Когда придумали сон дата
Когда придумали сон дата
Сон — это естественный физиологический процесс пребывания в состоянии с минимальным уровнем мозговой деятельности и пониженной реакцией на окружающий мир, присущий млекопитающим, птицам, рыбам и некоторым другим животным, в том числе насекомым (например, дрозофилам [1] ).
Содержание
Физиология сна
Во сне повышается уровень анаболических процессов и снижается катаболизм.
Сон в норме происходит циклически, примерно каждые 24 часа. Эти циклы называют циркадными ритмами. Они переопределяются каждые сутки, наиболее важным фактором является уровень освещения. От естественного цикла освещённости зависит уровень концентрации специальных фотозависимых белков. Циркадный цикл настроен обычно на длину светового дня. [1] Помимо ночного сна в некоторых культурах существует физиологически обусловленный кратковременный дневной сон — сиеста.
Засыпание
Непосредственно перед сном наступает состояние сонливости, снижения активности мозга, характеризующееся:
Структура сна
Сон — особое состояние сознания человека и животных, включающее в себя ряд стадий, закономерно повторяющихся в течение ночи. Появление этих стадий обусловлено активностью различных структур мозга.
У здорового человека сон начинается с первой стадии медленного сна (Non-REM сон), которая длится 5-10 минут. Затем наступает 2-я стадия, которая продолжается около 20 минут. Ещё 30-45 минут приходится на период 3-4 стадий. После этого спящий снова возвращается во 2-ю стадию медленного сна, после которой возникает первый эпизод быстрого сна, который имеет короткую продолжительность — около 5 минут. Вся эта последовательность называется циклом. Первый цикл имеет длительность 90-100 минут. Затем циклы повторяются, при этом уменьшается доля медленного сна и постепенно нарастает доля быстрого сна (REM сон), последний эпизод которого в отдельных случаях может достигать 1 часа. В среднем, при полноценном здоровом сне отмечается пять полных циклов. Последовательность смены стадий и их длительность удобно представлять в виде гипнограммы, которая наглядно отображает структуру сна пациента.
Медленный сон
Медленный сон (син.: медленноволновой сон, ортодоксальный сон), длится 80-90 минут. Наступает сразу после засыпания.
У здорового человека третья стадия занимает 5-8 % и четвертая стадия ещё около 10-15 % общего времени сна. Первые четыре медленноволновые стадии сна в норме занимают 75—80 % всего периода сна. Предполагают, что медленный сон связан с восстановлением энергозатрат. Исследования показали, что именно фаза медленного сна является ключевой для закрепления осознанных «декларативных» воспоминаний. [5]
Быстрый сон
Быстрый сон (син.: быстроволновой сон, парадоксальный сон, стадия быстрых движений глаз, или сокращённо БДГ-сон, REM-сон). Это — пятая стадия сна, она была открыта в 1953 г. Клейтманом и его аспирантом Асеринским. Быстрый сон следует за медленным и длится 10—15 минут.
На ЭЭГ наблюдаются быстрые колебания электрической активности, близкие по значению к бета-волнам пилообразной волны. В этот период электрическая активность мозга сходна с состоянием бодрствования. Вместе с тем (и это парадоксально!) в этой стадии человек находится в полной неподвижности, вследствие резкого падения мышечного тонуса. Однако глазные яблоки очень часто и периодически совершают быстрые движения под сомкнутыми веками. Существует отчётливая связь между БДГ и сновидениями. Если в это время разбудить спящего, то в 90 % случаев можно услышать рассказ о ярком сновидении.
Электроэнцефалограмма отражает состояние активации и походит скорее на ЭЭГ 1-й стадии сна. Первый эпизод быстрого сна наступает через 70-90 минут от момента засыпания, длится 5-10 минут. По ходу сна длительность последующих эпизодов БДГ-сна нарастает, достигая под утро нескольких десятков минут. У взрослого человека доля REM фазы составляет около 20-25 % общего времени сна. Фаза быстрого сна от цикла к циклу удлиняется, а глубина сна снижается. Быстрый сон прервать труднее, чем медленный, хотя именно быстрый сон ближе к порогу бодрствования. [источник не указан 1313 дней] Прерывание быстрого сна вызывает более тяжёлые нарушения психики по сравнению с нарушениями медленного сна. Часть прерванного быстрого сна должна восполняться в следующих циклах.
Предполагают, что быстрый сон обеспечивает функции психологической защиты, переработку информации, её обмен между сознанием и подсознанием.
Слепым от рождения снятся звуки и ощущения; БДГ у них нет.
«Вегетатика»
Вегетатика, или «вегетативная буря». Усиление секреции гормонов надпочечников, усиление мозгового кровотока, изменение частоты сердечных сокращений, различные формы аритмий, подъёмы и падения артериального давления, изменения паттернов дыхания, эрекция полового члена и клитора.
Нейроанатомия сна
В мозге есть скопления нейронов, возбуждение которых вызывает развитие сна (гипногенные центры). Три вида структур:
Функции сна
Необходимая продолжительность сна
Продолжительность сна обычно составляет 6—8 часов в сутки, но возможны изменения в довольно широких границах (4-10 часов). При нарушениях сна его длительность может составлять от нескольких минут до нескольких суток.
Продолжительность сна у новорожденных, взрослых и пожилых людей составляет 12—16, 6—8 и 4—6 ч в сутки соответственно. Длительность сна менее 5 ч (гипосомния) или нарушение физиологической структуры считаются факторами риска бессонницы.
Сновидения
Последние исследования функциональности сновидений в Университете Хельсинки (рук. проф. en:Pekka Sutola) показали, что REM фаза сна иногда быстро возникает у млекопитающих, а затем они переходят в фазу глубокого сна. Это объясняет, почему эпилептики имеют REM-подобную фазу во время приступа и не в состоянии вспомнить события за несколько часов до приступа. Полнее структура функционирования этой системы ещё не установлена.
Сиеста
Патология сна
При стойких нарушениях сна бывают ситуации, когда необходимо вмешательство врача.
Управление сном
Иногда спящий человек может отдавать себе отчёт в том, что он находится во сне. Такое состояние называется осознанное сновидение.
Физиологические методы регуляции
Для здорового сна необходимо от 4 до 8 часов, но эти цифры достаточно условны. Необходимость в более длительном сне проявляется, например, при большом объёме физической работы. Около трети жизни мы проводим во сне, потому важно сохранять его естественный природный ритм.
Фармакологические средства
Лекарственные средства иногда назначают симптоматически, так же как и седативные препараты. Фармакологическая регуляция сна без назначения врача может быть очень опасна, кроме того, при длительном применении снотворных их эффект уменьшается. Тем не менее, злоупотребление снотворными и успокаивающими препаратами — распространённое и опасное явление в развитых индустриальных странах.
Очень долго, более 100 лет в качестве снотворного средства использовали люминал и другие барбитураты.
Мелатонин является одним из наиболее современных препаратов, на который возлагают большие надежды из-за его физиологичности.
По данным последних исследований, дефицит магния часто приводит к нервозности, раздражительности, а также к бруксизму — непроизвольному скрежету зубами во сне. Также установлено, что магний способствует выработке мелатонина. Тем не менее, магний сам по себе играет самостоятельную роль в создании спокойного, комфортного состояния, снимая стрессы и расслабляя излишне перенапряжённые мышцы. Поэтому приём магния должен быть составной частью любой диетологической программы для улучшения сна.
Электросон
Электросон — метод нейростимулирующей терапии, при котором в результате воздействия на ЦНС пациента импульсным током низкой частоты и малой силы возникает состояние сонливости либо сна. Электросон оказывает транквилизирующee, седативнoe, а также стимулирующее и некоторые другие воздействия и рекомендуется как восстанавливающая процедура при широком спектре расстройств и заболеваний. [6] [7]
История изучения сна
В истории «науки о сне» важную роль сыграли исследования М. М. Манасеиной (1843—1903), ученицы физиолога И. Р. Тарханова. В 1870-х гг. она изучала значение сна для организма на щенках. Анализируя результаты, М.Манасеина пришла к выводу, что сон для организма важнее пищи.
Современные представления о природе сна сформировались во второй половине XX века, после появления методов регистрации биоэлектрической активности головного мозга (электроэнцефалограмма, ЭЭГ), мышц (электромиограмма, ЭМГ) и глаз (электроокулограмма, ЭОГ). Крупным достижением в этой области было открытие в 1950-е гг. Н. Клейтманом, У. Дементом (США) и М. Жуве (Франция) явления «парадоксального сна».
Кроме физиологических особенностей сна изучаются его психологические особенности. Для этого существуют методы субъективной оценки качества сна, к ним относятся, например такие опросники: индекс тяжести сна — шкала, разработанная Ч.Морином для оценки качества сна при инсомнии; опросник содержания мыслей перед сном Глазго разработан К. Харви и К. Эспи для оценки когнитивных руминаций перед сном, мешающих засыпанию при хронической инсомнии.
Сон у животных
Лошади и овцы могут спать стоя или лёжа, однако во сне в положении стоя не проявляется фаза БДГ. Кошки спят около 16 часов в сутки. [8] Китообразные, дельфины и птицы обладают интересной способностью к одностороннему сну. Они спят «наполовину»: с одним бодрствующим полушарием. Спящее и бодрствующее полушария меняются. Эта способность животных, живущих в море, объясняется необходимостью поддерживать дыхание — им требуется всплывать время от времени, чтобы набрать воздух. А бутылконосые дельфины и косатки в первый месяц жизни вообще не нуждаются во сне. [9] У птиц функция одностороннего сна помогает обезопасить себя от врагов.
Жирафы спят на коленях, заворачивая шею вокруг ног; львы лежат на спине, сложив передние лапы на груди, крысы укладываются на бок, а хвост закручивают к голове. Так же спят и лисы. Летучие мыши засыпают, только подвесившись вниз головой. [1]
Холоднокровные животные, вроде ящериц, черепах и рыб тоже спят, хотя ранее считалось что они просто замирают с наступлением ночи. [1]
Птицы так же могут спать сидя, стоя, а некоторые даже на лету или «на плаву»(например, утки). Мигрирующие птицы выработали интересный механизм, который позволяет им спать во время длительных перелетов: каждые 10-15 минут птица залетает в центр стаи и лишь слегка машет крыльями. Она парит на воздушных потоках, которые создает вся стая. Потом птицы меняются местами. [1]
Дыхание во сне
Дыхание во сне существенно изменяется в соответствии с фазой сна.
Как появился восьмичасовой режим сна и почему наши предки спали по два раза за ночь
Восьмичасовой сон – это современное новшество. Представьте, что живёте в 18-ом веке. В 20.30 часов вечера вы надеваете ночной колпак, задуваете свечи, и засыпаете под запах воска и огарка, мягко заполняющего воздух вокруг кровати. Спите несколько часов. В 2:30 ночи просыпаетесь, надеваете пальто и идёте к соседям в гости. Они тоже не спят. Спокойно читают, молятся или занимаются сексом. Потому что до эпохи электричества двухразовый сон за ночь был распространён повсеместно.
В те времена люди спали дважды за ночь, вставали на пару часов среди ночи, а затем отправлялись обратно в постель до рассвета.
Существование двухразового сна за ночь впервые выявил Роджер Экерч (Roger Ekirch), профессор истории из Виргинского университета.
Его исследования обнаружили, что мы не всегда практиковали непрерывный восьмичасовой сон. Для людей привычнее было спанье в два коротких периода за более длительный диапазон ночи, который охватывал около 12 часов. Он делился на промежутки: сначала три-четыре часа сна, затем два-три часа бодрствования и снова сон до утра.
Упоминания о таком распорядке встречаются в литературе, судебных документах и личных записях. Удивительно даже не то, что люди спали в две смены, а невероятная распространённость такого вида ночного отдыха. Это был стандартный, общепринятый способ спать.
«Количество и характер упоминаний свидетельствуют о том, что это был общеизвестный факт», – говорит Экерч.
Например, английский врач писал, что идеальное время для учёбы и размышлений это период между «первым сном» и «вторым сном». Чосер Джеффри в «Кентерберийских рассказах» писал о героине, которая шла спать после «первого сна». И, объясняя причину многодетности в среде рабочего класса, врач 1500-х годов отмечает, что люди обычно занимались сексом после первого сна.
Книга Роджера Экерча «На исходе дня. История ночи» изобилует подобными примерами.
Но что делали люди в эти свободные ночные часы? По большому счёту всё, о чем вы могли подумать.
Большинство оставались в своих спальнях и постелях, иногда читали, нередко молились. Религиозные пособия даже включали особые молитвы, рекомендованные к чтению между двумя периодами сна.
Другие курили, разговаривали с человеком, который делил с ними постель, или занимались сексом. Некоторые проявляли большую активность, навещали соседей.
Как известно, такая практика в итоге изжилась. Экерч связывает изменения с появлением электрического освещения в помещениях и на улицах, а также с популярностью кофеен. Писатель Крейг Кослофский предлагает дальнейшие размышления на эту тему в своей книге «Вечерняя империя» (Evening’s Empire). С распространением уличного освещения ночь перестала быть достоянием преступников и подклассов общества. Этот период стал временем для работы или общения. Бимодальный образец сна в итоге начали воспринимать как нецелесообразную трату нескольких часов времени.
Наука поддерживает записи в исторических книгах. Исследователи провели четырёхнедельный эксперимент, в котором приняли участие 15 мужчин, живущих в условиях с ограниченным световым днём. С ними начало происходить нечто странное. Нагнав недосыпы, – обычное дело для большинства из нас – участники стали просыпаться в середине ночи:
У них наступило по два спанья.
В течение двенадцати часов участники обычно сначала спали около четырёх-пяти часов, затем просыпались и бодрствовали в течение нескольких часов, затем снова спали до утра. В целом они спали не более восьми часов.
Период среди ночи между сегментами сна характеризовался необычайным спокойствием, похожим на медитативное состояние. Это не напоминало ворочание в постели, которое многие из нас испытывали на себе. Участники эксперимента не напрягались и не беспокоились из-за пробуждения, они в это время расслаблялись.
Рассел Фостер (Russell Foster), профессор циркадной нейробиологии в Оксфорде, отмечает, что даже при стандартных моделях сна пробуждение среди ночи – ещё не повод для беспокойства. «Многие люди просыпаются ночью и паникуют. Я объясняю им, что так у них происходит возврат к бимодальному режиму сна», – говорит профессор.
Хотя в статье отмечают, что нет никаких преимуществ в том, чтобы спать два раза за ночь, мне сложно представить, что такая модель сна не возымеет серьёзных последствий для нашего повседневного сознания. Сколько пользы мы могли бы извлечь из нескольких часов «необычайного спокойствия, похожего на медитацию»? В самом деле. Я не применял «бимодальный» сон, но думаю, что многие из нас, включая меня, сталкивались с ним. При безумно загруженном графике мы даже не рассматриваем возможности и преимущества от иного состояния сознания кроме как восьмичасового сна, необходимость в котором вызвана усталостью.
Конечно, мы не можем вернуться к образу жизни «до электрификации» с ранним отходом ко сну и ранним подъёмом. Но, может быть, мы могли бы применить эти знания, чтобы улучшить качество жизни и открыть для себя альтернативные режимы разума и времени.
Это возвращает меня к книге, которой я зачитываюсь в последнее время.
Проглатывание информационного века в один глоток
Если вам интересно почитать больше о современном мире и его воздействии на наш разум, возьмите на вооружение книгу Дугласа Рашкоффа (Douglas Rushkoff) «Шок настоящего: когда всё происходит прямо сейчас» (Present Shock: When Everything Happens Now).
«Дело в том, что время не нейтрально. Часы и минуты не универсальны, а определённы. Некоторые вещи нам легче даются с утра, а другие – по вечерам. Более того, время суток изменяется, исходя из текущего момента в двадцативосьмидневном лунном цикле. В течение одной недели мы более продуктивны ранним утром, а на следующей неделе – днём.
Технологии дают нам возможность игнорировать все эти закоулки и щели времени. Мы можем совершить перелёт через десять часовых поясов. Принять снотворное, чтобы заснуть, когда достигнем места назначения в путешествии, позже выпить препарат от синдрома дефицита внимания, чтобы проснуться на следующее утро.
Наши технологии могут развиваться с той скоростью, с которой мы их придумываем. Но наши тела эволюционировали на протяжении тысячелетий, взаимодействуя с силами и явлениями, которые мы едва осознаём. Мы не просто должны учитывать ритмы организма. тело опирается на сотни, возможно тысячи, различных часов, прислушиваясь, связываясь и синхронизируясь со многими вещами. Человеческие существа не способны к столь стремительному развитию. Наши тела меняются по совсем иной временной шкале».
Но Рашкофф не призывает к тому, чтобы отбросить свои айфоны и отказаться от цифрового образа жизни. Он за то, чтобы выяснить пути содействия технологий для активации нашей биологии:
«Да, мы находимся в хронобиологическом кризисе с депрессиями, суицидами, онкологическими заболеваниями, низкой производительностью труда и социальным дискомфортом в результате того, что злостно нарушаем ритмы, поддерживающие нас живыми и синхронизированными с природой и друг с другом. Но тот факт, что мы учимся, даёт нам возможность превратить кризис в благоприятную возможность. Вместо того, чтобы пытаться переучить организм и привести его в соответствие с искусственными ритмами наших цифровых технологий, мы можем применить технологии и совместить свой образ жизни с собственной физиологией».
Не уверен, что буду придерживаться бимодальной модели сна, но я определённо вижу преимущества от нового понимания времени и попытки жить в соответствии с ним. Время как качество. Продолжительность. Аромат. Один из моих любимых философов 20-го века, Жан Гебсер (Jean Gebser), в 1949 году написал, что в основе кризиса западной цивилизации лежит время. В своём стремлении соответствовать тенденциям мы вовлекаемся во всё происходящее одновременно. Возможно, это неправильный подход. Неправильное отношение к времени. Может быть, нам нужно сделать шаг назад и присутствовать; не подвергаться «потрясению» в цифровую эпоху, что критикует Рашкофф, но присутствовать.
Наш современный кризис с пребыванием «в настоящем» ничем не отличается от дзенского коана о выпивании океана одним глотком. Вы не можете это сделать, если раздробляете время на маленькие кусочки: крошечные тиканья на часах, на электронную почту, уведомления от Facebook и на сообщения, попискивающие на жидкокристаллическом экране. Всего слишком много. Но проблема нашей информационной перегрузки может на самом деле и не в цифровой эпохе, а в режиме измерительного сознания, который мы включаем. Как думаете? И что нам поможет справиться с «потоком»?
Автор Jeremy D. Johnson
По материалам disinfo.
Как возникла наука о сне
Ирина Завалко, Владимир Ковальзон
«Природа» №3, 2014
Об авторах
Ирина Михайловна Завалко — младший научный сотрудник Института медико-биологических проблем РАН. Член молодежного комитета секции сомнологии физиологического общества им. И. П. Павлова, участница программы Европейского общества по исследованию сна. Основные научные интересы связаны с психофизиологическим и клиническим изучением сна.
Владимир Матвеевич Ковальзон — доктор биологических наук, нейрофизиолог, специалист по экспериментальному изучению сна, главный научный сотрудник Института проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН, председатель секции сомнологов физиологического общества им. И. П. Павлова. Занимается общей и экспериментальной сомнологией.
Сомнология — одна из наиболее бурно развивающихся областей нейронаук, изучающая механизмы и функции сна, а также заболевания, связанные с его нарушением [1–4]. Наука эта молодая (в прошлом году ей исполнилось 60 лет), однако сон и сновидения интересовали людей с древнейших времен. О том, как формировалась современная сомнология, и пойдет речь в нашей статье.
Сон всегда ассоциировался с чем-то магическим, а сновидения многие народы считали способом общения с потусторонним миром. В Древней Греции в храмах, посвященных богу врачевания Асклепию, по сновидениям «диагностировали» болезни. Во многих древних культурах сон рассматривался как состояние, промежуточное между жизнью и смертью. Об этом говорят существующие и в настоящее время поверья, согласно которым душа человека во время сна выходит за пределы тела и парит в «мировом космосе», а утром возвращается. Но если разрисовать лицо краской или изменить внешний облик человека, то душа не сможет узнать свое тело и человек умрет [5]. Такие представления опирались на отсутствие у спящего человека реакций на внешние воздействия, а также на нередкие случаи смерти во сне или при пробуждении (в современном понимании — от инфаркта или инсульта).
Асклепий врачует спящего пациента наложением рук. Барельеф, V в. до н. э. Археологический музей Пирея, Греция
О связи сна со смертью упоминается и в древнегреческой мифологии. Так, бог сна Гипнос приходился братом богу смерти Танатосу и перевозчику душ умерших Харону. Такой же взгляд на природу сна отразился и в античной философии. Аристотель в дошедших до нас трактатах говорит о близости сна к состоянию смерти: «. сон же, по-видимому, принадлежит по своей природе к такого рода состояниям, как, например, пограничное между жизнью и не жизнью, и спящий ни не существует вполне, ни существует, ибо состоянию бодрствования жизнь присуща главным образом благодаря ощущению» [6].
Предвестники современной сомнологии
Хотя представление о родстве сна и смерти и задержало его изучение на столетия, еще в Средневековье велись некоторые рассуждения о причинах возникновения сна. В XII в. монахиня Хильдегарда из Бингена считала его сродни потреблению пищи и связывала с грехопадением Адама. В XVII–XVIII вв. причинами сна считали недостаток или избыток каких-либо основополагающих субстанций: недостаток «животного духа», расходующегося при физических нагрузках; нехватку «жизненного эфира», вызываемую утомлением; избыток «нервного духа», выделяемого во время бодрствования мозгом; сгущение крови, препятствующее току «духов», и т. д. [8].
В XIX в. мистические понятия постепенно стали уступать место физиологическим и химическим, но суть менялась не сильно. Приверженцы гемодинамической теории П. Кабанис и И. Мюллер связывали сон с застоем крови в мозге, а К. Бернар, А. Моссо и И. Р. Тарханов — с малокровием. Чешский анатом Я. Пуркинье полагал, что сон вызван приливом крови к нервным центрам, их опуханием, в результате чего проходящие через них волокна теряют проводимость и связь с другими отделами мозга. Выдвигались и еще менее правдоподобные теории. По одной из них, во время сна воспринимающие нейроны втягивают свои окончания, прерывая связь с внешним миром. Единственным, кто пытался доказать свою теорию, был Моссо. Он разместил человека на доске-весах и обнаружил, что при засыпании головной конец весов поднимается, а это свидетельствовало, казалось бы, об оттоке крови от головы. Однако изобретенный им же метод плетизмографии 2 показал, что наблюдаемый при засыпании подъем головной части весов обеспечивается притоком крови в конечности, а опускание при пробуждении — ее оттоком в брюшную полость, а вовсе не к голове. В свою очередь, перемещения массы крови в организме связаны с деятельностью симпатической нервной системы. При засыпании ее тонус снижается (сосуды рук и ног расширяются), а при пробуждении — повышается (сосуды конечностей сужаются) [9].
Следующим важным этапом в развитии сомнологии стало изучение депривации (лишения) сна. Одним из первых ученых такие эксперименты на животных провела наша соотечественница М. М. Манасеина 3 (1843–1903). По ее представлению, сон — необходимый процесс, присущий всем млекопитающим. В экспериментах она не давала спать щенкам, и примерно через пять бессонных суток они погибали. Манасеина подробно описала физиологические изменения в организме и макроанатомические признаки нарушения мозгового кровообращения и дегенерации клеток головного мозга.
Результаты Манасеиной, опубликованные в немецких и французских журналах в 1880–1890-х годах, имели широкий резонанс в европейском научном сообществе и вызвали целый ряд аналогичных работ. В них тоже были выявлены значительные изменения в ткани головного мозга животных после депривации сна. На современном уровне опыты по длительному лишению сна были впервые выполнены лишь в 1983 г., т. е. через 100 лет после Манасеиной, А. Рекшаффеном с сотрудниками. Они использовали методику «карусели», которая позволяла лишать крысу до 90% суточного времени сна. Такие опыты (их продолжает и в настоящее время уже следующее поколение ученых) подтвердили, что длительное лишение сна действительно приводит к гибели животных в течение нескольких недель. Причины тому — катастрофическое разрушение иммунной системы и развитие сепсиса [1].
Примерно в те же годы был описан «центр» сна, что доказывало участие головного мозга в механизмах этого процесса. Во время Первой мировой войны австрийский невролог К. фон Экономо, исследуя мозг больных, умерших от инфекционного летаргического энцефалита, предположил, что в гипоталамусе существуют «центр сна» и «центр бодрствования» [1]. Это предположение подтвердил в 1924 г. швейцарский физиолог В. Р. Гесс в опытах по электрической стимуляции таламуса и гипоталамуса: раздражение таламуса слабым током вызывало у кошки сон, а более сильным — возбуждение. Работы Гесса по функциональной организации промежуточного мозга были удостоены Нобелевской премии в 1949 г.
Рождение современной сомнологии
Несмотря на блестящие работы Манасеиной, в начале XX в. сон как важный процесс, заслуживающий изучения ничуть не меньше, чем бодрствование, все еще не был признан. Так, великий физиолог И. П. Павлов продолжал считать сон «состоянием разлитого коркового торможения». Надо сказать, что такое чисто интуитивное понимание природы сна не расходится с новейшими экспериментальными данными, но только в отношении медленноволновой фазы [1].
Среди пионеров изучения сна в «доэлектроэнцефалографическую эру» необходимо отметить Н. Клейтмана, уроженца Кишинева, волею судьбы оказавшегося в США в годы Первой мировой войны. Его работа по изучению последствий депривации сна на себе самом поразила в свое время самого Павлова! Клейтман увлекся проблемой сна в то время, когда эта тема, кажется, еще никого не интересовала. В вышедшей в 1939 г. энциклопедической монографии Sleep and Wakefulness («Сон и бодрствование») он впервые сформулировал концепцию существования «основного цикла покоя — активности». Эта гипотеза (автор считал ее своим крупнейшим научным достижением), намного опередившая время, в последние десятилетия получила многочисленные подтверждения в исследованиях на людях и экспериментах на животных. Сейчас концепция Клейтмана составляет основу одного из наиболее плодотворных и бурно развивающихся направлений в психофизиологии — изучении внутрисуточных биоритмов человека. Теперь можно считать доказанным, что помимо 25-часового, «циркадианного», всю нашу жизнь пронизывает полуторачасовой «диурнальный» ритм, определяющий днем чередование сонливости и бодрости, голода и жажды, а ночью — смену медленного и быстрого сна.
В России и СССР пионером в изучении физиологии сна был ученик Павлова, основатель ростовской школы физиологов Н. А. Рожанский. В 1913 г. он защитил в Санкт-Петербурге диссертацию «Материалы к физиологии сна», ставшую результатом экспериментов на собаках. В ней и в дальнейших публикациях он высказал новое представление о бодрствовании и сне как о сложнейших биологических рефлексах «с эффектом либо разлитого понижения порогов раздражения при бодрствовании, либо разлитого торможения, т. е. повышения порогов раздражения в сонном состоянии». Рожанский был также пионером в изучении сна птиц. На основе собственных экспериментов и работ своих сотрудников он пришел к выводу, что существуют отдельно центр сна и центр бодрствования, расположенные в подкорково-стволовой части мозга, так как эти рефлексы сохраняются и у бесполушарных птиц [11]. Необходимо отметить также забытую, но недавно обнаруженную И. Н. Пигаревым работу К. М. Быкова. Он вместе с коллективом сотрудников провел в 30-х годах обширное (к сожалению, долгое время остававшееся неизвестным) исследование последствий депривации сна у собак [12].
Развитие сомнологии тормозилось отсутствием метода, позволяющего изучать сон. О том, спит человек или нет, удавалось судить лишь по косвенным признакам (позе, изменению частоты пульса и дыхания, температуре тела), а определить глубину сна, не разбудив спящего, было невозможно. По той же причине состояние естественного сна ошибочно принимали за нечто сходное с гипнозом, комой, зимней и летней спячкой (гибернацией).
Основой для объективной регистрации сна и ключевым событием в истории всех нейронаук стало изобретение в 1928 г. немецким психиатром Г. Бергером метода регистрации биопотенциалов головного мозга — электроэнцефалографии. Однако вначале открытие восприняли с большим недоверием, поскольку потенциалы эти имеют столь малую амплитуду, что их можно легко спутать с помехами, регистрируемыми примитивным тогда оборудованием. Поэтому метод Бергера признали лишь через несколько лет (в 1934 г.), когда известные физиологи Э. Эдриан и Б. Мэтьюс подтвердили его результаты.
Бергер впервые описал различия в электроэнцефалографических ритмах бодрствующего и спящего человека, что стало переломной точкой в развитии сомнологии. Объективным изучением сна заинтересовались американские ученые из Гарвардского и Чикагского университетов. В 1937–1939 гг. был опубликован ряд статей, описывающих основные феномены сна, такие как «сонные веретена» и дельта-волны. В 1937 г. А. Лумис, Е. Харви и Дж. Хобард впервые обратили внимание на непостоянство электроэнцефалографической картины сна и создали первую классификацию его стадий. Много позднее (в 1976 г.) важность объективного изучения подтвердила и М. Карскадон, впервые четко показав расхождение реальной продолжительности сна с субъективными ощущениями пациентов.
Появление электроэнцефалографии привело к целому ряду открытий в изучении сна. В 1937 г. Ф. Бремер в Брюсселе в знаменитых опытах на изолированном мозге кошки показал, что при перерезке на более низком уровне (когда связи между большей частью ствола и полушариями головного мозга остаются незатронутыми) сохраняется чередование картин сна и бодрствования, а на более высоком — мозг впадает в состояние «беспробудного» сна (на самом деле — комы, см. рис.).
Первая запись сна с быстрыми движениями глаз у человека — 10-секундный отрезок [15]. Сверху вниз: RV — электроокулограмма (ЭОГ) вертикальное отведение от правого глаза; Resp. — дыхание; RH — ЭОГ, горизонтальное отведение от правого глаза; 6:12 a. m. — отметка времени; Body Motility — двигательная активность тела; RF — правая лобная электроэнцефалограмма (ЭЭГ). Калибровка: 200 мкВ для ЭОГ, 50 мкВ для ЭЭГ
Изначально эти работы были ошибочно интерпретированы — мозг засыпает из-за снижения притока импульсов от органов чувств. Объяснить истинную причину наступления сна у кошек Бремера помогли опыты Дж. Моруцци и Х. Мэгуна, выполненные в 1949 г. Они подтвердили, что переход от сна к бодрствованию проявляется десинхронизацией (электрическая активность мозга меняется от высокоамплитудных низкочастотных ритмов глубокого сна к низкоамплитудным быстрым ритмам при бодрствовании), которая запускается определенной структурой, расположенной в стволе головного мозга, — ретикулярной формацией. В последующих работах выяснилось, что, хотя эта структура активируется афферентными стимулами (от органов чувств), ее повреждение приводит к непрерывному глубокому сну (коме, как в исследовании Бремера). Так была открыта ретикулярная восходящая активирующая система — специальная структура, отвечающая за поддержание бодрствования. Вначале она считалась диффузной, но, по данным современной сомнологии, представляет собой десяток конкретных скоплений тел нервных клеток («центров бодрствования», которые находятся «внутри» системы восходящей активации), выделяющих различные химические передатчики [1–4].
Открытие быстрого сна
К середине XX в. многие физиологи полагали, что вопросы феноменологии и механизма сна в основном уже разгаданы. О цикличности ночного сна они не догадывались, так как из-за экономии бумаги электроэнцефалограммы во время сна записывались либо в начале ночи, либо урывками на протяжении немногих минут несколько раз за ночь. Да и перспектива бодрствовать всю ночь, регистрируя сон испытуемого, мало кого привлекала. Однако во второй половине XX в. произошло еще одно великое событие в сомнологии: была обнаружена (и в последующем интерпретирована как отдельное функциональное состояние) фаза быстрого сна.
Наш коллега И. Н. Пигарев говорит: «Не столь уж важно, кто совершил то или иное открытие первым; гораздо важнее, кто совершил его последним!». Открытие Американского континента, например, как теперь хорошо известно, происходило на протяжении веков неоднократно и до, и после Колумба. Последним в ряду «первооткрывателей» был Америго Веспуччи — в честь него эта часть света и названа.
Эта аналогия полностью относится и к истории открытия быстрого сна. Подобное состояние наблюдалось неоднократно у животных, в том числе у людей. Такими «первооткрывателями», интуитивно чувствующими, что «внутри» сна есть особые периоды, которые у домашних животных сопровождаются выраженными мышечными подергиваниями, а у людей — переживанием ярких, эмоционально окрашенных сновидений, были римский поэт Лукреций (I в. до н. э.), французский врач Ж. Фернель (1554), итальянский натурфилософ Ф. Фонтана (1765) и др. Однако их разрозненные наблюдения оставались вне поля зрения натурфилософов, врачей и вообще европейской читающей публики, которая явно или неявно находилась под влиянием аристотелевских представлений о сне как о маргинальном и пассивном состоянии (см. также: [13]).
Особую роль в открытии быстрого сна в ХХ в. сыграли советские исследователи М. П. Денисова и Н. Л. Фигурин. В 1926 г. они впервые описали у детей (в возрасте от двух месяцев до двух лет) движения глазных яблок каждые 50 минут, учащенное дыхание и сниженную общую двигательную активность [14]. Работа эта заинтересовала профессора физиологии Чикагского университета Клейтмана. Он упомянул о ней в своей монографии 1939 г., а через много лет, в начале 1950-х годов, после появления первых электроэнцефалографов, поручил своему аспиранту Ю. Азеринскому проверить эти данные.
Сначала Азеринский пытался зарегистрировать движения глаз у собственного сына с помощью кинокамеры, но ее стрекотание мешало тому спать. Тогда он разработал новый метод для регистрации движений глаз (электроокулографию, ЭОГ) и исследовал ночной сон детей и взрослых. Метод регистрации движений глаз позволил исследователям отделить быстрые движения глаз от медленных, присущих засыпанию. В основе работ лежала гипотеза Клейтмана, согласно которой движения глаз помогут отличить поверхностный сон от глубокого. Сами Азеринский и Клейтман интерпретировали полученные результаты в своей знаменитой статье, вышедшей в свет в 1953 г. [15].
Интересно, что Клейтман, отличавшийся исключительной научной добросовестностью, вначале не поверил Азеринскому и заподозрил, что тот «подгоняет» свои результаты под рабочую гипотезу! Он привел в лабораторию свою дочь, записал у нее ЭЭГ и ЭОГ во время ночного сна и убедился, что быстрые движения глаз действительно периодически появляются [15].
Однако это еще не было открытием нового состояния — лишь обнаружением периодически возникающих вспышек необычных движений глаз у некоторых испытуемых (не было ясно даже, у всех ли!) во время ночного сна. Открытие сна с быстрыми движениями глаз произошло через несколько лет, и связано оно с именем другого аспиранта Клейтмана, В. Демента. Именно он впервые непрерывно записал электроэнцефалограммы сна 33 человек в течение всей ночи. На основании таких регистраций было установлено, что после засыпания электроэнцефалографические признаки постепенно изменяются в сторону глубокого сна, но примерно через час-полтора возникает первый эпизод сна с быстрыми движениями глаз. Затем такие циклы повторяются несколько раз в течение ночи, и длительность их составляет в среднем 90–100 мин. Продолжительность этих эпизодов и интенсивность быстрых движений глаз нарастают от вечера к утру.
Таким образом, были описаны все основные характеристики ночного сна человека. За последующие полвека бурного развития сомнологии убедительно показано, что эти закономерности присущи абсолютно всем людям на Земле, без единого исключения, и не зависят от возраста, пола, расы, индивидуальных физиологических и психологических характеристик. По наличию движений глаз Клейтман, Азеринский и Демент расценили описанное ими состояние как поверхностный сон и назвали его stage 1 REM (англ. rapid eye movement), т. е. стадия дремоты с быстрыми движениями глаз.
Эти исследователи также были первыми, кто связал такой сон со сновидениями. На эту мысль их натолкнула нерегулярная частота дыхания и сердечного ритма, которую они наблюдали в этом состоянии. Для проверки своего предположения они будили испытуемых и спрашивали, видели ли они сны. Оказалось, что если человека будить из состояния сна с быстрыми движениями глаз, то он обычно описывает красочные эмоционально-насыщенные сюжетные истории. А при пробуждениях из сна без быстрых движений глаз такие ответы были редкостью. Иногда испытуемый рассказывал о неярких, неэмоциональных видениях.
По-видимому, первым, кто адекватно описал быстрый сон у подопытных животных, был Р. Клауэ, аспирант известного немецкого нейрофизиолога А. Корнмюллера. Еще перед Второй мировой войной, в 1937 г., он опубликовал на немецком языке статью с результатами (полученными с помощью игольчатых электродов) электрической активности головного мозга и мышц шеи при естественном сне подопытных кошек. Клауэ описал две стадии сна и назвал их «стадия 1» (легкий сон, сопровождаемый медленными волнами в ЭЭГ и снижением мышечного тонуса) и «стадия 2 (глубокий сон с уплощенной ЭЭГ, исчезновением мышечного тонуса и подергиванием конечностей).
Ничего не зная о работе Клауэ, советский нейрофизиолог Л. Р. Цкипуридзе (к сожалению, безвременно умерший), ученик главы грузинской физиологической школы И. С. Бериташвили, описал стадии «спокойного» и «беспокойного» сна по ЭЭГ и поведению подопытных кошек [16]. Лишь через полвека текст этой пионерной статьи был переведен на английский язык, однако найти ее в Интернете нам не удалось.
Демент ничего не знал о работе Клауэ, а тем более о работе Цкипуридзе и не владел методикой вживления хронических внутримозговых электродов подопытным животным. Тем не менее, он тоже попытался записать ЭЭГ кошки с помощью игольчатых электродов, воткнутых в скальп. Однако записать ЭЭГ у бодрствующей кошки таким методом оказалось невозможно из-за мощной мышечной активности, «маскирующей» более слабую электрическую активность коры мозга. Но когда кошка засыпала, мышечная активность спадала, и ЭЭГ становилась видна. Так Дементу удалось показать, что периоды уплощения ЭЭГ и «дергания» глазных яблок регулярно появляются и во сне кошек и сочетаются с подергиваниями лап и вибрисс. Однако Демент не придал достаточного значения полному исчезновению электромиограммы (ЭМГ) в этом состоянии и не смог правильно оценить пороги пробуждения у испытуемых-добровольцев и подопытных кошек, отчего продолжал считать открытую им стадию «легким», поверхностным сном. Они с Клейтманом называли ее также «эмергентной» (внезапно возникающей) стадией 1, в отличие от «нисходящей» стадии 1, закономерно возникающей в начале сна [17].
Известны и некоторые другие авторы, описавшие эпизоды уплощения ЭЭГ у спящих кошек, но расценившие их как периоды кратковременного пробуждения. Среди таких исследователей — американский физиолог А. Дж. Дербишир с соавторами (1936) и, что еще удивительнее, группа швейцарских исследователей (1953), в которую входили сын нобелевского лауреата В. Гесса Р. Гесс-младший и будущий основатель и первый президент Европейского общества по изучению сна В. Кёлла!
В 1959 г. Жуве вместе со своими сотрудниками опубликовал небольшую статью на французском языке, в которой описал мышечную атонию у кошек, сопровождающую периоды сна с уплощенной ЭЭГ и быстрыми движениями глаз. Таким образом, была выявлена необходимость регистрировать мышечную активность — последнюю из трех составляющих, обязательных для разделения бодрствования и различных фаз и стадий сна. Сейчас при полисомнографии (регистрации сна) регистрируют электроэнцефалограмму (ЭЭГ), электроокулограмму (ЭОГ) и электромиограмму (ЭМГ).
Все первооткрыватели быстрого сна в ХХ в. столкнулись с полным непониманием и неприятием их результатов со стороны не только рядовых, но и выдающихся коллег-нейрофизиологов. Было хорошо известно, что быстрые низкоамплитудные ритмы в ЭЭГ — это бодрствование, а большие медленные волны — сон. Если десинхронизация возникает во время сна — это означает кратковременное пробуждение. Открытие быстрого сна противоречило концепции восходящей ретикулярной активирующей системы, только недавно воспринятой всеми нейрофизиологами, и означало полный крах всех старых идей относительно пассивной природы сна. Никто не мог ни понять, ни принять новой революционной парадигмы. Так, работа Клауэ не была отмечена ни Бремером в Бельгии, ни будущим нобелевским лауреатом Гессом в Швейцарии, ни Моруцци в Италии, ни Мэгуном в США. И вообще никем из исследователей мозга того времени!
Демент долго не мог опубликовать свою работу на кошке. Его сотрудник (Демент в мемуарах не приводит его фамилии) отказался от соавторства в статье, пять научных журналов последовательно отвергали рукопись. Наконец, выдающийся невролог Г. Джаспер, оценив результаты клейтмановского аспиранта, принял статью без рецензии, на свой страх и риск, как главный редактор журнала EEG and Clinical Neurophysiology (вряд ли такой поступок был бы возможен в наши дни!). А когда Жуве показал свои записи Бремеру, тот высмеял его, заявив, что у него «плавает» усиление электроэнцифалографа! Лишь на Лионском симпозиуме, состоявшемся в 1963 г., был достигнут «консенсус» между крупнейшими американскими и европейскими специалистами относительно открытия, сделанного Дементом в США и Жуве во Франции несколькими годами ранее. К тому времени феномен быстрого сна получил независимые подтверждения в лабораториях Дж. Эвартца и будущего нобелевского лауреата Д. Хьюбела.
Жуве в одной из своих статей писал, что над всеми американскими нейрофизиологами тогда довлели догматы психоанализа, т. е. идея Фрейда об «охранительной» роли сновидений, препятствующих преждевременному пробуждению. Эта ложная идея не давала возможности непредвзято взглянуть на реальную картину «сна со сновидениями». Продолжая эту мысль, можно сказать, что над всеми сомнологами (до Жуве) довлели аристотелевские догматы, и Манасеина, по всей видимости, была первой, а сам Жуве — последним, кто сделал шаг к освобождению от них. Поэтому Жуве по праву считается крупнейшим сомнологом второй половины ХХ в.
Сегодня сомнология, несмотря на свою непродолжительную историю, имеет большое количество направлений и сфер изучения. Она включает не только фундаментальные аспекты исследований в области физиологии, нейрохимии, генетики сна и суточных (циркадианных) ритмов, но и практические. Знания, полученные в исследованиях ритма «сон — бодрствование», активно применяются для планирования графиков рабочих смен и расписаний перелетов; должны также привлекаться для решений вопросов об исчислении времени (отмене или введении перевода часов на летнее время, изменении часовых поясов и т. д.) [18].
Отдельная область — медицина сна — занимается диагностикой и лечением всех его расстройств. К ним, помимо широко известных инсомнии (бессонницы) и снохождения (одного из видов так называемых парасомний), относятся периодические движения конечностей во сне, синдром «беспокойных ног», нарушения циркадианных ритмов и поведения в фазе быстрого сна; гиперсомния (повышенная дневная сонливость), а также апноэ — синдром остановок дыхания, часто сопровождающийся храпом. Об этом заболевании и пойдет речь в нашей следующей статье.
Литература
1. Ковальзон В. М. Основы сомнологии. Физиология и нейрохимия цикла бодрствование — сон. М., 2011.
2. Ковальзон В. М. Центральные механизмы регуляции цикла бодрствование — сон // Физиология человека. 2011. Т. 37. № 4. С. 124.
3. Петров А. М., Гиниатуллин А. Р. Нейробиология сна: современный взгляд: Учебное пособие. Казань, 2012.
4. Ковальзон В. М. Мозг и сон: от нейронов — к молекулам // Журн. высш. нервн. деят. 2013. Т. 62. № 1. С. 48.
5. Фрэзер Дж. Золотая ветвь: исследование магии и религии / Пер. с англ. М. К. Рыклина. М., 2001.
6. Аристотель. О возникновении животных / Пер. В. В. Карпова. М.; Л., 1940. С. 192.
7. Лысенко В. Г. Сон и сновидение как состояния сознания: Упанишады и Шанкара.
8. Борбели А. Тайна сна / Пер. В. М. Ковальзона. М., 1989.
9. Вейн А. М. Три трети жизни. М., 1979.
10. Лежандр Р., Пьерон А. Исследование потребности во сне после продолжительного бодрствования // Физиология сна. М., 1928. С. 113–123.
11. Буриков А. А. Механизмы сна и бодрствования (как и зачем спит мозг?) // Когановские чтения. Ростов-на-Дону, 2012.
12. Быков К. М. Изменения в организме животного при длительном лишении сна. Избранные произведения. Т. 3. М., 1958. С. 63–98.
13. Жуве М. Замок снов / Пер. В. М. Ковальзона. Фрязино, 2006.
14. Ковров Г. В. К вопросу об истории открытия быстрого сна // Актуальные вопросы сомнологии: Тезисы докладов. М., 2000. С. 48.
15. Aserinsky E., Kleitman N. Regularly occurring periods of eye motility, and concomitant phenomena, during sleep // Science. 1953. V. 118. P. 273–274.
16. Цкипуридзе Л. Р. Электрическая деятельность коры больших полушарий нормальной кошки во время естественного сна // Труды Института физиологии им. И. С. Бериташвили АН ГССР. 1950. Т. 8. С. 209–225.
17. Dement W. C. The paradox of sleep: the early years // Archives Italiennes de Biologie. 2004. V. 142. P. 333–345.
18. Ковальзон В. М., Дорохов В. Б. По поводу нового исчисления времени // Природа. 2012. № 7. С. 65–66.
19. Siegel J. M. REM sleep // Principles and Practice of Sleep Medicine / Eds M. H. Kryger, T. Roth, W. C. Dement. St. Louis, 2011. P. 92–111.
1 Термины «медленный» и «быстрый» сон имеют около десятка пар синонимов (медленноволновый — быстроволновый; обычный, ортодоксальный — парадоксальный; сон без быстрых движений глаз — сон с быстрыми движениями глаз; телэнцефалический — ромбэнцефалический; спокойный — активированный и т. д.). Единой общепринятой англоязычной терминологии пока не выработано. Здесь мы используем парные русскоязычные термины, рекомендованные основателем отечественной «медицины сна» и физиологии сна человека А. М. Вейном.
2 Плетизмография — регистрация изменений объема части тела (головы или конечностей), связанных с изменениями количества крови, поступающей в обследуемый участок в ритме сердечной деятельности.
3 Подробнее см.: Ковальзон В. М. Забытый основатель биохимии и сомнологии // Природа. 2012. № 5. С. 85–89 (PDF, 5 Мб).
4 Подробнее см.: Ковальзон В. М. Поиски «гормона сна» // Природа. 1983. № 4. С. 13–21 (DjVu, 4,4 Мб).
5 См. также: Ковальзон В. М. Необычайные приключения в мире сна и сновидений // Природа. 2000. № 1. С. 12–20 (DjVu, 4,2 Мб).