Сон (sleep)

Умозрительные рассуждения о природе С. восходят к периоду античности (Аристотель написал отдельную главу о С.), тогда как эмпирические исслед. С. — как одно из проявлений развития наук о жизни — появились лишь в XIX в. По мере накопления данных о системе кровообращении и ЦНС, начали обращать внимание на описания изменений в функционировании этих систем во время С. и зачастую превращать их в теории С.

Важное событие, связанное с совершенствованием исследовательской технологии, произошло в 1937 г. Электроэнцефалограмма (ЭЭГ), позволяющая измерять мозговые импульсы, показала отчетливые и систематические изменения паттерна, наблюдаемые в момент засыпания и на протяжении периода С. Впервые появилась возможность объективно и непрерывно измерять С. и наблюдать его как активный процесс.

Второй важный прорыв произошел в 1953 году, когда Клейтман и Азеринский открыли регулярно повторяющуюся «стадию» С., характеризуемую быстрыми движениями глаз (REMs) и паттерном ЭЭГ, свойственным состоянию активного «бодрствования». Как оказалось, этот паттерн, появляющийся спонтанно примерно через каждые 90 минут, «указывает» на наличие сновидения у людей.

Исслед. С. носят междисциплинарный характер и ведутся совместными усилиями биохимиков, биологов, эндокринологов, специалистов по нейронауке, педиатров, физиологов, психиатров и психологов. Конкретные исслед. варьируют от изучения активности одной-единственной нервной клетки до интерпретации сновидений; в качестве объектов таких исслед. выступают все виды животных, люди, включая младенцев и стариков, а тж больные, представляющие весь спектр патологических состояний.

Измерения сна

Предметом исслед. С. выступают три его аспекта: структура С., паттерны С. и субъективные реакции. Структура С. относится к измерениям непрерывного процесса С.; паттерны С. характеризуют количество и распределение С. в границах 24-часового периода; субъективные реакции включают оценочные высказывания о С. и сохранившихся в памяти сновидениях.

Структура С. традиционно размечается на основе ЭЭГ. У молодых взрослых людей выделяются четыре фазы С. (1—4), к-рые приблизительно соотносятся с глубиной С., и 1-REM-фаза (фаза 1 плюс REMs).

На рис. 1 показан типичный ночной С. молодого взрослого чел., разделенный на фазы. Каждую ночь все люди в той или иной степени приближаются к этой записи: 50% (±5%) — фаза 2; 25% — 1-REM (±4%); 15% (±3%) — фаза 4; 7% — фаза 3 (±2%) и 3% — фаза 1 (±2%). Первый RЕМ-период обычно наступает через 90—100 минут после засыпания, затем эти периоды повторяются с интервалами в 90—100 минут, увеличиваясь в то же время по своей продолжительности. Большая часть 3 и 4 фаз приходится на первую треть ночи. В течение ночи может иметь место неск. пробуждений.

Рис. 1. Сон молодого взрослого человека, представленный в виде фаз

Фазы с 1 по 4 кодируются высотой вертикальных отрезков, а фаза 1-REM обозначена черными полосками. Горизонтальная ось соответствует 8-часовой продолжительности сна. (Из: W. В. Webb, Sleep, the gentle tyrant - New York: Prentice-Hall, 1975)

Паттерны С. главным образом отображают суммарное время С., время его наступления и окончания, а тж распределение и число эпизодов С. в границах суток. Что касается молодых взрослых людей, то их типичный паттерн представлен длинным периодом ночного С., перемежаемого эпизодами полусна.

Субъективные реакции могут простираться от простого сознавания, что пора ложиться спать или просыпаться, через оценочные высказывания вроде «легкого», «глубокого» или «освежающего» С., до более общих утверждений, таких как «хороший» и «плохой» С. Таким реакциям посвящено очень мало исслед., но они показали полное несоответствие между этими реакциями и объективными мерами С., что особенно характерно для лиц, жалующихся на свой С.

Эти измеряемые характеристики С. можно рассматривать и как зависимые переменные, и как независимые переменные, т. е., с одной стороны, мы можем спросить, что определяет вариацию указанных мер, а с др. — поинтересоваться последствиями вариаций в этих мерах.

Детерминанты сна. Главной детерминантой структуры и паттернов С. являются видовые различия. С. животных варьируется в широких пределах. Люди и приматы имеют сходную структуру С., т. е. четыре фазы С. и «активный», или REM-сон. Однако С. др. биолог. видов обычно включает две фазы: медленноволновый С., имеющий сходство с 3 и 4 фазами С. у людей, и «активный» С., связанный с циклическими эпизодами активации головного мозга во время С., эквивалентный 1-REM-фазе или С. со сновидениями у людей. Процентное соотношение этих стадий и их цикличность существенно варьируют. Значительные различия наблюдаются в суммарном количестве С., числе эпизодов С. и их распределении во времени. Пасущиеся животные, такие как коровы, обычно снят только от 2 до 4 часов в сутки, тогда как мелкие грызуны — более 12 часов в день. У приматов, как правило, осн. период С. довольно продолжительный, в то время как у большинства животных — частые и относительно короткие периоды С. Разумеется, нек-рые животные спят днем, а др. — ночью. Данные о вариациях С. животных наиболее полезны ученым, пытающимся строить теории о функциях С.

Второй важной детерминантой вариаций С. является возраст. У людей возраст связывается с самыми значительными переменами в жизни. Фазы С. складываются довольно быстро и полностью представлены у ребенка уже к началу второго полугодия жизни. Существенному изменению подвергается фаза 1-REM, к-рая составляет около 50% от общей продолжительности С. новорожденных, а затем экспоненциально уменьшается примерно до 25% к концу первого десятилетия жизни. С этого времени распределение фаз С. остается на удивление постоянным вплоть до шестого—седьмого десятилетия жизни. Наиболее разительные изменения наблюдаются в области систематических возрастных изменений паттернов С. С. новорожденного в среднем составляет 16 часов и делится примерно на 6 эпизодов, равномерно распределенных в рамках 24-часового цикла. Через неск. дней после рождения ребенка начинается систематическое объединение эпизодов его С. в более продолжительный ночной период и сокращение С. в дневной период. Суммарное время установившегося ночного С. сохраняется относительно постоянным. В ходе взросления и старения, на четвертом—пятом десятилетии жизни и далее, главное изменение С. связано с возрастающей неспособностью поддерживать нормальный С., т. е. с ночными пробуждениями и преждевременным окончанием С.

Еще одна важная детерминанта различных аспектов С. — вариации графика С., вызванные произвольными или неподвластными чел. факторами. Все эти вариации выливаются в изменения паттернов С. как таковых — сокращение общей продолжительности С., варьирование времени засыпания, изменение длительности и количества эпизодов С.

Изменения паттернов С. оказывают предсказуемое воздействие на его структуру. Поскольку стадии С. асимметрично организованы во времени, сокращение продолжительности ночного С., напр., на одну четверть почти не сказывается на фазах 3 и 4, но несоразмерно уменьшает фазу 1-REM. Смещение времени С., напр., с периода 23 час. — 8 час. на период 8 час. — 16 час. заметно сказывается на временном порядке структуры С. Латентный период самой первой фазы 1-REM резко сокращается, и она может наступить уже при засыпании. Кроме того, учащаются случаи пробуждения и преждевременного окончания С.

С. — это система поведенческого реагирования, и как система определяется, по крайней мере, отчасти, внешними стимульными условиями и психол. состояниями. В самых общих словах, эти детерминанты преимущественно воздействуют на паттерны С. и субъективные реакции, оказывая лишь ограниченное влияние на структуру С. К тому же С. опосредуется работой ЦНС, и отклонения в ее работе, вызываемые снотворными, стимуляторами или постоянными перестройками режима функционирования, модулируют С. как поведенческую реакцию.

Когда С. рассматривается в качестве независимой переменной, исслед. фокусируются на эффектах лишения С. и на его видоизмененных структурах, в особенности на изменениях стадии 1-REM. Известно лишь неск. надежно установленных физиолог. эффектов даже в случае продолжительной — до 10 дней — депривации С. у людей. Воздействие такой депривации на эффективность выполнения разного рода задач чрезвычайно сильно зависит от их характера. Общая картина эффекта депривации С. заключается, скорее, в неспособности поддерживать заданный уровень реагирования, чем в утрате способности реагировать.

Сотни исслед. посвящены эффектам сокращения или исключения фазы 1-REM или активного С. у людей и животных в эксперим. условиях. Эти эксперименты подтвердили развитие состояния «давления», т. е. стадия 1-REM, или активный С. все с большим трудом поддается исключению, причем наблюдается «упругое восстановление» количества его эпизодов при возвращении С. к обычному режиму. Однако поведенческие эффекты сокращения активного С. являются менее определенными. Не было обнаружено и существенных когнитивных или личностных эффектов.

Отмечено возрастающее и плодотворное взаимодействие между исслед. С. и исслед. биолог. ритмов. В экспериментах с использованием среды без признаков течения времени, измененных и смещенных графиков С. было установлено, что С. организован в систематический циркадный паттерн. Короче говоря, С. — это биолог. ритм.

См. также Циркадный ритм, Сновидения, Поведенческие ритмы человека

У. Б. Уэбб