Птицы, как правило, спят в гнёздах, на ветках и камнях, но некоторые при дальних перелётах спят прямо на лету, как на автопилоте. Грызуны для сна возвращаются в свои гнезда: у хомяков это норы, у белок – дупла. Леопард спит на ветке дерева, свесив лапы вниз, а летучая мышь вообще спит вниз головой, зацепившись лапками за что-нибудь. Так все и спят, кто как может. Трудно, опасно, ведь во сне могут напасть и сожрать, но, видимо, сон для всех такая же потребность в жизни, как и пища.
У разных животных типовая продолжительность сна в сутки также различна. Лошадь спит периодически по 3 часа, корова и коза – 4, дельфин – 7, свинья – 8, собака – 9, шимпанзе – 10, лиса – 11, мышь – 13, кошка – 15, летучая мышь – 20 часов в сутки. Змеи спят с открытыми глазами. А самые умные – медведи, сурки, суслики, ежи и другие спят всю зиму – чего зря шляться на морозе.
Человек одну треть своей жизни проводит во сне. В среднем наш организм функционирует с таким чередованием: 16 часов бодрствования, 8 часов сна. Продолжительность сна изменяется с возрастом. Малые дети спят много; считается, что во время сна у них происходит созревание головного мозга. Пожилые люди спят мало в связи с проблемами со здоровьем. Нарушение сна в той или иной степени (бессоница) отмечается почти у половины взрослого населения, особенно у пожилых людей.
Сон – универсальное явление живой природы, это физиологическая потребность организма. Ещё в XIX веке основоположница науки о сне врач Мария Михайловна Манасеина провела опыты на собаках, которые доказали, что полное отсутствие сна приводит к смерти. Взрослые собаки, лишённые полностью пищи в течение 20-25 суток, теряли 50 % массы тела, но их можно было откормить, а от бессонницы они погибали через 10-12 суток.
Похожие эксперименты проводились на крысах: им сооружали «карусели», которые не давали уснуть, а в случаях малейшей дремоты скидывали в воду. Примерно через три недели крысы погибали, их тела вскрывали и обнаруживали внутри различные повреждения: наличие жидкого эксудата в лёгких и трахее, язвы желудка, внутреннее кровоизлияние и прочие. Примерно за сутки до смерти грызуна энцефалограмма показывала падение амплитуды ЭЭГ, что свидетельствовало о необратимых нарушениях в работе мозга.
Проводили эксперименты и с людьми. Например, группе здоровых молодых людей в течение двух недель сокращали их обычный 8-часовое сон на сон 3,5 часа. К концу эксперимента у всех наблюдалось повышенное давление, нарушение психики, а также начальная стадия сахарного диабета.
Человек за двенадцать суток без сна может состариться до состояния смерти. Такие примеры происходили во время войны. Люди, которые не могут заснуть более одиннадцати суток, даже если им дать поспать на двенадцатые, проходят определённую границу и не смогут восстановиться в полной мере.
У людей, которые недосыпают, появляются мешки под глазами, ухудшается состояние кожи, начинается тремор рук, происходит расстройство желудка и так далее. Длительное лишение сна тяжело переносится человеком: уменьшается скорость психических реакций, падает умственная способность, быстро наступает утомление. Сейчас, во многих офисах за рубежом разрешают поспать в течение рабочего дня, после чего работоспособность человека возрастает, иногда даже полчаса сна кардинально улучшает самочувствие человека
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 поп -
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!
Дочери приснилось, что она в какой-то комнате, в углу которой вдруг возник пожар. Пытаясь его потушить, она накрывает огонь одеялом, причём одеяло из чего-то прочного, вроде железа. Но огонь свободно проходит сквозь это одеяло (именно проходит, а не горит), и это обстоятельство её сильно удивляет.
Художник сам автор.
Мне в ту же ночь тоже был дан ответ. Кто-то долго объяснял мне эту проблему, но, видимо поняв, что я слишком глупый, в конце сна возникло видение широкой белой полосы снизу-вверх, слева-направо, на ней были выпуклости, как это показано на рисунке. Мне кажется, что это какая-то диаграмма, график состояния организма во сне, но до сих пор не могу сообразить, как его связать с парадоксальным сном. Ясно лишь одно: при наступлении парадоксального сна что-то выходит из организма спящего человека.
Известно, что из организма обычно выходят кал, моча, отработанный воздух из легких, сера из ушей, пот, сопли, слезы, слюна, шлаки, токсины, запах, тепло. Но всё это выходит и без сна. А это «что-то» неизвестное, оно явно волновой или духовной структуры, поскольку проходит сквозь материю (одеяло) в сновидении дочери. Но в моём сновидении – ещё и какие-то пузырьки.
Я не могу сказать, что там выходит из организма во время сна. Но учитывая, что человек обладает душой, которая несомненно принимает участие во сне, могу предложить оккультную версию.
Допустим, что во время БДГ-сна из расслабленного организма человека выходит «что-то» и, вместе с тем, его духовная сущность (или, как пишут в оккультизме, – астральное тело). По мере углубления сна, когда регистрируются дельта-волны, в каждом органе, в каждой клетке становится всё меньше и меньше духовной составляющей. Постепенно наступает критический момент, когда духовная составляющая в теле становится настолько мала, что назревает уже опасность существования самого организма и может наступить смерть.
И тогда мозг спящего человека поднимает тревогу. Изменяется электрическая активность, сердце начинает быстрее сокращаться, легкие глубже, но прерывисто дышать, повышается температура, выделяются гормоны: человек переживает стресс, появляются бета-волны. Это заставляет душу вернуться в тело, да так быстро и резко, что проявляется в сновидении падения.
Наступает сбалансированное состояние. И так 4-5 раз за ночь. Таким образом, во время БДГ-сна человек испытывает состояние смерти-возрождения. Ничего страшного в этом нет. Естественная ассоциация сна со смертью не раз подчеркивалась в различных культурах. Некоторые выражения до сих пор сохраняют такое сравнение: «спит как мертвый», «спит мертвым сном», «уснул навеки».
В старости больной ослабленный организм иногда не может вынести эти циклические стрессовые состояния и человек умирает во сне. Ленн Лэмберг в своей книге «Ритмы тела» пишет на основании исследований, проводимых в США, что во время ночного сна, особенно под утро, самая высокая смертность, и связывает это со временем парадоксального сна. Это, как утверждают, тоже сопровождается быстрыми движениями глаз под веками.
Сон животных
Не знаю, был ли я человеком, которому снится, что я бабочка, или же я бабочка, которой снится, что я человек.
Чжуан-цзы
Сон – общебиологическое явление, свойственное всем животным; лишение животных сна может привести их к гибели. Основные признаки медленного и парадоксального сна, описанные у человека, также отмечаются у всех теплокровных животных – млекопитающих и птиц. У животных при быстром сне, не открываясь, двигаются глаза, а также уши, хвост, подергиваются лапы. Парадоксальный сон является поздним приобретением в эволюции животных: он начинает слабо проявляться у птиц и активно проявляется у млекопитающих, то есть, зависит от уровня организации животного. У змей, крокодилов, черепах парадоксального сна нет.
Некоторые земноводные (лягушки, тритоны) замерзают в морозы, без вреда для себя оттаивая при наступлении тёплого сезона. У них вырабатывается вещество, подобное антифризу, которое препятствует замерзанию воды в их организме. Есть рыбы, живущие в пересыхающих водоёмах Африки, Южной Америке и Австралии, закапывающиеся в ил на период засухи до лучших времён. Крупные рептилии (крокодилы, питоны, удавы) «отдыхают» до года, переваривая съеденную крупную добычу.
Животные тоже видят сны. У спящих собак, например, часто можно заметить беспокойное подёргивание лап и взлаивание. Долгое время казалось, что, несмотря на разнообразные догадки, людям никогда не удастся узнать, что же снится животным. Но эксперименты, проведённые французским биологом Мишелем Жувье в 1979 году, показали, что животные видят сны, отражающие их действия в бодрствовании. Например, кошка во время быстрого сна вставала, описывала круги, следя за несуществующей жертвой, подкрадывалась, бросалась на неё, кусая и хватая когтями. На реальных мышей при этом она не реагировала.
Сезонный сон (спячка) наступает в холодный период года у зимнеспящих животных, как выработанная видом защитная приспособительная реакция организма на влияние неблагоприятных факторов среды. В северных и умеренных широтах с наступлением зимних холодов беспозвоночные, рыбы, земноводные, пресмыкающиеся и некоторые виды млекопитающих (сурки, медведи и др.) впадают в состояние оцепенения. В норах, под корой деревьев, во мху, в земле и других убежищах они проводят в этом состоянии несколько месяцев. Столь же регулярно впадают в состояние оцепенения некоторые виды животных в периоды летней засухи. В этом состоянии резко замедляются все обменные процессы, происходящие в организме животных.
Научные теории сна
Минули сотни лет, пока человечеству удалось хотя бы частично разгадать загадку и определить, что именно в организме восстанавливается во время сна и почему сон так необходим для жизни.
Михаил Полуэктов, сомнолог.
Попытки разобраться тем, что такое сон и что происходит с организмом, пока мы спим, предпринимались учеными с XIX века. Долгое время считалось, что сон нужен для отдыха мозга. Эту точку зрения оставили очень быстро после того, как научились регистрировать активность нейронов коры головного мозга во сне и в бодрствовании. Было показано, что нейроны мозга во время сна не только не отдыхают, а, наоборот, начинают работать гораздо более активно, чем это они делали в бодрствовании.
Нейроны – это клетки головного мозга, которые формируют сложные электрические импульсы и контролируют деятельность всего организма. Днем они анализируют сигналы, которые мы получаем с помощью органов чувств: слуха, зрения, обоняния, вкуса и осязания. Но чем они заняты ночью? Этот вопрос ставил исследователей сна в тупик. Мы закрываем глаза, и изображения перестают поступать. Мы выбираем тихое и комфортное место, и нас не беспокоят громкие звуки. Так почему же периодически наступает такая непонятная активность?
На сегодняшний день существует множество теорий, объясняющих, чем занят наш мозг во время сна. Первой была сформулирована сосудистая (циркулярная) теория сна. Её сторонники связывали сон с изменением кровотока в мозге. Одни считали, что происходит отток крови, другие полагали приток крови к головному мозгу, но в дальнейшем выяснилось, что во время сна вообще происходят колебания кровенаполнения сосудов мозга, и это не основная причина.
Первые гуморальные (химические) теории сна объясняли наступление сна за счет веществ, накапливающихся в организме во время бодрствования: углекислого газа, молочной кислоты, холестерина или токсических веществ (продуктов обмена). Выяснилось, что в мозговой ткани долго не спавших животных изменялась форма ядер и мембрана клеток была изъедена. Создавалось впечатление, что мозговая ткань была поражена каким-то ядом. В результате возникло понятие «сонный яд» или гипнотоксин.
Доказательством этой теории служил эксперимент, при котором бодрствующей собаке переливали кровь животного, лишенного сна в течение суток. Животное-реципиент немедленно засыпало. Но гуморальные факторы не могут рассматриваться как абсолютная причина возникновения сна.
Сегодня ученым известно многое о процессах, происходящих во время сна, но главный вопрос о природе и назначении сна остается открытым. Предположений было выдвинуто много, все они аргументированы с той или иной стороны.
Рефлекторная теория. Сон – результат торможения коры головного мозга, связанный со снижением числа импульсов, идущих от рецепторов и афферентации (пассивный сон) и торможением вслед за продолжительным возбуждением (активный сон).
Биохимическая теория. Она основывается на изменениях уровня биологически активных веществ – серотонина, норадреналина и пептидов.
Биоритмологическая теория. Согласно этой теории цикл сон – бодрствование отражает циркадианные (околосуточные) ритмы человека и животных.
В дальнейшем появились центральные теории сна. Возникло мнение, что в головном мозге существуют центры сна, и сон наступает в результате возбуждения этих центров (активные теории). Другие считают, что сон возникает в связи с прекращением сигналов, потоков информации к коре головного мозга и тогда наступает сон (пассивные теории).
Сон восстанавливает определённый тип клеток головного мозга, то есть наращивается производство клеток, которые создают защитный материал, известный как миелин (миелин образует оболочку нервных волокон, изолируя их от внешних воздействий). Нехватка миелина развивает склероз. Доктор Киара Сирелли и её коллеги из университета Висконсина обнаружили, что скорость производства миелина удваивается во время сна.
Некоторые ученые считают, что сон нужен для отдыха органов чувств, которые не могут бесконечно воспринимать стимулы внешней среды; для перевода оперативной памяти в постоянную и наоборот, то есть избавление от ненужных сведений на основе полученного опыта и так далее.
Одни учёные думают, что во время сна мозг обрабатывает и сортирует информацию, накопленную во время бодрствования. Другие полагают, что именно во сне мозг принимает решения к которым не смог прийти во время бодрствования.
Некоторые биологи высказывают гипотезу, что во время сна организм «переписывает» сведения из кратковременной памяти в долговременную. Врач-сомнолог Сергей Ярош считает, что организм во сне обрабатывает накопленную за день информацию и заряжается энергией.
Израильские молекулярные биологи под руководством Лиора Аппельбаума выяснили, что во сне клетки мозга занимаются починкой собственной ДНК. Дело в том, что интенсивная активность нейронов в течение дня ведет к накоплению разрывов и других деформаций в их ДНК. Аппельбаум объясняет: «Это как ремонт ям на дороге. Дорожное полотно неизбежно изнашивается, когда по нему едут машины, особенно в час пик. Чинить ямы рациональнее всего ночью, когда движение не такое плотное». Исследование Аппельбаума показало, что во время бодрствования хромосомы в нейронах почти не двигаются и остаются в частично «свернутом» состоянии. Во сне же хромосомы «расплетаются», раскрывая нити ДНК: запускается процесс починки.
Также полагают, что время глубокого сна активизируется специальная глимфатическая система очистки центральной нервной системы. По аналогии с лимфатической системой организма, глимфатическая система представляет собой «мусороуборочный» механизм для ЦНС. Она состоит из сети микроскопических каналов между нейронами, по которым циркулирует спинномозговая жидкость. Ее задача – выводить накопившиеся за день токсины. Нарушения в работе глимфатической системы приводят к скоплению «отходов» в мозге.
Доктор биологических наук Иван Пигарев выдвинул «висцеральную теорию», согласно которой в период сна мозг занят обработкой не сигналов, поступающих из внешних сенсорных каналов (зрения, обоняния, осязания, слуха), а сигналов, идущих из внутренних органов. Иначе говоря, нам необходимо перейти в режим сна и дать возможность мозгу разобраться с накопившимися вопросами. Если это своевременно не сделать, то могут начать возникать различные патологии.
Отдельно рассматривался быстрый сон. Во время парадоксального сна клетки мозга чрезвычайно активны, но информация от органов чувств к ним не поступает и не подается на мышечную систему. В этом и заключается парадоксальность такого состояния.
Согласно гипотезе М. Жувье, в парадоксальном сне, в нейрологическую память передается наследственная, генетическая информация, имеющая отношение к организации целостного поведения. Подтверждением таких психических процессов служит появление в парадоксальном сне эмоционально окрашенных сновидений у человека.
Есть гипотеза «поисковой активности», автором которой был психофизиолог Вадим Ротенберг. Эта гипотеза рассматривала БДГ-сон, как способ мозга найти решение проблем, которые человек не может решить наяву. Также существовала гипотеза, согласно которой назначение быстрого сна состоит в том, чтобы периодически стимулировать работу головного мозга.
Некоторые ученые считают, что быстрый сон – адапционный механизм, компенсирующий поступающий в мозг информационный поток. Поэтому сны детей отличаются эмоциональностью, а взрослые люди получают сведений и впечатлений гораздо меньше, и соответственно быстрый сон у них намного короче.
В 2013 году была опубликована сенсационная статья о том, что группа ученых, работающих в США, обнаружила совершенно необычное явление, связанное со сном. Оказалось, что в мозге существует дренажная система, которая открывается во время длительного сна и способствует вымыванию вредных веществ, накапливающихся во время бодрствования.
Сегодня самая популярная научная концепция предполагает, что сон – бессознательное состояние, при котором мозг занят анализом и сортировкой впечатлений и воспоминаний. Однако исследователи до сих пор не знают, как различается работа мозга у бодрствующего и спящего, – остается ли человек самим собой, сохраняет ли связь с реальностью или полностью переходит в мир грёз.
