Во время сна характер волн на электроэнцефалограмме (ЭЭГ) отличен от наблюдаемого во время бодрствования. Когда вы не спите, мозг генерирует низкоамплитудные быстрые волны, или альфа-волны (10 колебаний в секунду), а во время сна - более медленные и высокоамплитудные волны, называемые дельта- и тета-волнами. Это связано с тем, что в период бодрствования электрические разряды нервных клеток мозга не синхронизированы. Регистрируемая ЭЭГ отражает усредненную активность миллионов нервных клеток; при суммировании положительных и отрицательных зарядов общий результат равен нулю. Именно поэтому амплитуда волн низка, а колебания от положительного знака к отрицательному происходят очень быстро. Во время сна большинство нервных клеток работает синхронно, так что их разряды можно сравнить с дружным топотом ног; при этом получаются медленные высоко-амплитудные волны ЭЭГ.
Существуют два типа сна: быстрый сон (так называемый REM-сон) и медленный сон (не-REM-сон). He-REM-сон представляет собой обычный, нормальный сон; REM-сон - это сон со сновидениями.
Название REM - это сокращение английского термина rapid eye movement - быстрые движения глаз (БДГ), указывающего, что во время этой фазы сна наши глаза быстро двигаются. В дальнейшем REM-сон мы будем называть сном с БДГ, а не-REM-сон - сном без БДГ. Даже без специальной аппаратуры можно определить, когда человек видит сны, просто наблюдая за его закрытыми глазами. Если глазные яблоки под веками быстро двигаются, человек находится в фазе сна с БДГ. Наблюдение должно продолжаться не менее 30 с, потому что периоды движений глаз разделяются паузами.
Интересно, что мозг, по-видимому, не различает состояние сна и посылает к мышцам команды в соответствии с нашими действиями в снах. К счастью, непосредственно перед началом сна с БДГ ядро (группа нервных клеток) в стволе мозга обеспечивает настолько полное расслабление нашей мускулатуры, что она практически парализована. Во время сновидений команды, посылаемые мозгом, вызывают лишь незначительные движения мышц, что позволяет нам не просыпаться. Такие слабые подергивания можно наблюдать у спящих кошек или собак.
У экспериментальных животных возможно осуществить блокаду ядра, устраняющего мышечное напряжение во время сна с БДГ. При такой блокаде животные ведут себя в соответствии с тем, что видят во сне. С закрытыми глазами они выгибают спину, царапаются, шипят, дерутся. У людей подобные явления наблюдаются при недостаточной функции тормозных нервных клеток. Во время сновидений человек может совершать резкие движения, колотить по подушке, соскакивать с постели, ранить себя. Это расстройство называется нарушением REM-поведения; оно поддается лечению.
У большинства людей сон с БДГ возникает примерно каждые 90 минут в течение ночи (у младенцев каждые 60 минут). Первый период сна с БДГ бывает очень коротким, около 5 минут, второй - около 10 минут, а третий может доходить до 15 минут. Последний период сновидений обычно продолжается 30 минут, но иногда до 1 часа. В течение каждой ночи человек видит сны несколько раз. Если прошлой ночью вы спали 6 часов, то должны были видеть примерно 4 сна. Большинство снов забывается, если только вы не проснулись в это время.
С другой стороны, существуют 2 варианта сна без БДГ, или сна без сновидений - наиболее часто наблюдаемый тип, называемый стадией 2, и гораздо более глубокий сон, называемый дельта-сном (стадии 3 и 4). Во время сна без БДГ появляются некоторые мысли, но обычно очень простые и отрывочные.
Между сном и бодрствованием есть переходная фаза, когда некоторые отделы мозга находятся в состоянии сна, а другие - нет: ее называют стадией 1.
Процесс засыпания напоминает спуск по лестнице. Сначала вы входите в первую стадию сна, 'которая занимает от одной до нескольких минут. При этом мысли путаются, но вы по-настоящему еще не спите. Затем вы вступаете во 2-ю стадию, и мозг начинает генерировать характерные волны, называемые сонными веретенами, или К-комплексами. После этого наступают стадии глубокого сна - 3-я и 4-я, или дельта-сон.
Специалисты называют время до окончания первого периода сна с БДГ первым циклом сна, а время от этого момента до окончания второго периода сна с БДГ - вторые циклом сна. В течение ночи бывает 4-6 циклов, в зависимости от длительности сна. Обычно смена стадий сна происходит плавно, подобно постепенному подъему или спуску по лестнице. В последнюю часть ночи дельта-сон, как правило, отсутствует.
Стадия 1, хотя она и носит название сон, вряд ли играет какую-то роль в процессах восстановления. Ценность остальных стадий сна продолжает оставаться предметом обсуждения. Главное значение для восстановительных процессов в организме имеет, очевидно, дельта-сон. При отсутствии дельта-сна вы часто просыпаетесь с чувством недомогания; ничто в вашем теле как будто не нарушено, но все разладилось. Стадия 2 - это менее интенсивная форма сна без БДГ, и, подобно дельта-сну, она связана преимущественно с восстановлением физического состояния организма. Фаза сна с БДГ связана, по-видимому, в основном с восстановлением психического состояния. При отсутствии сна с БДГ затруднены процессы мышления.
Это очень тонкие моменты, связанные со сном; по поводу их толкования идут споры между специалистами. На практике же важно не то, через какие стадии и фазы проходит ваш сон, а то, каковы общее количество и качество получаемого сна. Имеет значение, чтобы стадия 1 не затягивалась, а также чтобы сон был непрерывным, без пробуждений. Вот почему большинство врачей интересует прежде всего то, насколько хорошо человек спит в общем, а не стадии его сна.
Во время сна не только в мозгу, но и во всем организме протекает множество процессов. В течение первых полутора часов сна значительно снижается частота сердечных сокращений и дыхания, несколько падает артериальное давление; затем наблюдается дальнейшее постепенное снижение этих показателей. Минимальные уровни частоты сокращений сердца, дыхания, значений артериального давления и внутренней температуры тела регистрируются приблизительно за час до пробуждения.
На фоне этой общей тенденции к спаду происходит повышение сердечного и дыхательного ритмов, а также артериального давления во время сна с БДГ. Частота сердечных сокращений и дыхания, а также артериальное давление могут резко колебаться во время сновидений, чем объясняются сердечные приступы и кровоизлияния в мозг, происходящие иногда во сне.
Другие интересные факты касаются кровообращения. Во время дельта-сна, когда в организме идут восстановительные процессы, большая часть крови направляется в мышцы. В мозгу в этот период хотя и могут возникать мысли, они разрознены и отрывочны, поскольку при недостаточном кровоснабжении мышление не может поддерживаться на нормальном уровне1. Когда наступает сон с БДГ, активность мозга повышается и возникают сновидения, к мозгу поступает больше крови, а в остальные части тела - меньше. При этом через мозг, согласно оценкам, идет одна четверть общего объема крови. Вероятно, такое усиление мозгового кровообращения необходимо для обеспечения повышенного уровня активности мозга во время сновидений.
В период сна происходит также секреция гормонов, в том числе гормона роста. В начале периода дельта-сна отмечается максимальный в течение суток выход гормона роста в кровь. Этот гормон нужен не только для роста, но и для восстановления тканей.