Физиология сна
Согласно определению специалистов, сон — это естественное физиологическое состояние человека, характеризующееся цикличностью, периодичностью, относительным уменьшением уровня физической и психической активности, отсутствием сознания и снижением реакции на внешние стимулы. Следует разграничивать сон и другие сноподобные состояния, такие как анабиоз, кома, наркоз и т. д.
Здоровый физиологический сон обеспечивает отдых организма, играет важную роль в метаболических (обменных) процессах, синтезе белков и нейронов, способствует переработке и запоминанию информации, восстановлению иммунитета и других жизненно важных функций.
Лишение сна на период времени свыше 4 суток приводит к возникновению галлюцинаций, паранойе и другим психическим расстройствам. При длительном недостатке сна организм часто непроизвольно «отключается» на короткие промежутки времени (длительностью 2–3 секунды).
Обменные процессы во сне характеризуются повышением анаболизма и снижением катаболизма. Термин «обменные процессы» обозначает в медицине совокупность физических, химических и физиологических процессов превращения веществ и энергии в живых организмах, а также обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой. Все происходящие в организме преобразования вещества и энергии объединены общим названием — метаболизм.
Метаболизм подразделяется на два процесса: анаболизм (синтез органических веществ и накопление энергии) и катаболизм (расщепление сложных молекул до более простых веществ с образованием энергии). Эти процессы тесно взаимосвязаны, и нарушение их естественного баланса ведет к развитию различных заболеваний, таких как, например, ожирение, гипертоническая болезнь или сахарный диабет.
Еще одна важная функция ночного сна заключается в обеспечении адаптации человека к изменению освещенности в зависимости от времени суток. Циклы сна и бодрствования определяются уровнем двух различных гормонов: мелатонина и кортизола — «гормона стресса», вырабатываемого надпочечниками. К моменту пробуждения содержание кортизола достигает своего пика.
Согласно последним биологическим исследованиям, за наш здоровый сон ночью и активность днем отвечает также особая железа внутренней секреции, расположенная в головном мозге, — эпифиз, или шишковидное тело, которое является частью фотонейроэндокринной системы. Свет оказывает блокирующее влияние на его активность, а темнота — стимулирующее.
Данные этих исследований были экспериментально подтверждены во время военных операций, проводившихся британским Министерством обороны.
Для того чтобы солдаты находились в состоянии бодрствования в течение 36 часов, им выдавались специальные очки. Микроскопические оптические волокна, вставленные в стекла, постоянно создавали кольцо яркого белого света со спектром, идентичным восходу солнца, вокруг края сетчатки глаз солдат. Опрос испытуемых показал, что практически никто из них в течение заданного времени не ощущал сонливости!
Эпифиз здорового взрослого человека имеет массу немногим более 100 мг. Это небольшое образование вырабатывает мелатонин и серотонин. Деятельность эпифиза имеет четко выраженный суточный ритм: ночью синтезируется мелатонин, днем — серотонин. Циклическое действие этих гормонов позволяет организму ориентироваться и приспосабливаться к смене дня и ночи.
Мелатонин вырабатывается шишковидной железой из серотонина, который, в свою очередь, синтезируется организмом из аминокислоты — триптофана. Серотонин часто называют «гормоном счастья» — его секреция вызывает чувство эйфории, а недостаток проявляется депрессиями, быстрой утомляемостью и повышением болевой чувствительности.
Молекулы серотонина действуют в тесной связи с молекулами другого гормона — адреналина, который так же, как и кортизол, вырабатывается надпочечниками. При недостаточной выработке серотонина возникают так называемые адреналовые реакции: беспричинная тревога и паника, вегетативные кризы и, как следствие, заболевания сердечно-сосудистой системы. Содержание всех этих гормонов в крови во время сна меняется в зависимости от его продолжительности и фаз, о которых будет рассказано ниже.
Помимо ночного сна в некоторых культурах существует физиологически обусловленный кратковременный дневной сон — сиеста, но мы здесь не будем подробно касаться этой темы, а рассмотрим структуру обычного 8 часового ночного сна.
Здоровый физиологический сон состоит из нескольких стадий: 1-й фазы (засыпание), 2-й фазы (поверхностный сон), 3-й и 4-й фазы («медленный» сон) и 5-й фазы, во время которой обычно и появляются сновидения («быстрый» сон). Доскональное исследование различных фаз сна стало возможным в 30-е годы прошлого столетия, когда был изобретен прибор для регистрации биоэлектрической активности головного мозга.
Клетки нашего мозга называются нейронами. Они генерируют слабые электрические импульсы. Запись этих импульсов представляет собой очень сложную картину волн разной частоты и амплитуды и называется электроэнцефалограммой (ЭЭГ).
Чтобы получить электроэнцефалограмму, к голове пациента прикрепляют электроды, улавливающие мозговые импульсы. Поскольку величина разности потенциалов, генерируемых мозгом, очень мала и определяется единицами микровольт, то, чтобы записать эти колебания, их нужно предварительно усилить, для чего используются электронные усилители. Усиленные колебания записываются при помощи автоматического регистрирующего устройства — осциллографа. Приборы, специально разработанные для записи электроэнцефалограмм и объединяющие в одном комплексе усилители и осциллографы, называются электроэнцефалографами.
При оценке ЭЭГ учитываются формы волн, их амплитуда, частота и временные соотношения. У здорового человека в состоянии покоя преобладают два основных типа волн: альфа- и бета-волны. Во сне регистрируются также дельта-волны.
Состоянию сна предшествует процесс засыпания, характеризующийся ощущением сонливости, расслаблением мышц, снижением уровня сознания, уменьшением чувствительности сенсорных систем, урежением частоты сердечных сокращений и снижением секреторной деятельности желез. На электроэнцефалограмме пациента в это время регистрируется постепенное исчезновение альфа-ритма, наблюдаемого в состоянии бодрствования.
Во время 2-й фазы сна ЭЭГ регистрирует чередование низкоамплитудных волн и кратковременных вспышек активности. В 3-й фазе отмечается наличие высокоамплитудных медленных волн, иногда сочетающихся со вспышками активности, характерными для 2-й фазы. В 4-й фазе не менее половины времени доминируют высокоамплитудные медленные волны. 5-я фаза, называемая также БДГ-сном, или парадоксальным сном, характеризуется наличием на ЭЭГ низковольтных высокочастотных волн с отдельными всплесками альфа-волн (таких же, как в состоянии бодрствования). В этой фазе сна активизируются мышцы, отвечающие за движения глазных яблок, и у спящего человека происходят быстрые согласованные движения глаз за сомкнутыми веками во всех направлениях.
В течение одной ночи человек обычно проходит через 4–6 циклов сна, состоящих из различных стадий, для которых характерно определенное количество и чередование соответствующих фаз. Один такой цикл длится приблизительно 90 минут. Суммарная длительность фаз быстрого сна у взрослых людей составляет примерно 20–25 % от общей продолжительности сна, 3–5 % приходится на 1-ю фазу, 50–60 % — на 2-ю и 10–20 % — на 3-ю и 4-ю. В младенческом и старческом возрасте 4-я фаза сна практически отсутствует.
Во время сна с БДГ наблюдаются различные модификации физиологических и метаболических процессов: частота пульса и дыхания, а также кровяное давление подвергаются значительным колебаниям, а температура мозга, потребление кислорода и общая активность нервных клеток возрастает. Мышечный тонус в целом очень низкий.
Фазы глубокого сна относительно непродолжительны, но жизненно необходимы нашему организму для полноценного отдыха и восстановления. В это время значительно снижаются скорость метаболических процессов и напряжение мускулатуры, уменьшаются температура тела и головного мозга, частота сердечных сокращений и дыхания. Храпящие люди с СОАС зачастую так и не достигают этого состояния, так как постоянно пробуждаются в результате сигналов тревоги, посылаемых дыхательным центром. Это ведет к развитию у них различных заболеваний и ухудшению самочувствия в дневное время.
Синдром обструктивного апноэ сна является одним из видов нарушений сна, или диссомний, как принято называть данные расстройства в медицинской практике. Согласно статистике, те или иные нарушения сна беспокоят около 40 % людей во всем мире, и половина из них нуждается в специальной диагностике и лечении. Очень часто у человека диагностируется не одно, а сразу два или более нарушений. Такой симптом, как храп, может указывать на наличие сбоев в работе центральной нервной системы, которым очень часто сопутствуют различные расстройства сна.
