Сон, представление о механизме (И.П.Павлов, П.К.Анохин, современные представления).

Сон — 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).

• Кроме того, словом «сон» называют последовательность образов (формируемых в фазу т. н. «быстрого сна»), которые человек может помнить (см. также сновидение).
• Физиологически обычный сон отличается от других, похожих на него состояний — анабиоза (т. н. «спячки» у животных), гипнотического сна, комы, обморока, летаргического сна.

Самые выдающиеся открытия в этой области принадлежат академику И.П. Павлову , когда он занимался исследованием собак. В процессе изучения жизнедеятельности этих животных ученый пришел к открытию того факта, что собачий  сон  - «захватившее, поглотившее мозг торможение» (И.П. Павлов ). Вообще в мозгу любого животного (и человека, разумеется, тоже) работают два процесса — возбуждение и торможение. Мозговые клетки или активизируются для выполнения определенной работы, или же, затормаживаются, чтобы данное действие не произошло. Игра этих двух процессов, в сущности, и составляет основу всей нашей психической деятельности. А торможение — это наиважнейшая функция мозга. В соответствии со своим учением о высшей нервной деятельности И. П.  Павлов  рассматривал  сон  как разлитое корковое торможение, считая, что внутреннее торможение и сна по физико-химической основе представляют собой один и тот же процесс.  Павлов  установил, что физиологический  механизм   сна  контролируется корой больших полушарий головного мозга (высший отдел нервной системы), которая управляет всеми процессами в организме. Кора больших полушарий состоит из нервных клеток, задача которых состоит в фиксировании и ответе на любые сигналы-раздражители, исходящие из внешней среды или непосредственно из организма. Информация «собранная» всеми органами чувств обрабатывается клетками коры головного мозга. Посредством нейрональной связи командные сигналы из коры посылаются во все органы, заставляя их реагировать в режиме применимом к ситуации.  Павлов  назвал эту способность клеток коры головного мозга  – высокой реактивностью. Нагрузки, испытываемые нервными клетками очень высоки, поэтому наступает момент, когда усталость начинает превалировать над возбуждением. Поэтому срабатывает реакция защиты клеток от переутомления и разрушения – процесс торможения деятельности клеток. Процесс торможения, по аналогии с процессом возбуждения, не возникает одновременно  во всей массе нервных клеток. Он возникает фрагментарно и переходит с одних участков коры головного мозга на другие, т.е. торможение и возбуждение регулярно, в периоде, сменяют друг друга. Если возбуждение одного участка коры перестает уравновешивать торможение другого (клетки устали), то процесс торможения распространяется на всю кору и нижерасположенные отделы головного мозга. Это объяснение физиологического  механизма   сна .

Одна из попыток создания единой теории   сна  была предпринята П. К.  Анохиным  . Состояние сна он представлял как результат проявления целостной деятельности организма, строго координирующей корковые и подкорковые структуры в единую функциональную систему. В своей гипотезе П. К.  Анохин  исходил из того, что гипоталамические “центры  сна ” находятся под тоническим угнетающим влиянием со стороны коры больших полушарий. Именно поэтому при ослаблении этого влияния вследствие снижения рабочего тонуса корковых клеток (“активный сон” по Павлову) гипоталамические структуры как бы “высвобождаются” и определяют всю ту сложную картину перераспределения вегетативных компонентов, которая характерна для состояния сна. При этом гипоталамические центры оказывают угнетающее влияние на восходящую активирующую систему, прекращая доступ в кору всего комплекса активирующих воздействий (и наступает “пассивный сон” по Павлову). Эти взаимодействия представляются циклическими, поэтому состояние сна может быть вызвано искусственно (или в результате патологического процесса) воздействием на любую часть этого цикла.

В качестве иллюстрации этой гипотезы рассматривается сон новорожденного — поскольку в коре еще не имеется достаточно зрелых элементов для активного нисходящего тормозного влияния на уже значительно созревшие гипоталамические структуры, основным состоянием новорожденного является состояние сна. Причиной пробуждения является голод — возбуждаемые “голодной” кровью гипоталамические структуры реципрокно затормаживают “центры сна”, устраняя их угнетающее влияние на активирующие системы, и ребенок просыпается. После насыщения восстанавливаются прежние соотношения, и ребенок снова засыпает.

       В настоящее время после открытия целого ряда активирующих и синхронизирующих структур мозга, а также многочисленных пептидов и нейротрансмиттеров (см. далее), участвующих в регуляции цикла “сон—бодрствование”, эта схема наполняется новым содержанием.

Гипоталамические центры за счет связей с лимбическими структурами мозга могут оказывать восходящие активирующие влияния на кору мозга при отсутствии влияний ретикулярной формации ствола мозга. Эти   механизмы  составляют корково-под-корковую теорию  сна  (П.К. Анохин ), которая позволила объяснить все виды  сна  и его расстройства. Она исходит из того, что состояние сна связано с важнейшим механизмом - снижением восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на кору мозга. Сон бескорковых животных и новорожденных детей объясняется слабой выраженностью нисходящих влияний лобной коры на гипоталамические центры сна, которые при этих условиях находятся в активном состоянии и оказывают тормозное действие на нейроны ретикулярной формации ствола мозга.

ЕДИНЫЙ ПРОЦЕСС ИЛИ РАЗЛИЧНЫЕ СОСТОЯНИЯ?

       В 1953 г. Е. Азеринский и Н. Клейтман открыли феномен “быстрого” сна, и тем самым — новую эру в изучении сна. Если раньше пассивные и активные теории регуляции сна рассматривали бодрствование как состояние, противоположное сну, а сон сам по себе считался единым феноменом, то теперь идея монолитного сна оказалась разрушенной и стали изучаться механизмы как медленного, так и быстрого сна. В итоге в настоящее время регуляторные процессы медленного сна связываются со структурами промежуточного мозга, а быстрого сна — главным образом со стволовыми структурами моста.

       В 1960–1970 гг. М. Жуве, основываясь на обширных исследованиях с пересечениями и повреждениями мозга, а также фармакологических и нейроанатомических данных, предложил моноаминергическую теорию регуляции цикла “сон—бодрствование”, согласно которой медленный и быстрый сон связаны с активностью различных групп моноаминергических нейронов — в регуляцию медленного сна включены серотонинергические нейроны комплекса шва, в то время как норадренергические нейроны ответственны за наступление быстрого сна. Впоследствии было показано участие различных нейротрансмиттеров в регуляции медленного и быстрого сна. В табл. 13.1 представлены эти данные .

Различие механизмов медленного и быстрого сна подтверждается также и в нейрогуморальных концепциях сна, основоположником которых является А. Пьерон. Еще в начале текущего столетия, на основании результатов своих экспериментов на собаках, у которых сон вызывался введением спинномозговой жидкости других собак, лишенных сна в течение нескольких суток, А. Пьерон предположил, что наступление сна связано с накоплением в организме определенных веществ (гипнотоксинов). Впоследствии “фактор сна” многочисленные исследователи выделяли из спинномозговой жидкости, крови и мочи различных животных, и с каждым годом увеличивался список обнаруженных в организме веществ, связанных со сном. В табл. 13.2 представлены все пептиды, изучавшиеся на предмет влияния на сон. Р. Друкер-Колин и Н. Мерчант-Нэнси , суммировав полученные данные, объясняют обилие этих веществ тем, что все они действуют через посредство какого-то еще неизвестного механизма, ответственного за наступление сна, а единственного фактора сна в понимании А. Пьерона реально не существует.  Ко всем перечисленным веществам нужно добавить мелатонин, который выделяется эпифизом только ночью и также играет важную роль в поддержании сна (о механизме действия различных групп веществ на сон см. обзор ).

       Таким образом, результаты обширных нейрофизиологических, нейрохимических и нейрогуморальных исследований свидетельствуют не только о сложности и многообразии взаимодействия различных факторов в регуляции цикла “сон—бодрствование”, но и о различии механизмов медленного и быстрого сна.