Сон и его структура

[laesus_de_liro]

[читать] (или скачать)
статью в формате PDF


Сон - это особое генетически детерминированное состояние организма теплокровных животных (т.е. млекопитающих и птиц), характеризующееся закономерной последовательной сменой определенных поли(сомно)графических картин в виде циклов, фаз и стадий» (В.М. Ковальзон, 1993).


Полисомнография (PSG) является методом исследование сна с минимальным сомнологическим набором (абсолютно необходимым для оценки стадий и фаз сна), состоящего из электро-энцефалограммы (ЭЭГ), электро-окулограммы (ЭОГ) и электро-миограммы (ЭМГ).

Нейрохимия сна. Наряду с традиционными нейрохимическими факторами, индуцирующими сон, такими как ГАМК, аланин и серотонин (для ФМС) и норадреналин, ацетилхолин, глутаминовая и аспарагиновая кислоты (для ФБС) в качестве «сонных агентов» в последние годы обсуждаются: мелатонин, дельта-сон-индуцирующий пептид, аденозин, простагландины (PGD2), интерлейкины (IL1 увеличивает дельта-сон и снижает ФБС), мурамилпептид, цитокины. Подчеркивая важность PGD2; фермент, участвующий в его образовании - простагландин-D-синтазу - называют «ключевым ферментом сна». Большое значение имеет открытая в конце ХХ столетия новая гипоталамическая система, в которой в качестве медиаторов используются орексин и гипокретин. Нейроны, содержащие орексин (гипокретин), локализуются только в дорзальном и латеральном гипоталамусе и проецируются практически во все отделы мозга, в частности к образованиям, участвующим в регуляции цикла «сон - бодрствование» ([читать] статью «Роль орексинергической системы мозга в регуляции бодрствования и сна» В.М. Ковальзон; Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук, Москва; журнал «Эффективная фармакотерапия» №19, 2016).


Переход из состояния бодрствования к инициация сна, по крайней мере, частично, является пассивным процессом, который определяется снижением тонической активности возбуждающих активирующих систем в результате накопления «нейрональных метаболитов». Во время бодрствования, активность нейронных сетей, сопровождающаяся интенсивным обменом веществ, приводит к увеличению концентрации метаболитов и некоторых медиаторов (аденозин, ГАМК, глицин, простагландин-D2, интерлейкин-1β, фактор некроза опухолей α) в мозге, которые подавляют работу возбуждающих систем и вызывают вялость. Чем интенсивнее работает мозг и чем длительнее бодрствование, тем выше скорость метаболизма и больше образуется метаболитов.


Структура сна. Сон человека представляет целую гамму особых функциональных состояний мозга и состоит фазы медленного сна (ФМС или NREM-сон - Non Rapid Eye Movement = без быстрых движений глаз) и фазы быстрого сна (ФБС или REM-сон - Rapid Eye Movement = с быстрыми движениями глаз [синоним ФБС - парадоксальный сон]). В свою очередь ФМС состоит из стадий 1, 2, 3, 4 (ФБС стадий не имеет, но иногда именуется 5-ой стадией сна). Каждая из перечисленных фаз и стадий имеет свои специфические ЭЭГ, ЭМГ, ЭОГ и вегетативные характеристики. Порог пробуждения обычно самый низкий в стадии 1 и наиболее высокий - в стадии 4. Совокупность указанных фаз сна составляет цикл сна.

Сон начинается с 1-й стадии, которая длится 5 - 10 минут. Затем наступает 2-я стадия, которая продолжается около 20 минут. Еще 30 - 45 минут приходится на период 3 - 4 стадий. После этого спящий снова возвращается во 2-ю стадию, после которой возникает первый эпизод REM-сна, который имеет короткую продолжительность - около 5 минут. Вся эта последовательность называется циклом. Первый цикл имеет длительность 90 - 100 минут (в среднем 1 ч 30 мин). Затем циклы повторяются, при этом уменьшается доля медленного сна (ФМС) и постепенно нарастает доля REM-сна (ФБС), последний эпизод которого в отдельных случаях может достигать 1 часа. Итак, в первую половину ночи преобладает глубокий сон, а под утро - легкий сон и ФБС. В среднем, при полноценном здоровом сне отмечается пять (5) полных циклов (продолжительность сна обычно составляет 6 - 8 часов в сутки, но возможны изменения в довольно широких границах - 4 - 10 часов).




Таким образом, у здорового человека структуру сна можно представить в следующей последовательности:

■ 1-й этап (стадия) медленного сна, длящийся 5 - 10 минут;
■ 2-й этап медленного сна, продолжающийся около 20 минут;
■ 3-й и 4-й этапы медленного сна общей продолжительностью 30 - 45 минут;
■ возврат ко 2-му этапу медленного сна;
■ 1-й эпизод быстрого сна продолжительностью около 5 минут.

Стадия 1 (стадия дремоты). В эту начальную стадию медленного сна человек может просыпаться от любого, даже очень слабого раздражения - легкого прикосновения, тихого произнесения имени спящего человека, осторожного закрывания двери и др. На ЭЭГ отмечается снижение частоты и амплитуды альфа-ритма, появляются бета- и тета-волны; на ЭОГ регистрируются медленные движения глаз; мышечные движения (и тонус мышц), частота дыхания и пульс снижаются, понижается температура тела, замедляется обмен веществ. Эта стадия как переходная возникает периодически в течение всей ночи.

Стадия 2. На этом этапе сна человек на самом деле спит и спящий не осознает, что происходит вокруг. Температура тела снижается, дыхание и пульс ритмичны, движения глаз значительно уменьшаются или вообще отсутствуют. Мозговая деятельность замедляется, хотя могут быть всплески активности: характерным признаком 2-й стадии являются сонные веретена и/или К-комплексы на ЭЭГ. Во 2-й стадии сна для пробуждения требуются более интенсивные стимулы. Раздражители, которые вызывают пробуждение в 1-й стадии сна, инициируют появление К-комплексов на ЭЭГ, но не пробуждают спящего. По мере углубления сна на ЭЭГ постепенно появляются медленные (2 Гц) высоковольтажные (≈ 75 мкВ) волны.

Стадия 3. Это глубокий сон, характеризуется еще более низкой генерацией мозговых волн и менее спорадическими всплесками мозговой активности волн. Дыхание замедляется, а мышцы расслабляются. На этом этапе спящих трудно разбудить. Эта стадия в первом цикле сна длится всего несколько минут и переходит в стадию 4 на фоне нарастающего вольтажа и все более выраженной медленноволновой активности.

Стадия 4. Это самый глубокий сон и характеризуется очень медленными мозговыми волнами и отсутствием спорадических всплесков мозговой активности. Как и при 3-й стадии сна, спящих трудно разбудить. В это время происходит до 80% сновидений, разговоры во сне и т.п. При этом человек проснувшись, ничего не помнит о случившемся.

Часто исследователи объединяют стадии 3 и 4 и называют этот отрезок NREM сна медленно-волновым, дельта-сном, или глубоким сном. Стадии 3 и 4 во втором цикле сна занимают меньше времени и могут вообще исчезнуть из поздних циклов. При этом стадия 2 удлиняется и занимает всю порцию медленного сна в цикле NREM- REМ сна.

Стадия 5 (REM сон). Во время быстрого сна, глаза перемещаются в разных направлениях, хотя веки остаются закрытыми. Кроме того, повышается кровяное давление и увеличивается частота дыхания (во время REM-сна отмечают «вегетативную бурю» с дыхательной и сердечной аритмией, колебаниями артериального давления, эпизодами апноэ [длительностью менее 10 секунд], эрекцией пениса и клитора). В этой стадии сна, мышцы рук и ног временно «парализованы» для того, чтобы защитить вас от физического разыгрывания ваших мечтаний из сна. На ЭЭГ имеет место «пилообразным» тета-ритмом, сочетающимся с нерегулярной ЭЭГ-ритмом. REM сон в первом цикле ночного сна обычно короткий (1 - 5 минут). Порог пробуждения в 1-м цикле REM сна вариабелен, как и вообще во всех эпизодах REM сна в течение ночи. Это объясняют тем, что во время REM сна селективное внимание индивида к внутренним стимулам препятствует реакции на внешние раздражители, или тем, что внешний стимул включается в содержание сновидений быстрее, чем наступает пробуждение. Обычно REM эпизоды в течение ночи становятся всё продолжительнее.


Таким образом, процесс засыпания напоминает спуск по лестнице, а сам сон - чередование спусков и подъемов ЭЭГ-активности.



Функции фаз сна. Основная функция ФМС - это восстановление, в т.ч. гомеостаза мозговой ткани. В состоянии медленного сна переработка информации мозгом не прекращается, а изменяется: мозг переходит от экстероцептивной к интероцептивной импульсации. Таким образом, в функцию медленного сна входит и оптимизация управления внутренними органами. Функции ФБС - переработка информации и создание программы поведения на будущее. Во время ФБС клетки мозга чрезвычайно активны, однако информация от «входов» (органов чувств) к ним не поступает, и на «выходы» (мышечную систему) не подается. В этом и заключается парадоксальный характер этого состояния.

Определенный интерес представляет эволюционный подход к пониманию филогенеза сна и его парадоксальной фазы, который был предложен одним из основателей современной школы «осознанных сновидений» S. LaBerge (1996).
Он включает следующие позиции:

Медленный сон возник у теплокровных животных как способ экономии энергии во время фазы пассивности (ночной или дневной) примерно 180 млн лет назад в результате отделения тепло-кровных животных от хладнокровных.


Быстрый сон появился вместе с развитием способности к живорождению, примерно 130 млн лет назад. Новорожденные теплокровных, в отличие от хладнокровных, беспомощны, и требуется время на их развитие. Фаза быстрого сна у новорожденных в разы длиннее, чем у взрослых особей. Быстрый сон выполняет функции стимуляции развития нервной системы и психики новорожденных.


Эволюция форм поведения от рефлекторного к инстинктивному, затем к привычному и, наконец, к намеренному предполагает, что намеренное поведение включается в условиях сложной и непредсказуемой среды. Сновидения взрослых позволяют отделиться от внешнего мира и опробовать альтернативные схемы поведения, переживания и понимания, что позволяет животным, способным к быстрому сну, лучше адаптироваться к среде (источник: статья «Физиология и психология сновидений» С.В. Авакумов; Восточно-Европейский институт психоанализа, Санкт-Петербург; журнал «Эффективная фармакотерапия» №12, 2013).

Функции циклов сна (Я.И. Левин и соавт., Первый МГМУ им. И.М. Сеченова). I цикл сна является голограммой (матрицей) всего сна, которая обладает уникальной способностью к эффективному (в том числе восстановимому) хранению информации. Показатели I цикла могут предсказывать аналогичные показатели всего сна. Голографическая функция I цикла достаточно устойчива к повреждающим воздействиям и «срабатывает» даже в условиях грубой церебральной патологии (инсульт). Показатели II и III циклов имеют большую вариабельность по сравнению с показателями I цикла и хуже прогнозируют структуру целого сна, чем аналогичные показатели I цикла. Структура сна II и III цикла зависит от структуры сна в первом цикле. II и III (а возможно и последующие) циклы вероятно необходимы для подстройки (коррекции) основной матрицы I цикла с целью приспособления структуры сна к соответствующим текущим потребностям человека.


Дополнительная литература:


статья «Парадигма медицины сна в современной медицине» Я.И. Левин, Первый МГМУ им. И.М. Сеченова (журнал «Эффективная фармакотерапия» №2, 2011) [читать];

учебное пособие для студентов «Нейробиология сна: современный взгляд» А.М. Петров, А.Р. Гиниатуллин; Кафедра нормальной физиологии, Казанский государственный медицинский университет, 2012 [читать];

статья «Нейрофизиология и нейрохимия сна» В.М.Ковальзон; Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук, Москва (из сборника «Сомнология и медицина сна. Национальное руководство памяти А.М. Вейна и Я.И. Левина» под редакцией М.Г. Полуэктов. М.: «Медфорум», 2016) [читать];

статья «Регуляция цикла бодрствование-сон» Ковальзон В.М., Долгих В.В.; ФГБУН «Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова» Российской академии наук, Москва; ФГБУН «Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии» Российской академии наук, Москва (Неврологический журнал, №6, 2016) [читать];

статья «Современный взгляд на значение сна и его структуру у человека» А.Т. Быков, Т.Н. Маляренко, А.В. Матюхов, Ю.Е. Маляренко, С.А. Игумнов; ФГУ «Центральный клинический санаторий им. Ф.Э. Дзержинского», Сочи; Республиканский научно-практический Центр психического здоровья, Минск (журнал «Военная медицина» №3, 2009) [читать];

статья «Сон и нарушения метаболизма» И.В. Мисникова, Ю.А. Ковалева; ГБУЗ МО «МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского», Москва (РМЖ, №22, 2017) [читать]