Физиологические проявления сна. В 50—70-х гг. 20 в. при исследовании внутренней организации и механизмов С. было установлено (преимущественно электрофизиологическими методами), что С. — не единое однородное состояние, а совокупность по меньшей мере двух состояний (фаз С.), резко различающихся по проявлениям, мозговым механизмам и функциональному назначению, ещё до конца не выясненному (американские учёные Н. Клейтман, Ю. Азерински, У. Демент, французский учёный М. Жуве).
Первая фаза — «медленный» С. — названа по наиболее типичному сдвигу в электроэнцефалограмме (ЭЭГ) в виде замедления ритма колебаний потенциала (см. Электроэнцефалография). Характеризуется у человека закономерной последовательностью изменений физиологических показателей, позволяющей в этой фазе выделить 4 стадии (у животных дифференциация стадий менее выражена). 1-я стадия — дремота — выражается угнетением основного ритма спокойного бодрствования (альфа-ритм с частотой 8—13 колебаний в 1 сек) и заменой его уплощённой ЭЭГ (в виде незначительно колеблющейся, почти прямой линии), на фоне которой возникают медленные и быстрые колебания небольшой амплитуды, иногда в форме чётких ритмов (в диапазонах частот 5—6 и 18—35 в 1 сек). 2-я стадия — «сонных веретён» (возникновение собственно С.) — выделяется по появлению в ЭЭГ веретенообразных вспышек волн в бета-ритме с частотой 13—16 колебаний в 1 сек, иногда в комплексе с «острыми» волнами (двухфазные медленные высокоамплитудные волны — К-комплекс). 3-я стадия — к «сонным веретёнам» присоединяются выраженные регулярные медленные волны (дельта-ритм с частотой 1—4 колебания в 1 сек), 4-я стадия — доминируют медленные волны высокой амплитуды с частотой 0,5—2 колебания в 1 сек (3-ю и 4-ю стадии нередко объединяют под общим названием дельта-С.).
В фазе «медленного» С. снижается напряжение (тонус) скелетных мышц (по данным электромиографии), замедляются дыхание и сердечный ритм, несколько учащающиеся в стадиях дельта-С. Глаза неподвижны либо могут совершать медленные качательные движения в 1-й и 2-й стадиях. При пробуждении из фазы «медленного» С. человек обычно отрицает психические переживания в предшествовавшем С. или (чаще в 1-й и 2-й стадиях) сообщает о мыслеподобной психической активности типа продумывания событий минувшего дня. Переживание сновидений отмечается редко. В стадиях дельта-С. могут возникать такие проявления неосознаваемой психической активности, как снохождение (сомнамбулизм), сноговорение, ночные кошмары у детей, о которых они после пробуждения ничего не помнят. Эффективность пробуждающего воздействия убывает в фазе «медленного» С. от 1-й к 4-й стадии, на основании чего в них отмечают последовательное «углубление» С.
Вторая фаза — «быстрый», или «парадоксальный», С. — характеризуется своеобразной комбинацией проявлений «глубокого» и «поверхностного» С. Её называют также «активированным» С. с «быстрыми движениями глаз». В этой фазе в ЭЭГ наблюдается переход от медленных ритмов к более быстрой низкоамплитудной ритмике, сходной с 1-й стадией фазы «медленного» С. и даже с бодрствованием. «Быстрый» С. наступает в нормальных условиях после периода «медленного» С. и характеризуется тоническими (стойкими) и фазическими (краткими) проявлениями. К тоническим относят описанное изменение в ЭЭГ, резкое угнетение тонуса мышц шеи и спинномозговых рефлексов, увеличение мозгового кровотока. В опытах на животных отмечены также подъём температуры мозга и возникновение в его лимбической системе характерного регулярного ритма. К фазическим проявлениям относятся т. н. пилообразные разряды в ЭЭГ, быстрые движения глаз, единичные или сгруппированные, подёргивания мышц лица и конечностей, нерегулярность ритмов сердечной деятельности и дыхания, подъёмы кровяного давления и др. С помощью вживленных в мозг животного (кошка) электродов установлены особые проявления его активности в виде всплесков потенциала, т. н. понтогеникуло-окципитальных пиков, возникающих в ретикулярной формации варолиева моста и распространяющихся в подкорковые и корковые отделы зрительной системы. При пробуждениях из фазы «быстрого» С. в 80—90% случаев человек сообщает о переживании сновидений, характеризующихся яркими, живыми зрительными образами, связанными в сюжет, обычно без непосредственного отношения к событиям прошедшего дня, с элементами нереальности, фантастичности.
Временная организация сна. Фазы «медленного» и «быстрого» С. образуют цикл С. длительностью в 90—100 мин, повторяющийся в естественном ночном С. у разных людей 3—5 раз. В первых циклах фаза «медленного» С. представлена всеми стадиями, а фаза «быстрого» С. редуцирована, 1-й период «быстрого» С. появляется обычно через 60—90 мин после засыпания и длится несколько минут. В последующих циклах убывает продолжительность стадий дельта-С. до полного исчезновения в утренних циклах С. и значительно возрастает представленность фазы «быстрого» С. Цикл фаз «медленного» и «быстрого» С. — проявление одного из основных биологических ритмов организма (см. также Спячка). Среди животных описанные две фазы С. и его цикличность четко выделены у всех теплокровных (млекопитающие, птицы), за исключением ехидны. Начиная с сумчатых животных и до человека структура С. в виде циклов «медленного» и «быстрого» С. остаётся практически неизменной. С. новорождённых характеризуется выраженной полифазностью и представлен в основном «быстрым» С., фаза «медленного» С. проявляется к концу 2—3-й недели жизни. С возрастом у детей С. постепенно приобретает монофазный характер с чёткой приуроченностью к определённому периоду суточного биоритма; фаза «быстрого» С. сокращается, достигая к 10—15-летнему возрасту значений, присущих взрослым, — в среднем 20% всего времени С. У человека до 60—70 лет продолжительность фазы «быстрого» С. не изменяется, затем вновь снижается. Продолжительность фазы «медленного» С., включая и дельта-С., в детском возрасте увеличивается параллельно убыванию фазы «быстрого» С. Продолжительность дельта-С. достигает при этом 25% времени С. С 20—30 лет фаза дельта-С. непрерывно уменьшается вплоть до полного исчезновения её у старых людей. Дельта-С. и фаза «быстрого» С. — весьма важные факторы целостной деятельности мозга. На избирательное устранение одной из этих фаз мозг отвечает усиленной выработкой устраняемой фазы С., что проявляется увеличением её продолжительности в первые восстановительные периоды С. (явление «отдачи»). При общем лишении С. отмечаются снижение работоспособности, психические нарушения (галлюцинации и др.). В период восстановления сначала происходит «отдача» дельта-С., затем «быстрого» С.
Механизмы сна. Состояние С. обеспечивается разветвленной системой нейронных образований, захватывающей практически все уровни мозга. Однако части этой системы выполняют неодинаковые функции. Так, механизмы, непосредственно реализующие состояние «медленного» С., представлены на уровне продолговатого мозга и зрительных бугров (их называют синхронизирующими; см. Синхронизация). Механизмы, непосредственно реализующие состояние «быстрого» С., представлены в ретикулярной формации варолиева моста. Возникновение фаз как «медленного», так и «быстрого» С. зависит от активности нейронов, расположенных в стволе мозга (ядра шва) и оказывающих влияние на др. нейроны (в частности, в высших отделах мозга) с помощью химического передатчика — серотонина. Особую роль в механизмах естественной смены бодрствования и фаз С. играют нейронные образования, расположенные в основании переднего и промежуточного мозга. Через описанные механизмы на С. могут влиять сигналы из разных отделов мозга, а также из внешней и внутренней среды организма. Активность одиночных нейронов разных зон коры мозга и подкорковых образований в фазе «медленного» С. почти такая же, как в спокойном бодрствовании, выше в фазе «быстрого» С., т. е. сходна с таковой в деятельном бодрствовании. О деятельном состоянии мозга во время С. свидетельствует также увеличение мозгового кровотока и поглощения кислорода в фазе «медленного» и особенно «быстрого» С.
