Анатомия человека. Медицинский сайт.

То, что сон - естественный, необходимый для нормальной жизнедеятельности, циклический процесс - факт очевидный.

Вопросы физиологии сна можно рассматривать адекватно реальному явлению только в аспектах процессов клеточного масса - и энергообмена, рекреации и естественной биоритмики с весьма жестко запрограммированным (впрочем, как и многие другие ритмические процессы жизнедеятельности - питание, дыхание и др.) физиологическим механизмом.

Акт сна характеризуется принятием удобной позы, чаще всего, положения лежа, когда максимально расслаблена двигательная мышечная система, и отключением или снижением активности систем внешней рецепции - закрываются глаза, снижается порог слухового восприятия и тактильной чувствительности. Тем не менее, внутренние системы организма продолжают работать и исправно выполняют свои функции дыхания, кровообращения, пищеварения. Работает и центральная нервная система, регулирующая эти функции на уровне подсознания. В коре головного мозга также не наблюдается тотального торможения и, хотя часть нейронов коры снижает среднюю частоту разрядов, обнаруживаются фрагментарные группы нейронов, повышающие свою активность. Получается так, что организм во время сна исключает функции общения с внешним миром, приостанавливая работу аппаратов внешней рецепции и моторики, и сосредотачивается на своих внутренних проблемах, компенсируя затраченные за период внешней активности ферменты, медиаторы и другие биологически значимые вещества в "отдыхающих" биоструктурах.

Однако роль сигнальной афферентации от органов чувств в механизмах организации сна не столь однозначна. Известны нейрофизиологические опыты с разрушением всех путей, связывающих с мозгом органы чувств (глаза, уши, обонятельные луковицы и др.), но не приводивших подопытное животное к состоянию сна. Тем не менее, при разрушении ретикулярной формации ствола мозга и сохранении в целости путей поступления информации от органов чувств животные погружались в сон. Кроме того, немало материалов накоплено по химической и гуморальной регуляции сна, в том числе и эксперименты с перекрестным кровообращением у собак. В этих опытах одному из животных производили раздражение определенных структур мозга, вызывающих сон. Вторая собака также засыпала, хотя никаких нервных связей между животными не было и снотворное действие могло оказать только какое-то вещество перенесенное с кровью. В настоящее время к основным гипногенным веществам относят синаптические медиаторы - серотонин, ацетилхолин, гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК). В физиологии описаны эксперименты, в которых лишь наложение кристалла ацетилхолина на некоторые структуры ствола мозга или гипоталамуса вызывали поведенческие и электроэнцефалографические признаки сна.

Все вышесказанное свидетельствует о наличии в организме устойчивого алгоритма организации цикла "сон-бодрствование", включающего определенные афферентно-эфферентные взаимодействия структур мозга в совокупности с выделением специфического набора медиаторов. Этот алгоритм может, по сути, быть запущен активизацией любого из своих звеньев под воздействием, как внутренних метаболических факторов, так и факторов окружающей среды. Однако всегда существует алгоритм нормы, как наиболее адекватная для каждого вида живых организмов последовательность процессов и действий. Любой алгоритм событий предполагает наличие первичного запускающего звена или сигнала. Для человека таким звеном, несмотря на все экспериментальные "за" и "против", как мне представляется, является система внешней рецепции и, в первую очередь, орган зрения. В данном случае орган зрения нельзя отождествлять лишь непосредственно с оптической системой глаза. Это совокупный орган, включающий как непосредственно глазное яблоко, так и глазодвигательный мышечный аппарат, веки, слезные железы и другие элементы со всей системой афферентно-эфферентных взаимосвязей, обеспечивающих прямую и обратную рецепторные функции.

При таком ракурсе рассмотрения, в вышеприведенных опытах по разрушению всех путей, связывающих органы чувств с мозгом, принципиально не могло быть достигнуто естественное состояние сна, поскольку нормальный метаболизм при отсутствии эфферентации в этих органах прекращался и действия синаптических медиаторов связанных с развитием утомления сенсорных систем, а, следовательно, и потребности сна не могло возникнуть. Иначе говоря, эти эксперименты не корректны для исключения определяющей роли органов чувств в механизмах сна. Есть достаточно оснований полагать, что истощение ресурсов рецепторного аппарата и связанных с ним нейронных сетей, а также накопление метаболитов в этих структурах служит сигналом к прекращению периода бодрствования. Начинают "слипаться" глаза, появляется зевота, теряется мысль собеседника и т. д. Доминирующим становится желание спать. Эта реакция отражает, прежде всего, торможение на уровнях реализации прямой и обратной функций аппарата внешней рецепции и взаимодействия этого аппарата с речевой моторикой, иначе говоря, происходит торможение функций сознания и мышления.
Известно, что светочувствительные клетки сетчатки воспринимают зрительный образ только при непрерывном движении глазного яблока. Если исключить это перемещение, то зрительное восприятие пропадает. Этот факт свидетельствует о том, что кооперация зрительных клеток, отреагировавшая возбуждением на образ объекта, после этого должна перейти в фазу восстановления, а за счет смещения глазного яблока сигнал возбуждения от наблюдаемого образа передает другая кооперация светочувствительных клеток, дублирующая первую, и т.д. При длительном восприятии одного и того же объекта ресурс всех воспринимающих его дублирующих коопераций светочувствительных клеток и объединяющих их нейронных сетей зрительного анализатора истощается и наступает ощущение утомления и сонливости, ослабевает внимание к наблюдаемому объекту. Если произвести смену объекта наблюдения или изменить окружающую обстановку, а еще лучше перейти к выполнению других действий, то состояние бодрствования сразу восстанавливается, так как в работу включаются другие "свежие" кооперации светочувствительных клеток и нейронов. Из этого, во-первых, следует, что непрерывные движения глазного яблока, как, кстати, и периодическое моргание, являются необходимыми физиологическими механизмами активной деятельности зрительной рецепции, во-вторых, то, что локальные утомления рецепторных клеточных коопераций зрительного анализатора, как наиболее информационно емкого канала восприятия окружающей среды, на определенном этапе переходят в фазу генерализованного утомления, которое компенсируется организмом в состоянии сна.

Аналогичные эффекты локального утомления рецепторно-нейронных ансамблей могут происходить и в системах других органов чувств, наиболее значимыми из которых являются системы слухового и тактильного восприятия. Монотонная музыка или речь, мягкие поглаживания тела - это хорошо известные снотворные приемы.
Итак, сон служит необходимым механизмом подготовки к адекватному активному взаимодействию организма с окружающим Миром. Но, возникает естественный вопрос, за счет каких пусковых факторов наступает обратный переход от сна к бодрствованию? Почему и когда организм пробуждается? Нейрофизиологические исследования сна в различных его стадиях ответа на эти вопросы не дают. Результаты многочисленных попыток установить пусковые механизмы переходов "бодрствование - сон - бодрствование" широко отражены в специальной литературе и углубляться в их анализ здесь не имеет смысла.

Обратим внимание на несколько иную сторону данной проблемы. Засыпая, как уже говорилось выше, организм принимает наиболее удобную позу, максимально разгружающую опорно-двигательный аппарат и приводящую к релаксации двигательной мускулатуры. Если учесть, что мышцы в норме составляют порядка 35-40 % массы тела человека, и если даже не все они полностью расслаблены во время сна, тем не менее, их большая часть пребывает этот период в состоянии гиподинамии. Известно, что нарушения нервно-мышечной передачи возбуждения развиваются за счет истощения запасов медиаторов в синапсах намного раньше утомления самих мышц. В условиях нормальной физиологической нагрузки человека в процессе бодрствования ситуация с недостатком синаптических медиаторов вряд ли может возникнуть. Поэтому, видимо, релаксация двигательной мускулатуры при переходе ко сну необходима, прежде всего, не собственно для мышечной ткани, а для устранения афферентации от мышечных групп в кору головного мозга или, точнее, в нейронные сети целостной памяти и служит механизмом торможения активности функции сознания. Это торможение, вызываемое произвольным действием принятия удобной позы, дополняет генерализованное торможение систем внешней рецепции при переходе бодрствование - сон. Но, в состоянии гиподинамии мышечная система (35-40% массы тела) может находиться лишь некоторый ограниченный период времени, поскольку в ней происходят многочисленные метаболические процессы. К примеру, во время сна увеличивается содержание в крови гормона роста, свободных жирных кислот, кортизола, существенно снижается содержание глюкозы и т.д. Для нормального гомеостазиса организма необходима двигательная активность мышечной системы и, по-видимому, именно эта физиологическая потребность в коррекции состояния метаболизма в мышечных тканях на определенном этапе сна приводит к произвольной активации моторной активности, запускающей пробуждение всей системы сознания.
Следует заметить, что спонтанные двигательные акты возникают во время сна, не приводя к пробуждению. Это обычное переворачивание с боку на бок, подтягивание или распрямление ног и пр. Запись ночных движений - аутография - показала, что их активность циклична, увеличивается во второй половине сна и практически совпадает с периодом быстрого сна. Такие частичные двигательные акты во время сна рефлекторно компенсируют метаболический дисбаланс, связанный с застойными явлениями в отдельных мышечных группах, но не способны пробудить всю систему сознания, находящуюся еще в некомпенсированном состоянии. При зимней спячке некоторых млекопитающих животных метаболические процессы тормозятся за счет снижения температуры тела.

Итак, "бодрствование-сон" - это естественный циклический процесс активности и рекреации. Переход "бодрствование-сон" запускается рефлекторно генерализованным торможением систем внешней рецепции при произвольной мышечной релаксации, а переход "сон-бодрствование" - активизацией спонтанной моторики мышечной ткани при достижении содержания в ней продуктов обмена определенного порога вследствие происходящих метаболических процессов в условиях гиподинамии спящего организма.