16. Нейрофизиологические основы регуляции цикла сна- бодрствования

Сон можно охарактеризовать как периодически наступающее состояние, проявляющееся угнетением сознания, снижением чувствительности к внешним раздражителям, пассивностью и относительной неподвижностью. Сон противоположен бодрствованию, у человека сон и бодрствование закономерно сменяют друг друга на протяжении суток.

16.1. Восстановительная теория сна

В течение долгого времени было принято считать, что сон необходим для восстановления сил, израсходованных во время бодрствования. Этот взгляд основывался на общеизвестных знаниях о том, что при длительном лишении сна многие люди почти утрачивают способность нормально реагировать на зрительные, слуховые или тактильные стимулы и начинают засыпать буквально стоя. При любой деятельности во время бодрствования расходуется энергия и кажется вполне закономерным последующий переход к состоянию покоя, отдыха, во время которого должно происходить полное восстановление затраченных ресурсов.

Для подтверждения этой гипотезы пытались найти специфические изменения гомеостаза, которые заставляли бы переходить человека или животное от бодрствования ко сну. Внимание исследователей в разное время привлекали то связанное с физической активностью уменьшение содержания кислорода, то накопление углекислого газа или молочной кислоты и т.д. Для проверки подобных гипотез бодрствующим животным вводили кровь или ликвор других животных, доведённых до крайней степени утомления, надеясь таким способом вызвать у них сон.

И. П. Павлов исследовал проблему сна на протяжении 35 лет и отстаивал собственную кортикальную теорию сна. Он рассматривал сон как распространяющийся в коре больших полушарий процесс охранительного торможения, цель которого состоит в предупреждении или уменьшении утомления клеток коры, неизбежно развивающегося при их деятельности. В сущности эта концепция является одним из вариантов восстановительной теории. Особенность кортикальной теории сна состоит в том, что она акцентирует внимание на необходимости восстановительных процессов прежде всего в нервных клетках и, в первую очередь, в нейронах коры больших полушарий.

Поскольку тело во время сна не проявляет видимой активности, естественно было предположить, что и нейроны должны перейти к состоянию покоя. Однако это предположение не подтвердилось, когда с помощью вживлённых электродов начали регистрировать у спящих нейронную активность различных регионов мозга и отдельных клеток. Во многих областях мозга во время сна было найдено снижение нейронной активности, но оно не превышало и 10% от уровня бодрствования, что было гораздо меньше ожидаемого приверженцами восстановительных теорий. Более того, в т.н. парадоксальной фазе сна многие нейроны были так же активны, как и при расслабленном бодрствовании. Следовательно сон нельзя считать состоянием нейронного покоя.

Сон обнаружен у всех видов млекопитающих, которые, с одной стороны, различаются своей активностью во время бодрствования, а с другой - продолжительностью сна. В связи с этим небезынтересно сравнить общую продолжительность сна и интенсивность обменных процессов у разных видов животных. Если наступление сна зависит от накопления продуктов обмена, то у более активных во время бодрствования животных потребность во сне должна возрастать.

Таблица 16.1

Средняя продолжительность сна у некоторых млекопитающих

Д лительность ежедневного сна Вид

(в часах)

20 Ленивцы

19 Опоссум

18 Броненосец

14 Кошка

Золотистый хомячок

13 Крыса, мышь, суслик

12 Шиншилла, горилла

11 Бобр

10 Ягуар, дикобраз

9 Шимпанзе, павиан, макака

8 Человек, свинья, кролик.

морская свинка

6 Тапир

3 Корова, коза, овца, осёл, слон

2 Лошадь

Как видно из этой таблицы, животные с очень малой интенсивностью обменных процессов и подвижностью (ленивцы) спят дольше, чем гораздо более активные хищники или приматы, и дольше, чем грызуны, с их высоким уровнем обменных процессов. И невозможно объяснить с позиций восстановительной теории, отчего кошки спят 14 часов в сутки, а лошади довольствуются только лишь двумя. Так и люди, более деятельные и энергичные, зачастую обходятся меньшей продолжительностью сна по сравнению с ленивыми.