Первые идеи о происхождении сна представляют в основном исторический интерес. Так, в соответствии с гемодинамической теорией сон возникает в результате застоя крови в мозгу при горизонтальном положении тела. По другой версии, сон — результат анемии мозга и в то же время его отдых. Согласно гистологической теории, сон наступает в результате нарушения связей между нервными клетками и их отростками, возникающего из-за длительного возбуждения нервной системы.
Химическая теория. По этой теории, во время бодрствования в клетках тела накапливаются легко окисляющиеся продукты, в результате возникает дефицит кислорода, и человек засыпает. По словам психиатора Э. Клапареда, мы засыпаем не от того что отравлены или устали, а чтобы не отравиться и не устать.
Гистологический анализ мозга собак, умерщвленных после десяти дней без сна, показывает изменения формы ядер пирамидных нейронов лобной коры. При этом кровеносные сосуды мозга окружены лейкоцитами и местами разорваны. Однако, если перед умерщвлением собакам дать немного поспать, в клетках не обнаруживается никаких изменений.
По некоторым предположениям, эти изменения вызываются особым ядом гипнотоксином. Состав, приготовленный из крови, спинномозговой жидкости или экстракта вещества головного мозга долго не спавших собак впрыскивали бодрствующим собакам. Последние сразу же обнаруживали все признаки утомления и впадали в глубокий сон. В их нервных клетках появлялись те же изменения, что и у долго не спавших собак. Однако в чистом виде выделить гипнотоксин так и не удалось. Более того, этой теории противоречат наблюдения П.К. Анохина над двумя парами сиамских близнецов с общей системой кровообращения — он очень часто наблюдал, что одна голова спит, в то время как другая бодрствует. Если сон вызывается веществами, переносимыми с кровью, то близнецы должны засыпать одновременно. Однако это не так.
Химическая теория не может также ответить на ряд вопросов.
Например, почему ежедневное отравление продуктами усталости не приносит организму никакого вреда? Куда деваются яды при бессоннице? Почему новорожденный младенец практически все время спит?
Сон как торможение. Согласно И.П. Павлову, сон и внутреннее торможение по своей физико-химической природе являются единым процессом. Различие между ними состоит в том, что внутреннее торможение у бодрствующего человека охватывает лишь отдельные группы клеток, в то время как при развитии сна торможение широко иррадиирует по коре больших полушарий, распространяясь на нижележащие отделы мозга. Такое разлитое торможение коры и подкорковых центров обеспечивает их восстановление для последующей деятельности. Сон, развивающийся под влиянием тормозных условных раздражителей, И.П. Павлов назвал активным, противопоставляя ему пассивный сон, возникающий в случае прекращения или резкого ограничения притока афферентных импульсов в кору больших полушарий.
Современные теории сна. В настоящее время большинство существующих гипотез относительно функционального назначения сна и отдельных его стадий можно свести к трем основным типам: 1) энергетическим, или компенсаторно-восстановительным, 2) информационным, 3) психодинамическим.
Согласно "энергетическим"; теориям, во время сна происходит восстановление энергии, затраченной во время бодрствования. Особенная роль при этом отводится дельта-сну, увеличение продолжительности которого следует за физическим и умственным напряжением. Любая нагрузка компенсируется увеличением доли дельта-сна. Именно на стадии дельта-сна происходит секреция нейрогормонов, обладающих анаболическим действием.
Выделены морфологические образования, имеющие отношение к регуляции сна.
Ретикулярная формация управляет начальным этапом сна. Гипногенная зона, находящаяся в передней части гипоталамуса также оказывает регулирующее влияние на функции сна и бодрствования. Периферические гипногенные зоны расположены в стенках сонных артерий. Итак, в организме существует целый ряд гипногенных зон. Механизм наступления сна и пробуждения от сна сложен и, вероятно, имеет определенную иерархию.
Теория П.К. Анохина придает в этом процессе решающее значение функциям гипоталамуса. При длительном бодрствовании уровень жизненной активности клеток коры мозга снижается, поэтому их тормозное влияние на гипоталамус ослабевает, что позволяет гипоталамусу "выключать" активизирующее воздействие ретикулярной формации. При снижении восходящего потока возбуждения человек засыпает.
Информационные теории утверждают, что сон это результат уменьшения сенсорного потока к ретикулярной формации. Последнее влечет за собой включение тормозных структур. Высказывалась и такая точка зрения, что нуждаются в отдыхе не клетки, не ткани, не органы, а психические функции: восприятие, сознание, память. Воспринимаемая информация может "переполнить" мозг, поэтому ему необходимо отключиться от окружающего мира (что и является сущностью сна) и перейти на иной режим работы. Сон прерывается, когда информация записана, и организм готов к новым впечатлениям.
В одном из вариантов решающее значение придается понятию синхронизации в работе мозговых структур. При утомлении синхронизация нарушается. В результате нарушения синхронности биоритмов человек чувствует себя усталым. Эталоном для создания оптимальной согласованности ритмов служит "модель потребного биоритмического фона", создающаяся во время бодрствования на основе врожденной программы поведения и приходящих извне сигналов.
Для создания модели нужна внешняя информация. Чем больше ее получит организм, тем меньше (вопреки информационной теории) ему понадобится сна. В сновидениях, возможно, и отражается этот процесс переналадки и упорядочения фазовых отношений между структурами. Тогда в быстром сне происходит своеобразная тренировка нейронов; не участвовавшие в делах минувшего дня клетки, чтобы не "потерять форму", вынуждены заниматься функциональной гимнастикой. Недаром после сильного шока, когда все до единого нейрона получили сильную встряску, человек спит как убитый и ему ничего не снится. Тот же, кто ведет вялую, лишенную событий жизнь, видит много сновидений.
По мнению известного психоневролога А.М. Вейна, информационная теория не противоречит энергетической концепции восстановления, ибо переработка информации во сне не подменяет собой переработку во время бодрствования, а дополняет ее. Восстановление в самом широком значении этого слова — это не покой и пассивное накопление ресурсов, вернее не только покой, которого у нас во сне достаточно, но, прежде всего, своеобразная мозговая деятельность, направленная на реорганизацию воспринятой информации. После такой реорганизации и возникает у нас ощущение отдыха, физической и умственной свежести.
Согласно "психодинамическим"; теориям сна, кора мозга оказывает тормозное влияние на самое себя и подкорковые структуры.
К психодинамическим теориям можно отнести гомеостатическую теорию сна. Под гомеостазом в этом случае понимается весь комплекс процессов и состояний, на котором основана оптимальная работа мозга. Согласно его теории, существует два типа бодрствования — спокойное и напряженное.
Спокойное поддерживается деятельностью ретикуло-таламокортикальной системы (активизирующей импульсы, которые посылает ретикулярная формация, побуждают к усиленной работе таламус и кору головного мозга), а напряжение, кроме того, и деятельностью лимбической системы.
Сочетание работы этих двух систем обеспечивает напряженное бодрствование — необходимую основу для целенаправленных и координированных реакций. Во время быстрого сна работает одна лимбическая система: эмоции взбудоражены, а координированные реакции парализованы. Если судить по активности мозговых структур, то быстрый сон — аналог не спокойного, а напряженного бодрствования. Активность же мозговых структур в спокойном бодрствовании и в медленном сне — различна.
Было выдвинуто много гипотез о значении парадоксального сна.
Ряд исследователей считают, что это периоды восстановления клеток, другие полагают, что БДГ-сон играет роль "предохранительного клапана", позволяющего разряжаться избытку энергии, пока тело полностью лишено движения; по мнению третьих, БДГ-сон способствует закреплению в памяти информации, полученной во время бодрствования. Некоторые исследования указывают даже на тесную связь между высоким уровнем интеллектуального развития и большой общей продолжительностью периодов парадоксального сна у многих людей.
Сам быстрый сон можно разделить на две стадии. На фоне сплошной десинхронизации, длящейся от 5 до 20 секунд и сопровождающейся быстрыми движениями глаз, начинается бурное развитие тета-ритма, генерируемого гиппокампом. Это эмоциональная стадия быстрого сна. Затем тета-ритм ослабевает, а тем временем в новой коре, особенно в ее сенсомоторной области, усиливается альфа-ритм — признак эмоционального безразличия. Затем ослабевает альфа-ритм, и в гиппокампе вновь нарастает тета-ритм.
Обе стадии, эмоциональная и неэмоциональная, чередуются во время сна несколько раз, причем первая всегда длиннее второй.
Усилению тета-ритма в быстром сне сопутствуют те же вегетативные явления, которыми сопровождается и насыщенное сильными эмоциями напряженное бодрствование. Как во сне, так и в бодрствовании гиппокампальный тета-ритм проистекает из одного и того же источника: это отражение мощного потока импульсов генерируемых задним гипоталамусом, одним из активнейших участников напряженного бодрствования. И во сне, и в бодрствовании задействованы одни и те же структуры, одни и те же ритмы, и очевидно, одни и те же эмоции. Только во время сна мышцы расслаблены и сознание обращено внутрь — вот и вся разница.
Заключение. По некоторым представлениям, существует иерархически построенная мозговая система, регулирующая циклы сна и бодрствования. В регулируемый контур этой системы входит ретикулярная активирующая система, поддерживающая уровень бодрствования, синхронизирующие аппараты, ответственные за медленный сон и ретикулярные ядра варолиева моста, ответственные за быстрый сон. В регулирующем контуре осуществляется взаимодействие между этим аппаратами, их включение и смена. Там же сон и бодрствование связаны с другими системами организма — вегетативной, соматической, психической. Несомненно, что регулирующий контур находится в пределах лимбико-ретикулярного комплекса. Внутри этого комплекса имеются и специализированные аппараты (сосудодвигательный и дыхательный центры, ядра гипоталамуса, регулирующие деятельность гипофиза и усиливающие сдвиги во внутренней среде, зоны, обеспечивающие сон и бодрствование) и нейронные образования, осуществляющие интеграцию деятельности мозговых систем.
