Для чего нам нужен сон?
Считается, что для полноценного отдыха взрослому человеку ежедневно необходимо восемь часов сна. Несложно посчитать, что 8 часов составляют треть суток. Треть суток день за днем выливается в треть жизни. Эта несложная арифметика заставляет задуматься и задаться вопросом: «А зачем вообще мы спим?». Действительно, должны же существовать какие-то объективные причины, которые обосновывают необходимость сна?
Чтобы определить основные функции сна и получить ответ на вопрос «зачем нужен сон», ученые решили воспользоваться одним из проверенных в науке методом – доказательством от противного. Был проведен целый ряд экспериментов, в ходе которых подопытным частично либо полностью не давали спать. Выводы, сделанные на основании результатов наблюдений, позволили специалистам сложить несколько элементов мозаики и определить функциональную значимость сна.
А если вообще не спать?
Что же чувствует человек, который не спит несколько дней подряд? Ответить на этот вопрос помогли добровольцы, которых, по всей видимости, не меньше чем ученых интересовали результаты эксперимента (заметим, что испытания бессонницей проводились в разных уголках земного шара и в разные отрезки истории). Максимальный срок пребывания человека без сна (официально зарегистрированный) составил 11 суток. Рекорд установил в 1965 году школьник Рэнди Гарднер. Прочие эксперименты заканчивались, как правило, на 8 сутки. Наблюдения позволили выявить определенную закономерность в реакции организма человека на отсутствие сна.
Итак, в первые 3-4 дня, проведенные без сна, люди ощущают усталость и раздражительность. На пятые сутки падает острота зрения, слуха, нарушается координация движений, человек теряет способность к целенаправленным действиям, сосредоточенности, наблюдается рассеянность, а так же резкое снижение веса при сбалансированном и своевременном питании. Продолжение эксперимента продемонстрировало появление галлюцинаций и паранойи. Так, например, Рэнди Гарднер видел в дорожном знаке человека и твердил, что ведущий радиостанции хочет его убить. Еще через пару дней у мальчика возникли проблемы моторных функций, речь перестала быть внятной, появился тремор пальцев. Школьник не мог решить самых элементарных задач, забывая в процессе решения, в чем, собственно, состояла задача. Испытание бессонницей закончилось тем, что инициатор опыта заснул.
Состояние, в котором перед окончанием испытания бессонницей оказывались добровольцы, явно указывало на то, что отсутствие сна оказывает отнюдь не положительное влияние на организм. Продолжать опыты с участием людей было бы жестоко и довольно опасно. Поэтому, дальнейшие эксперименты проводились с участием животных. В конце 19 века врач М.М. Манасеина доказала, что результатом двух-трех недельной бессонницы собак становится неизбежная смерть. Следующими подопытными стали обезьяны, но и эти представители животного мира не смогли жить без сна. Очевидно, что и человека поджидает подобная участь.
Отчего же гибли подопытные? Во время опытов животным постоянно делали различные анализы. Удалось обнаружить, что у всех подопытных животных наблюдалось резкое увеличение вирусов и бактерий в крови, что позволило судить о том, что отсутствие сна вызывает ослабление иммунной системы. Однако, это не единственная причина гибели. К ней стоит присовокупить и расстройство нервной системы, и нарушение привычного для организма режима работы внутренних органов и систем.
Итак, сон выполняет целый комплекс защитных функций, а именно дает возможность всем органам и системам восстанавливать состояние, необходимое для полноценной жизнедеятельности и противостояния многочисленным внешним реагентам, а так же регулирует течение всех внутренних процессов.
Открытие фазовой организации сна потребовало продолжение экспериментов с целью выяснить, какая из фаз является более значимой, и какую функциональную нагрузку несут быстрый и медленный сон.
«Спать быстро» или «спать медленно»?
В 80-е годы группа американских специалистов (А.Речшаффен и его помощники) провели эксперименты над животными с применением электроэнцефалограммы и получили ряд важных выводов.
Если животное будить при первых признаках сна на ЭЭГ, возникает “дробление” сна на очень короткие периоды. Впервые дни эксперимента животное становится вялым, плохо ориентируется в пространстве, но постепенно его мозг адаптируется к новым условиям. Различные участки мозга начинают спать по очереди, наблюдается так называемая пространственная “локализация” сна. Исследователи пришли к выводу, что сколь бы длительным не было вмешательство в медленный сон, полностью исключить его не возможно. Животные от «урезания» продолжительности медленного сна не погибают. Более того, для ряда из представителей животного мира, например, дельфинов, такой поочередный отдых различных участков мозга является нормой.
Функции медленного сна были изучены ученым Н.И. Пигаевым. Для этого кошкам вживляли в мозг электроды и одновременно осуществляли измерение потенциала различных отделов мозга и внутренних органов. Результаты эксперимента позволили сделать выводы, что во время медленного сна отдел головного мозга, отвечающий за обработку зрительной информации, переключается на обработку сигналов от внутренних органов (в частности от органов пищеварительной системы). Таким образом, медленный сон нужен для регуляции процессов, протекающих внутри организма.
Опыты Речшаффена позволили судить о том, что отсутствие быстрого сна имеет более критические последствия. Был проведен эксперимент, во время которого крысу помещали на медленно вращающийся диск, установленный в неглубоком бассейне. В период дремы и медленного сна мышечная масса животного оставалась в тонусе, и животное удерживалось на диске. Как только наступала фаза быстрого сна, мышцы расслаблялись, и крыса падала в воду. Животное просыпалось, и эксперимент продолжался. Постепенно менялся внешний вид животного, ухудшались показатели работы внутренних органов, и в результате 40 дневной бессонницы крысы погибали.
Проверить, что же происходит с человеком в отсутствии быстрого сна, помогли, опять же, добровольцы. Специалисты в области нейрофизиологии тестировали 2 группы людей. Первая группа имела возможность парадоксального сна, вторая была ее лишена. Тестирование показало, что отсутствие фазы быстрого сна критично сказывается на способности человека к восприятию и усваивании нового материала и воспроизведении изученного ранее. А значит, быстрый сон отвечает за внимание и память человека. Видимо именно эта функция быстрого сна и объясняет феномен хорошего уровня усвоения материала, прочитанного или повторенного перед сном.
Во многих лабораториях разных стран мира и по сей день продолжается изучение функций сна. Вероятно, что новые методы и инструменты исследования, в том числе, позитронно-эмиссионная томография, нейрохимия отдельных групп клеток, помогут сформулировать еще более полный спектр услуг, который оказывает сон организму человека.
Марина Мыколенко,
ведущая раздела "Энциклопедия сна".
