Гипотезы механизмов сна

В состоянии бодрствования человек пребывает в течение двух третей жизни. Следовательно, другая составляющая цикла «сон — бодрствование» занимает примерно одну треть ее. До сих пор нет ответа на вопрос, для чего нужен сон человеку и животным. Известно, что после него улучшаются настроение и память, повышается бодрость духа и тела, восстанавливаются работоспособность, эмоциональное равновесие и система психологических защит. Сон жизненно необходим. Если человеку и животному не давать спать в течение нескольких суток, то у них развиваются тяжелейшие недуги, приводящие к смерти. С другой стороны, расстройства сна зачастую являются ранними симптомами психических заболеваний, а бессонница сопутствует переживаниям и стрессу.

Вместе с тем неясно, почему одним людям хватает короткого сна, а другие нуждаются в том, чтобы спать долго. Эти вопросы были сформулированы еще в античные времена, но ответы на них будут получены только при выяснении физиологических механизмов сна. Пока на сей счет существуют только гипотезы.

Одна из них, предложенная Аристотелем и освященная средневековой церковью, просуществовала как догма в течение двадцати веков. Аристотель полагал, что при переваривании пищи в желудке, как в печке, возникают пары, которые выходят через желудочные стенки и растворяются в жидкостях организма, разносятся ими ко всем органам, угнетают их активность и погружают человека в сон. Представление Аристотеля было первым вариантом многих гуморальных гипотез сна, которые существуют и поныне.

В начале XX в. Р. Лежандр и А. Пьерон предположили, что в организме человека и животных при бодрствовании постепенно накапливаются вещества («бромгормоны»), которые по мере накопления в крови отравляют нейроны головного мозга и тем самым вызывают сон. В подтверждение своей гипотезы Р. Лежандр и А. Пьерон вводили бодрой собаке сыворотку крови другой собаки, которой долго не давали спать, в результате чего собака-реципиент засыпала.

Однако контрольные опыты показали, что снотворное действие оказывает сыворотка не только долго не спавших, но и бодрых животных. Важные аргументы в опровержение гуморальной гипотезы представил П. К. Анохин, исследовавший поведение сросшихся близнецов, которые имели общую систему кровообращения, но отдельные головы. Хотя одна и та же кровь питала оба мозга, один из близнецов мог пребывать в состоянии бодрствования, а другой в то же время был погружен в сон. В другие периоды они оба могли бодрствовать или оба могли спать.

Однако в 1960-е гг. Дж. Паппенхаймер выделил вещество С из ликвора и мочи коз, лишенных сна. Его введение бодрым животным вызывало у них сон. Анализ показал, что вещество С является мурамил-пептидом, представляющим собой мономер мембранных белков бактерий. Другие живые организмы его не продуцируют. У млекопитающих мурамил-пептид может образовываться только микрофлорой кишки и оттуда после разрушения бактерий всасываться в кровь, которая доставляет его во все органы, включая головной мозг.

Оказалось, что мурамил-пептид может стимулировать нейроны заднего гипоталамуса, продуцирующие интерлейкин-1. Под его действием клетки астроглии выделяют простагландин PGD2, который вызывает сон. С другой стороны, агенты, угнетающие активность интерлейкина-1 (например, меланостимулирующий гормон гипофиза) или тормозящие его синтез (простагландин PGE2), вызывают реакцию пробуждения спящего животного. Уместно еще раз заметить, что повреждение заднего гипоталамуса, где образуется интерлейкин-1, приводит к сонливости. Полагают, что каскад реакций с участием интерлейкина-1 может запускаться у млекопитающих не только мурамил-пептидом бактерий, живущих в кишечнике, но и эндогенными агентами. Однако открытие этих предполагаемых подлинных «веществ сна» пока не состоялось.

Другая группа гипотез связывает сон с определенным состоянием автоматической системы регулирования цикла «сон — бодрствование». Одна из таких гипотез была высказана 3. Фрейдом, который считал, что во сне человек прерывает сознательное взаимодействие с внешним миром, чтобы углубиться в свой внутренний мир. Для этого он активно блокирует сигналы, поступающие от сенсорных систем, что обеспечивает ему отдых. В гипотезе 3. Фрейда ничего не говорится о предполагаемых физиологических механизмах сна. Она имеет сугубо феноменологический характер.

Этого недостатка лишена теория нервных центров сна. Ее авторы (Ц. Экономо, В. Гесс) считали, что такие центры сосредоточены в среднем и промежуточном мозге. Позднее топография центров сна была расширена за счет включения в нее лимбической системы, неспецифических ядер зрительного бугра, ретикулярной формации, неокортекса. Таким образом пришли к современному представлению о существовании автоматической системы регулирования цикла «сон — бодрствование», в которой роль первичного пейсмекера играет парное супрахиазмальное ядро переднего гипоталамуса.

По мнению И. П. Павлова и его сотрудников, естественный сон представляет собой «разлитое торможение» в корковых и подкорковых структурах, вследствие чего прекращается контакт с внешним миром, подавляется афферентная и эфферентная импульсация, расслабляются скелетные мышцы. Предполагалось, что сон выполняет охранительную функцию благодаря доминированию в центральной нервной системе тормозных процессов, которые могут развиться на основе всех видов внутреннего торможения. К таким выводам И. П. Павлов и его последователи пришли, прежде всего, на основании наблюдений за животными при выработке у них дифферен- цировочного, запаздывающего и угасательного торможения. В ходе экспериментов животные нередко засыпали.

Другим доказательством своих представлений о природе сна И. П. Павлов считал результаты опытов с деафферентацией животных. У собак разрушали периферические части основных анализаторов внешней среды, что приводило к сонливости. Идея таких экспериментов была навеяна наблюдениями немецкого невропатолога А. Штрюмпеля за пациентом, который при травме лишился слуха на одно ухо, а очень слабое зрение сохранил только один его глаз. Когда слышащее ухо и едва видящий глаз («окна в мир» — по выражению Павлова) больному закрывали, он тотчас впадал в сон. Из наблюдения А. Штрюмпеля и опытов И. П. Павлова следовал вывод, что сон наступает при исключении постоянного притока афферентной импульсации в кору головного мозга от органов чувств, так как в этих условиях торможение доминирует над возбуждением и охватывает обширные области коры.

Однако современные электрофизиологические исследования не подтвердили наличия при сне разлитого торможения в центральной нервной системе. При использовании микроэлектродной техники для отведения электрических потенциалов от отдельных нейронов была обнаружена высокая нейрональная активность во время сна во всех отделах коры больших полушарий головного мозга. Оказалось, что для сна характерно не торможение импульсной активности корковых нейронов, а изменение структуры ее паттернов, то есть перестройка ритмических процессов в нейронах.

Предположение о том, что сон представляет собой однородный процесс разлитого торможения в коре головного мозга, было опровергнуто также А. Азеринским и К. Клейтманом, которые в 1953 г.

открыли феномен «быстрого сна», о чем пойдет речь в следующем параграфе. Здесь уместно заметить, что их открытие привело к выводу, согласно которому сон не является однородным состоянием головного мозга. Сейчас принято выделять по меньшей мере две стадии сна — «медленный» (или «медленноволновой») и «быстрый», причем каждому из них присущи свои физиологические механизмы.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >