Газета "Пятое Измерение" / Сон

Сон составляет примерно одну треть нашей жизни. При недостатке сна даже здоровые люди становятся вялыми, медлительными и безинициативными. Известно, что люди и животные гораздо легче переносят отсутствие воды и пищи, чем постоянное лишение сна. Сон ничем нельзя ни заменить, ни компенсировать. Потребность в нем индивидуальна и значительно меняется с возрастом. Многочисленные исследования показывают, что вполне достаточно 6,5 - 7,5 часов, однако, 1-2% человечества необходим 10-ти часовой отдых, а примерно такому же количеству достаточно 5 часов в сутки.

В 1957 году Демент и Клейтман предложили набор критериев для классификации фаз сна. Информационный центр исследований мозга UCLA финансировал проект по разработке единого руководства по классификации фаз сна.
Для стандартной классификации фаз сна требуется одновременная запись 3-х параметров: мозговых волн (ЭЭГ), движений глаз (ЭОГ) и мышечного тонуса. Каждый из них обычно регистрировался прибором, напоминающим стандартный детектор лжи. Прибор вычерчивал кривую физиологических данных несколькими чернильными самописцами на движущемся бумажном полотне. (Рис. 1)
Когда вы, расслабившись, лежите в постели и готовитесь ко сну, то даже если вы ещё бодрствуете, на вашей ЭЭГ будет регистрироваться альфа-ритм (практически непрерывный); ваша ЭОГ (электроокулограмма) будет показывать подрагивание век и отдельные быстрые движения глаз, и, наконец, ваша ЭМГ (электромускулограмма) покажет наличие мышечного тонуса. Если же вам тяжело расслабиться, альфа-ритм зарегистрирован не будет, или будет прерывистым. Зато ЭМГ покажет высокую степень мышечного напряжения. Это состояние называется "фаза W". Интересно то, что несмотря на "бодрствовование" и в субъективном, и в физиологическом смысле этого слова, испытуемые нередко рассказывают о живейших грезах, переживаемых ими в состоянии умственной активности, - "фаза W".
Полежав некоторое время в тихой, затемненной комнате, вы начнете погружаться в дремоту. Ваше субъективное сонное состояние объективно регистрируется благодаря изменению характера ваших мозговых волн. Ваш ранее непрерывный альфа-ритм постепенно разбивается на все укорачивающиеся серии альфа-волн.
Когда альфа-волны будут появляться всплесками, занимая лишь половину временного периода, фиксируют начало сна как такового. Это 1-я фаза сна: дремота, погружение в сон, состояние неглубокого сна.
В этот момент ЭОГ зафиксирует медленные движения глаз (МДГ), мышечный тонус будет на более низком уровне, а, проснувшись в этот период, вы сможете рассказать о "гипнагогической" (ведущей ко сну) череде образов, которые могут быть крайне живыми и причудливыми. Обычно, фаза 1 длится всего несколько минут, после чего изменение показаний ЭЭГ обозначит переход в следующую фазу.
Далее возникает фаза 2. На ЭЭГ это отмечается появлением высокоамплитудных медленных волн, называемых "К-комплексами", и волн частотой 12-14 гц, называемых "веретена сна". Ваша ЭОГ будет в основном регистрировать небольшие движения глаз, а ЭМГ - некоторое понижение мышечного тонуса. Сообщение о ментальной активности на этой фазе имеют менее причудливую и более рациональную направленность, чем в фазе 1. После пробуждения из фазы 2 вы можете вспомнить длительные и яркие сны.
Высокоамплитудные медленные волны называются дельта-волнами. Когда, по крайней мере, 20 процентов временного периода будет заполнено дельта-волнами (1-2 гц), отмечают начало фазы 3.
Эта медленноволновая активность обычно нарастает до тех пор, пока она не возобладает в вашей ЭЭГ. Когда дельта-волны займут 50 процентов на вашей ЭЭГ, фаза 3 перейдет в фазу 4 - глубокий сон.
Фазы 3 и 4 обычно объединяются под общим названием "дельта-сон". Во время дельта-сна ЭОГ не регистрирует движений глаз, мышечный тонус бывает обычно низким, хотя может быть и сравнительно высоким в тех случаях, когда спящий говорит или ходит в своем сновидении. Воспоминания, остающиеся от дельта-сна, обычно бывают скудными, отрывочными и больше напоминают размышления, чем грезы.
По прошествии примерно полутора часов пофазовое развитие сна поворачивает вспять, и вы проходите по циклу обратно 3-ю, 2-ю и снова 1-ю фазу. (Рис. 2)
Когда вы пересечете границу между 2-й и 1-й фазами, ЭМГ не обнаружит никакой активности, показывая тем самым, что ваш мышечный тонус достиг низшего возможного уровня; ЭОГ зарегистрирует возникновение движений глаз - вначале редких, но постепенно учащающихся. В это время вы видите сон, находясь в состоянии так называемого "БДГ-сна". Это состояние называется также "парадоксальный сон", или "активный сон", в противоположность НБДГ-сну, называемому "спокойным сном". Разбуженные во время БДГ-сна с легкостью вспоминают живые, яркие, предельно насыщенные сновидения.
После того, как БДГ-сон, длящийся обычно 5-15 минут, завершится, спящий проходит весь цикл снова, видя яркие сны ещё 3-4 раза за ночь, с двумя существенными изменениями.
Первое - это сокращение дельта-сна (фаз 3 и 4) с каждым новым циклом. Позже, после 2-го или 3-го БДГ-сна, дельта-сон не возобновляется вовсе.
Другое изменение состоит в том, что каждый следующий период БДГ-сна длиннее, чем предыдущий. Если первый БДГ-период длится 5-15 минут, то следующий занимает уже 30-40 минут. В то время как БДГ-периоды удлинняются, интервалы между ними сокращаются - от 90 минут, характерных до начала ночи, до 20-30 минут поздним утром.
Знание того, что БДГ-периоды становятся длиннеё и чаще в течение ночи, имеет огромную практическую важность для сновидящих: из 7 часов непрерывного сна 50 процентов ваших снов придется на последние 2 часа. Проспав лишний час, вы практически весь этот час будете видеть сны. Так что, если вы практикуете "жизнь-в-сновидении", - спите подольше.

Более полувека назад немецкий психиатр Ганс Бергер, изучая электрическую активность головного мозга человека, впервые обнаружил слабые колебания с частотой около 10 колебаний в секунду и назвал их альфа-волнами. Мощность этих электрических импульсов составляет всего около 30 миллионных долей вольта. Таким образом был открыт альфа-ритм, наиболее четкий образец всех упорядоченных проявлений - паттернов электрической активности мозга. Через 25 лет изучение этих еле заметных волн выросло в новый раздел науки, называемый электроэнцефалографией (ЭЭГ).
Важно, что альфа-волны наблюдаются лишь у человека!
В 1968 г. американскому исследователю Д. Коэну удалось зафиксировать вокруг головы человека слабые колебания магнитных полей, возникающих одновременно с колебаниями электрических биопотенциалов мозга. Он назвал полученную запись магнитоэнцефалогаммой (МЭГ). Колебания в магнитоэнцефалограмме по частоте совпадают с преобладающим ритмом электроэнцефалограммы - альфа-ритмом.
Грей Уолтер еще в 1953 г. предположил, что "чувствительность мозга к электрическим воздействиям могла бы обеспечить связь с некоторым началом, пронизывающим все вокруг нас"! В 1960 г. д-р Кёниг заметил, что длина волны электромагнитных колебаний с частотой альфа-ритма оказывается весьма близкой к длине окружности Земного шара и частоте резонансных колебаний в системе "Земля-ионосфера".
Колебания альфа-ритма и другие электромагнитные проявления мозговой деятельности отображают сложные психо-физиологические процессы в мозге. Характер альфа-ритма является врожденным и, вероятно, наследственным. Грей Уолтер и американский психолог Уоррен Мак-Каллок высказали достаточно обоснованную гипотезу о том, что альфа-ритм характеризует процесс внутреннего "сканирования" мысленных образов при сосредоточении внимания на какой-нибудь проблеме. Наблюдается, например, любопытное совпадение между частотой альфа-волн и периодом инерции зрительного восприятия (примерно 0.1 секунды).
Когда мы закрываем глаза, наши альфа-ритмы усиливаются и приобретают характер длинных рядов синусоидальных колебаний. У большинства людей альфа-волны исчезают, когда они открывают глаза и перед ними возникает та или иная реальная картина. Когда мы начинаем испытывать сонливость, на электроэнцефалограмме прежде всего наблюдается уменьшение интенсивности альфа-волн, свойственных состоянию бодрствования, и их постепенное замещение тэта-ритмами. У спокойно спящего человека доминируют медленные дельта-волны, хотя во время сна могут возникать несколько периодов появления быстрых колебаний - веретенообразных групп волн сигма-ритма с частотой около 14 циклов в секунду - спящий видит сны. Здесь следует отметить, что у большинства людей время сна и ослабления альфа-ритмов соответствует ночному времени суток.
Характер альфа-ритма сугубо индивидуален. Исследования, проведенные Греем Уолтером, показали, что у большинства людей, имеющих четко выраженный альфа-ритм, преобладает способность к абстрактному мышлению. У незначительной группы испытуемых обнаруживается полное отсутствие альфа-ритмов даже при закрытых глазах. Эти люди свободно мыслят зрительными образами, однако испытывают трудности в решении проблем абстрактного характера.
Другая особенность - ограничения, наложенные частотой альфа-ритмов на быстроту наших сенсорных и психических реакций. Частота альфа-ритмов варьируется у разных людей от 8 до 13 циклов в секунду. Более быстрый ритм, как утверждает Грей Уолтер, гарантирует большую оперативность решений и действий.
Альфа-ритм, безусловно, связан с формами мышления, с процессами абстрактного мышления и контроля - того, что мы называем волей. Действие механизмов сознательного контроля может быть зарегистрировано в виде электрических и магнитных вихрей, проносящихся через мозг человека, в первую очередь - как колебания альфа-ритмов. В мозгу животных регистрируют лишь изолированные и нерегулярные элементы этих высших функций. Таким образом, механизмы мозга обнаруживают глубокое различие между человеком и даже человекообразной обезьяной.

Исследуя электромагнитные поля в сферическом слое, ограниченном поверхностью Земли и нижней ионосферой, Шуман в 1952 г. сначала теоретически предсказал, а затем экспериментально подтвердил существование естественных резонансов в полости "Земля-ионосфера". Предсказанные им резонансные частоты соответствуют так называемым "стоячим волнам" в тонком сферическом волноводе "Земля-ионосфера", и длина волны для электромагнитных колебаний основного резонанса близка к длине окружности земного шара.
В дневные часы Шуманом и Кёнигом были зарегистрированы одиночные "серии" колебаний с частотой 9 Гц, обычно длившиеся 0.3-3 сек, реже до 30 сек.
Наибольшей интенсивности резонансные колебания в системе "Земля-ионосфера" достигают днем. Ночью резонансные свойства слабее выражены, так как возрастает утечка низкочастотных электромагнитных волн сквозь ионосферу, имеющую в это время пониженную электронную концентрацию.
Причиной возбуждения электромагнитных колебаний на резонансных частотах, определяемых формой и размерами Земли, служат разряды атмосферного электричества - молнии, вызываемые всей совокупностью гроз на земном шаре - примерно, 100 разрядов в секунду.
На близость основной резонансной частоты земного шара и альфа-ритма мозга человека в 1960 г. обратили внимание Кёниг и его сотрудники. Они сопоставляли время реакции человека на оптический сигнал в периоды, когда увеличивалась напряженность поля основной частоты резонатора "Земля-ионосфера" (8 Гц), и в периоды, когда отмечались нерегулярные колебания в диапазоне частот 2-6 Гц. Такие массовые исследования проводились ежедневно. Оказалось, что при увеличении напряженности поля основной частоты время реакции человека, составлявшее в среднем около 250 мс, достоверно уменьшается на 20 мс, а при наличии нерегулярных колебаний 2-6 Гц - увеличивается на 15 мс. Позже эти исследования были проверены и воспроизведены в США в 1968-71 гг. Полученные результаты с полной определенностью подтверждают тесную взаимосвязь альфа-ритмов и шумановских резонансов.
Ночью, особенно между 2 и 4 часами, у бодрствующих людей отмечается замедленность в действиях, увеличивается число ошибок при решении арифметических задач. Но мы уже отмечали, что именно в ночные часы существенно уменьшается напряженность поля шумановских резонансов и что процессы абстрактного мышления, по-видимому, связаны с альфа-ритмами мозга человека.

У людей и животных сон и бодрствование ритмично сменяют друг друга. О том, насколько сон необходим для жизнедеятельности организма, можно судить хотя бы по тому, что полное лишение сна люди и животные переносят гораздо тяжелее, чем голодание, и очень скоро гибнут. Был поставлен специальный опыт: одних собак полностью лишили сна, а других - пищи. Первые погибли на 5-ый день, а вторые были живы и после двадцати пяти дневного голодания.
Что же такое сон? Почему так велика потребность в нём?
В начале XX века французские исследователи Р. Лежандр и А. Пьерон поставили опыты, из которых сделали вывод: причина сна - накопление в крови в течение дня гипнотоксина, или "яда сна". Швейцарский физиолог В. Гесс в 1931 году выдвинул предположение о том, что существует особый "центр сна", так как в его опытах раздражение определённых участков мозга вызывало сон. Но очень многие наблюдения противоречили этим теориям. Так, например, сросшиеся близнецы, организмы которых обладали общим кровотоком, могли спать в разное время.
В советской науке признание получило учение о сне, разработанное И. П. Павловым, суть которого в следующем: важнейшее биологическое свойство клеток мозга - высокая реактивность (способность отвечать на малейшие раздражения) - имеет и обратную сторону: корковые клетки чрезвычайно хрупки и быстро утомляются. В качестве средства самозащиты, предохраняющего эти нежные клетки от истощения и разрушения, выступает нервный процесс - торможение, задерживающее их деятельность.
Во время этого внешне пассивного состояния торможения - именно только внешнее, ибо в это самое время внутри клетки совершаются активные процессы обмена веществ - клетки мозга восстанавливают нормальный состав, набирают силы для дальнейшей активной работы.
Часть мозга, управляющая сном, называется "ретикулярной формацией центрального ядра мозгового ствола". Нейроны этой части мозга оказывают воздействие на всю центральную нервную систему. Эти нейроны выделяют специальные химические вещества - так называемые "нейротрансмиттеры", которые способны управлять состояниями человека. В частности, вызывающий сон "нейротрансмиттер" называется серотонин. Другие вызывающие сон вещества обнаружены в крови, моче, цереброспинальной жидкости и мозговой ткани.
Во время глубокого сна у детей повышается выработка гормона роста. В это время также происходят восстановительные процессы и заменяются мертвые клетки. Во время быстрого сна полностью расслабляются постуральные мышцы.
Человек, бодрствующий долгое время, проходит периоды сильной усталости, но может преодолевать их и продолжать функционировать без сна. Однако люди, в течение долгого времени лишенные сна, становятся все более дезориентированными и утомленными ментально и физически. После примерно 10 дней полного отсутствия сна наступает смерть.
Мы спим не только потому, что наше тело нуждается в отдыхе. Для этого достаточно было бы просто полежать. На самом деле в течение сна тело регулярно шевелится, чтобы предотвратить затекание мышц. Если мы не спим несколько дней подряд, автоматические процессы в нашем организме могут продолжать функционировать достаточно ровно. Видимо, мозг также способен адаптироваться к периодам без сна, длящимся 2-3 дня. Но со временем недостаток сна приводит к раздражительности, галлюцинациям и помешательству.
Мозг во время сна не отдыхает. Некоторые нейроны, правда, дезактивируются при этом, но зато в дело вступают другие. Деятельность мозга продолжается.
Полагают, что одна из функций сна - позволить произойти переменам в мозгу, чтобы включились механизмы обучения и запоминания. Кроме того, кажется, что наши ощущения физической усталости создаются мозгом ввиду его нежелания продолжать управлять телом.
Швейцарец Карл Густав Юнг считал, что в состоянии бодрствования подсознание воспринимает, интерпретирует события и опыт и учится по ним, а во время сна сообщает это "внутреннее" знание сознанию посредством системы простых визуальных образов.
Биолог-теоретик Френсис Крик, который совместно с Джеймсом Д. Уотсоном открыл в 1953 году двойную спиральную структуру ДНК, занимается исследованием мозга. Он предполагает, что человеческий мозг и компьютеры могут действовать схожим образом в организации информации. При перегруженности данными они реагируют тем, что выстраивают "псевдопамять", составленную из реальных единиц памяти. Мозг может использовать псевдопамять - сны - как способ уменьшения перегрузки памяти.
Тем не менее, случаи, когда подсознание "помогает" решать во сне некоторые проблемы, остаются без объяснений. Химик Ф.А. Кекуле, который открыл химическую структуру бензола, однажды вечером лег спать в состоянии беспокойства, так как не мог решить проблему молекулярной структуры бензола. Ему приснилась змея с хвостом во рту - древний образ, согласно К.Г.Юнгу, обнаруживаемый в мифологиях всего мира, в том числе и в древнеегипетской мифологии. После этого он доказал, что молекулярная структура бензола является кольцом.
Некоторые психологи сравнивают мозг с компьютером, выполняющим задачи в соответствии с набором программ. Перепрограммирование может осуществляться в момент, когда компьютер не занят своими повседневными задачами - то есть ночью, в состоянии покоя. Во сне приток новой информации в мозг значительно падает, поэтому сон - это время, когда мозг может пересмотреть новую информацию и перепрограммировать себя соответствующим образом.
Эти идеи, впрочем, являются лишь гипотезами. По мере продолжения исследования мозга могут быть открыты и функции сна.

Расследование

Сон