Суточный ритм большинства людей состоит из 8 часов сна и 16 часов бодрствования. Но такой ритм приобретённая в течение жизни привычка. Известно, что Джон Кеннеди в перерывах между заседаниями конгресса уединялся в тихой комнате, чтобы поспать 15 минут. В тоже время его коллеги политики стимулировали себя черным кофе, сигаретами, крепкими напитками. Эффект был поражающим: Кеннеди возвращался бодрым и до конца заседания сохранял силы, тогда как остальные буквально валились с ног. Некоторые известные люди вообще приучали себя спать по 5-6 часов в сутки, оставаясь бодрыми, например, Наполеон Бонапарт, Черчилль, Томас Эдисон, Гете, Шиллер, Бехтерев.
Иные люди ставили рекорды выживания без сна. Радиоведущий из Нью-Йорка 33-летний Питер Трипп восемь суток вещал в эфире; на третьи сутки он стал эмоционально нестабилен, затем у него начались галлюцинации и паранойя. Однако, отоспавшись, Питер прожил до 73 лет, но стал более раздражительным и подавленным.
В Книгу рекордов Гиннеса попал 17-летний американец Рэнди Гарднер, который в 1963 году провёл без сна 264 часа 30 минут, то есть 11 суток, в эксперименте под руководством исследователей из Стэндфордского университета. Но после стал сердитым и угрюмым, не мог сосредоточиться, а вскоре у него начались галлюцинации и паранойя, как у Триппа.
Итак, всё живое нуждается во сне, как в перемене образа жизни. Даже растения спят. Исследования показали, что ветви и листья берёз обвисали ночью «Наши результаты показывают, что всё дерево опускается ночью». Это может служить признаком сна растений. Ещё Чарльз Дарвин отметил, что ночью движение листьев и стеблей растений похоже на сон.
Раньше считалось, что сон это просто полный отдых организма, позволяющий ему восстановить силы, израсходованные в период бодрствования, что это лишь состояние покоя, при котором ослабляются и замедляются все функции тела. Но всесторонние и глубокие исследования организма, и особенно головного мозга спящих людей и животных показали, что этот период жизни не просто отдых и покой, и сегодня на вопрос «зачем нужен сон» навряд ли кто-то даст полный и исчерпывающий ответ.
Фото из личного архива автора.
Учёных интересовал вопрос, что в организме нуждается во сне как отдыхе, что, собственно, отдыхает, какие органы и системы. Сначала полагали, что во сне нуждается мускулатура костей (скелета), но выяснилось, что она может отдыхать и без сна, сон как таковой ей не нужен.
В дальнейшем выяснилось, что во сне в организме животных и людей вообще ничего не отдыхает. И действительно, во сне сердце по-прежнему работает, перекачивая кровь по всему телу, лёгкие дышат, снабжая кровь кислородом и выводя углекислый газ, желудок и кишечник переваривают остатки пищи, почки, печень и все другие органы и системы выполняют свою работу, а триллионы клеток во всем теле, в том числе в костях и мускулах, делятся, умирают, ведут обмен в своей жизнедеятельности и продолжают жить своей жизнью, то есть тоже не отдыхают, как это принято понимать.
Также и деятельность мозга во сне не прекращается, это просто иное состояние, когда мозг вовсе не отдыхает, а продолжает работать с какой-то периодической активностью. Распространённое в прошлом представление о том, что сон необходим для «отдыха» нейронов головного мозга и характеризуется снижением их активности, исследованиями не подтвердилось. Во время сна в целом не происходит уменьшения средней частоты активности нейронов по сравнению с состоянием спокойного бодрствования. В быстром же сне спонтанная активность нейронов может быть выше, чем в бодрствовании.
Сон не связан с отгораживанием от внешнего мира, а с особым механизмом, действующем внутри головного мозга. Во время сна снижается активность сознания, тормозятся реакции на сильные раздражители, уряжается частота сердечных сокращений, дыхание становится редким и поверхностным, снижается интенсивность обмена веществ и температура, работа желудочно-кишечного тракта, а также изменяется электрическая активность головного мозга.
Таким образом, вопрос сводится к следующему: зачем всё-таки нужен сон, в котором человек проводит одну треть своей жизни? Ведь как биологическое явление сон не имеет смысла: во сне могут напасть и убить; во сне мы бездействуем, мы беспомощны, сон как бы выключает нас из жизни. Но поскольку сон возник вместе с жизнью на Земле, значит для этого есть серьёзные основания.
Фазы сна
Сон сложное, циклическое, до сих пор не вполне ясное состояние человека и животных. Это было установлено, когда к голове спящего человека стали применять электроэнцефалографию (ЭЭГ). Электроэнцефалография метод исследования, при котором электрические потенциалы, возникающие в коре головного мозга, регистрируются прибором и фиксируются на бумажной ленте.
Прибор состоит из электродов, закрепляемых на голове человека; они улавливают электрические импульсы, возникающие в мозге, и передают их на компьютер в виде волн, которые отличаются по частоте и амплитуде. Такая электроэнцефалография позволяет выявить изменения, происходящие в головном мозге, но почему и в связи с чем это происходит нужны дополнительные исследования.
Установлено, что обычный ночной сон состоит из 4-5 циклов, периодически сменяющих друг друга. Каждый цикл включает две фазы: фазу медленного сна и фазу быстрого сна. Сразу после засыпания наступает медленный сон, он сопровождается постоянным замедлением дыхания и пульса, расслаблением мышц. Обмен веществ и температура тела понижаются. Исследования электрической активности головного мозга показывают, что активность мозга также начинает постепенно замедляться.
У человека циклы длятся полтора часа, то есть, когда мы засыпаем, мы погружаемся в определённый мир, который существует внутри нас и диктуется нашей сущностью. Мы не можем ничего в нём изменить; можем изменить лишь время сна, но не последовательность его событий. Эта последовательность одинакова у всех людей на Земле независимо от возраста, пола национальных, расовых и индивидуальных особенностей.
На электроэнцефалограмме видно, что вначале исчезает основной биоэлектрический ритм бодрствования, так называемые альфа-волны, частотой 8-12 Гц (колебаний в секунду). Дыхание и сердечный ритм замедляются, падает температура тела и кровяное давление.
Во время засыпания в период дремоты, полусна на электроэнцефалограмме появляются тета-волны, частотой от 4 до 7 Гц. В это время волны мозговой активности возникают и затухают медленно, они пологие и протяжённые.
После наступает глубокий сон. Для этого периода характерно преобладание дельта-волн, частотой 0,5 3 Гц. На экране ЭЭГ они предстают в виде длинных, устойчивых и медленных волн большой амплитуды.
Затем на экране ЭЭГ возникают пилообразные пики бета-волн. Под веками спящего видны быстрые движения глазного яблока. Создаётся впечатление, будто человек следит глазами за каким-то перемещением объектов. Эта стадия именуется фазой быстрого сна (БДГ-сон, когда регистрируются быстрые движения глаз). Отмечаются также конвульсивные движения мышц лица и пальцев, дыхание сбивается с ритма, становится неровным, наступает наибольшее расслабление мышц, в особенности шеи.
Весь цикл медленного и быстрого сна составляет примерно полтора часа и повторяется за ночь несколько раз. Но с каждым разом фаза быстрого сна длится все дольше. Таким образом, взрослый человек, который спит примерно восемь часов в сутки, проводит около полутора-двух часов в фазе быстрого сна. Позже доказали, что большинство сновидений возникает в быстром сне.
Вот как описывает Стенли Корен БДГ-сон в книге «Тайны сна» в период проведения эксперимента: «Прибор ЭЭГ тихо гудел, в то время как метры бумаги все струились и струились из-под самописцев. Я был загипнотизирован этим действием и начал чувствовать, что сам потихоньку засыпаю. Боб слегка толкнул меня локтем. «Ну, сейчас начнется, сказал он». Я был смущен. Казалось, ничего не изменилось, кроме того, что, может быть, медленные волны не были так ярко выражены, как раньше. Ещё через 20 минут волновой рисунок стал ещё более неправильным и больше походил на пример электрической активности мозга в бодрствующем состоянии. Когда ЭЭГ стала действительно выглядеть, словно в состоянии пробуждения, я начал думать, что Ричард больше не спит.
Затем произошло нечто странное. Внезапно линия, показывающая положение глаз, словно с ума сошла. Глаза Ричарда двигались резкими скачками большая амплитуда, маленькая амплитуда, некоторые в одном направлении, другие в другом, словно Ричард наблюдал какую-то беспорядочную активность за закрытыми глазами.
«Это быстрый сон, объяснил Боб. Давай войдем и разбудим его. Боб быстро сделал пометку на движущейся бумаге и пошёл по направлению к спальной комнате. Когда мы стояли возле спящего, Боб прошептал мне на ухо: «Посмотри на его глаза». Я взглянул и был поражен тем, как глаза Ричарда двигаются под веками. Боб довольно энергично потряс спящего и позвал: «Ричард, проснись! Ну же, просыпайся, Ричард!» Сначала никакой реакции не последовало, но Боб продолжал трясти спящего и звать его по имени. Наконец глаза Ричарда резко открылись, и через несколько секунд он всхрапнул, принял полусидячее положение и проснулся. «Вы сейчас видели сон?» спросил Боб. Ричард кивнул: «Да».
В фазе быстрого сна запоминаются сновидения. Как сказано учебнике В.В. Козлов и др. «Физиология сна» (2005): «Исследователи следили за уснувшим человеком, и как только у него наступал быстрый сон, тут же будили и спрашивали, что он видел во сне. Разбуженный неизменно вспоминал сон и рассказывал о нем. И действительно, когда смотришь на человека в фазе быстрого сна, можно сделать вывод, что спящий что-то переживает: у него учащается дыхание, изменяется сердцебиение, шевелятся руки и ноги, наблюдаются быстрые движения глаз, мышц лица. Исследователи предположили, что именно в такие моменты уснувший человек видит сон. Так и оказалось. А стоило того же человека разбудить во время медленного сна, и он уверял, что никаких снов не видел. Причина была простой он их уже забыл, пока длился медленный сон»
Такие записи мозговых волн во время сна проводятся вот уже более 70 лет. Исследуются животные и люди, молодые и старые, малые дети и подростки, отдельно мужчины и женщины, здоровые и больные, алкоголики и наркоманы, с влиянием умственного и физического труда, эмоциональный и стрессовый сон и т.д. Научная литература о снах пестрит отчетами о записях в электроэнцефалограммах. Ученые упорно всматриваются в километры этих записей, как бы желая проникнуть в мозг спящих людей и понять, что же там происходит.
В настоящее время возможно построение карт электрической активности мозга. Но метод электроэнцефалографии всё-таки является грубым. С его помощью можно давать лишь общую характеристику уровня активности мозга и лишь незначительно характеризовать психическую деятельность, позволяющую в какой-то степени судить о состоянии человека во время сна. Все эти интересные исследования мало приблизили науку к пониманию сущности сна. Как выразился один ученый, мы уподобляемся глухому марсианину, который путем изучения записей на пластинке пытается понять суть человеческой речи.
Парадоксальный сон
Парадоксальную фазу сна открыли в 1953 году американские физиологи Н. Клейтман и Ю. Азеринский, показав тем самым, что сон является сложным и неоднородным состоянием. Однако по-настоящему разработал новую парадигму сна профессор Лионского Университета Мишель Жувье, согласно которой парадоксальный сон (этот термин также принадлежит ему) это не классический сон и не бодрствование, а особое, третье состояние организма, характеризующееся парадоксальным сочетанием активности мозга и расслабления мышц, как бы активное бодрствование, направленное внутрь.
Почему после медленного сна и расслабления организма спящего человека, вдруг наступает быстрый и активный сон, до сих пор непонятно. Электрическая активность мозга вдруг резко меняется, появляются бета-волны, частотой 13 26 Гц, похожие на ЭЭГ при бодрствовании. Сердечный ритм ускоряется, кровь приливает к мозгу, дыхание становится учащённым, выявляется эрекция полового члена у мужчин и напряжение клитора у женщин, начинается выделение гормонов, как будто организм переживает стресс. Под веками заметно быстрое движение глаз, которые никогда так быстро не двигаются во время бодрствования. Но тело расслаблено, мышечный тонус отсутствует. В связи с этим парадоксом этот период зачастую называют парадоксальным сном.
Существует гипотеза, что быстрый сон происходит у ребенка ещё в утробе матери и нужен для формирования нервной системы. После рождения быстрый сон занимает у ребенка 8 часов, как и медленный. По мере того как нервная система созревает, быстрый сон уменьшается и становится столько же, как и у взрослых полтора часа за ночь. Таким образом на протяжении всего сна поддерживается минимально необходимый уровень активности центральной нервной системы. Для пожилых людей это очень опасное время. Известно, что суточный пик спонтанных смертей наступает именно ранним утром, в 4-5 часов, когда у нас фиксируется пик быстрого сна. И чем дольше человек спит за один раз, тем длиннее у него под утро будет эта фаза.
Если спящего в этот момент будят, он помнит и может рассказать свой сон. Такие сны обычно яркие и фантастичные по содержанию. Быстрый сон длится 10-15 минут, после чего опять начинается медленный сон. И так 4-5 раз за ночь. Но к утру продолжительность быстрого сна возрастает до 25-30 минут.
С открытием БДГ сна все представления о сне и бодрствовании изменились. Стало ясно, что сон человека это вовсе не монотонное состояние, как думали до этого, а очень сложный процесс, внутри которого есть строгая цикличность, и в каждом цикле есть фазы это фазы медленного и быстрого сна, а в фазе медленного сна есть ещё и стадии. Все эти понятия (циклы, фазы и стадии) это три кита, на которых строится здание сомнологии науки о сне.
В состоянии быстрого сна в мозг не поступает информация от органов чувств и не подается информация на мышечную систему, однако клетки мозга проявляют повышенную активность. Получается не сон и не бодрствование, а особое состояние организма, характеризующееся действительно парадоксальным сочетанием признаков: внешнего покоя с чрезвычайно высокой мозговой активностью и переживанием сновидений.
Почему периодически наступает парадоксальный сон, странный гибрид сна и бодрствования, и как это все связано с просмотром картин сновидений это ещё одна нераскрытая тайна жизни. Как высказался один сомнолог: «На самом деле быстрый сон это сильный стресс, и зачем взрослым каждые полтора часа сна нужна столь мощная встряска организма, не ясно».
Автор этой книги тоже пытался понять в чём суть такого сна. Долгими вечерами мы с младшей дочерью Верой ломали голову над загадкой парадоксального сна, почему у всех людей через определённое время медленного сна вдруг наступает возбуждение, стрессовое состояние БДГ-сна. Мы перебирали различные варианты, связывая их с состоянием организма и душами спящих людей и, в конце концов решили, что пусть ответ даст сам сон, перед засыпанием мы его будем просить об этом. И ответ пришел обоим!