновидениями, которые именно на этой стадии больше всего запоминаются. Наконец, на стадии быстрого сна происходят быстрые движения глазных яблок при закрытых веках. Поэтому эта стадия называется еще стадией БДГ-сна - быстрых движений глаз (в англоязычной литературе - REM, rapid eye movements). Этот физиологический процесс имеет важное диагностическое значение.
Итак, сон состоит из циклов продолжительностью 90-100 минут. Каждый цикл начинается медленным, а завершается быстрым сном. Ночной сон обычно состоит из четырех или пяти таких циклов. В двух первых циклах преобладает дельта-сон, а доля быстрого сна невелика. В последующих циклах увеличивается доля быстрого сна, а дельта-сон резко сокращается или может вообще отсутствовать. Процентное соотношение стадий сна у здорового человека примерно следующее: первая стадия медленного сна - 5-10 %, вторая стадия - 40-50 %, дельта-сон - 20-25 %, быстрый сон - 15-25 %.
Гуморальные факторы и сон
Отдельные стадии сна характеризуются особенностями не только электрических характеристик различных систем и органов, но и секреции гормонов.
Во время быстрого сна снижается секреция почти всех упоминавшихся в этой книге гормонов: адреналина и норадреналина, кортизола, АКТГ, кортиколиберина, тиреотропина, тиреолиберина, гонадотропных гормонов - лютеинизирующего и фолликулостимулирующего, гормона роста и пролактина. Во время медленного сна не меняется секреция эндорфинов, а секреция гормона роста и пролактина увеличивается. Так же как и при быстром сне, снижена секреция гормонов, регулирующих активность щитовидной железы и коры надпочечников. Секреция гонадотропинов во время медленного сна изменяется неодинаково. У взрослых она снижается, как и во время медленного сна, а у подростков, напротив, повышается. Различный характер секреции гормонов во время быстрого и медленного сна подтверждает различия в действии механизмов этих двух состояний и их возможное функциональное значение.
При введении человеку гормонов происходит нарушение различных стадий сна. Однако однозначной закономерности при этом не выявляется. Во всяком случае, гуморальные факторы не являются определяющими для запуска и поддержания сна. Это доказывают наблюдения за сиамскими близнецами. При таком дефекте развития два ребенка рождаются частично сросшимися. Как правило, они имеют общую систему кровообращения. Неоднократно наблюдалось, что одна голова сиамских близнецов спала, а другая бодрствовала. Поскольку гуморальные факторы распространяются повсюду, где имеется кровеносная система, то факт одновременного сна и бодрствования двух голов сиамских близнецов не может быть объяснен теорией наличия «фактора сна».
Таким образом, «пептид сна» является, скорее всего, таким же мифом, как и «гормон агрессии» или «молекула памяти». Роль гормонов не является ключевой или определяющей для сна. Они могут только обеспечивать его определенные стадии и, конечно, отражают многообразное течение сна.
Сон и депрессия
У больных депрессией нарушены многие околосуточные ритмы. В частности, у них изменена структура сна. Во время депрессивного эпизода быстрый сон наступает быстрее, а его проявления, в частности быстрые движения глаз, становятся интенсивнее. Аналогичные изменения, т. е. быстрое наступление стадии быстрого сна, характерны для животных с выученной беспомощностью.
Эта особенность депрессивных состояний служит важным диагностическим критерием. При разнообразных состояниях (например, генерализованном тревожном синдроме или болезни Альцгеймера), в клинической картине которых имеется много общего с депрессией, время наступления быстрого сна не уменьшается. У больных депрессией оно сокращается до 40 минут после начала засыпания, тогда как у здоровых людей или у больных депрессией в период ремиссии составляет примерно 80-110 минут. У больных с генерализованным тревожным синдромом, как и у депрессивных больных, доля быстрого сна увеличена, но время его наступления не сокращено, а интенсивность быстрого сна, измеряемая по частоте движений глазных яблок, уменьшена, тогда как при депрессии она увеличена. Кроме того, для высокой тревожности характерно более частое чередование внутри стадии медленного сна периодов дельта-сна и неглубокого сна.
Изменение доли, интенсивности и времени возникновения быстрого сна отмечается не только у больных психотическими формами депрессии, но и у здоровых людей с дисфорическими расстройствами. Так, во время одного из исследований сопоставляли две группы клинически здоровых людей, которые различались общей продолжительностью сна. Одна группа была составлена из людей, которые в среднем спали по 6-7 часов в сутки, а другая - из тех, кто спал по 9-10 часов. Группа длительно спящих имела и другую структуру сна. Быстрый сон составлял примерно половину от всей продолжительности их сна. Оказалось, что для спящих подолгу характерно субдепрессивное состояние - у них часто отмечается немотивированно плохое настроение, нередки перепады настроения, а также повышена восприимчивость к негативным событиям. Возможно, что у склонных к депрессии людей длительный сон с большой долей быстрого сна служит защитным приспособлением. Неслучайно одним из симптомов депрессии служит инверсия околосуточного ритма настроения. У здоровых людей настроение утром хуже, чем вечером. Человек просыпается хмурым и недовольным, а ложится спать если не бодрым, то умиротворенным. У больных депрессией и у субдепрессивных личностей - наоборот. Хорошее настроение сразу же после пробуждения постепенно ухудшается и к вечеру становится совсем плохим.
Связь между депрессией и сном не ограничивается тем, что его структура отражает депрессивное состояние. Лишение сна - один из эффективных немедикаментозных методов лечения депрессии. Клиническая практика и эксперименты на животных с выученной беспомощностью показали, что лишение именно быстрого сна наиболее эффективно в качестве антидепрессивной терапии. Следует подчеркнуть, что лишение здорового человека сна - мощный психотравмирующий фактор. Известно, что он являлся одним из методов средневековых пыток. Лишение быстрого сна молодых животных приводит к формированию у них депрессивноподобного состояния с агедонией, сниженной половой активностью и агрессивностью. Таким образом, если быстрый сон необходим для психического здоровья, то страдающим депрессией вынужденная бессонница приносит облегчение болезненного состояния.