Назначение разных частей головного мозга изучено мало. Причина в том, что производить какие-нибудь опыты с мозгом трудно. В нашем распоряжении имеются два способа познакомиться с назначением частей головного мозга. Один заключается в повреждении разных частей его у живых животных и в наблюдении за тем, какие ненормальности в работе организма вследствие этого получаются. Этот способ, однако, не может нам объяснить некоторые функции головного мозга, свойственные только человеку и неизвестные у животных. У животных нет центра речи, письма и некоторых других способностей. Другой способ состоит во вскрытии головного мозга умерших людей, страдавших каким-нибудь расстройством его деятельности.

Такими способами было найдено, что в продолговатом мозге находится центр, заведующий сокращениями кровеносных сосудов. В стенках сосудов находятся мышцы, которые, сокращаясь, могут сделать сосуд более узким; наоборот, при расслаблении их просвет сосуда увеличивается. Наше лицо краснеет именно вследствие расширения этих сосудов, вызванного разными причинами, например холодом, душевными волнениями. В продолговатом мозге помещаются центры жевания, сосания, глотания, слюноотделения, закрывания век и центр дыхательных движений. Если у собаки вырезать весь мозг, оставив только продолговатый, она еще может жить некоторое время, но если собаке с неповрежденным мозгом удалить то место, которое является центром дыхательных движений, то наступает мгновенная смерть, почему это место и получило название жизненного узла. Умирает собака вследствие того, что она «разучивается» дышать.

Усталые мышцы и усталый мозг требуют отдыха. Лучший отдых получается во время сна. Мышца может до известной степени отдохнуть и у бодрствующего человека, стоит ей только прекратить работу; мышца сердца отдыхает в промежуток времени между двумя последовательными сокращениями сердца, но головной мозг работает постоянно, пока человек не спит, и только во сне мозг отдыхает. Его отдых выражается главным образом в том, что спящий человек совершенно утрачивает сознание. В какой мере сон необходим, показывают некоторые случаи, когда человеку долгое время приходилось оставаться без сна. Описан случай, когда машинисту пришлось управлять машиной несколько суток без сна, и в последнюю ночь он сошел с ума. Проспав 15 часов подряд, он проснулся совершенно здоровым. Бывает болезненное состояние, при котором человек не может заснуть, и если такое состояние продолжается дней 9, человек умирает.

Известный ученый М. М. Манасеина на щенках убедилась в том, что сон более необходим, нежели даже пища. Она морила щенков голодом в течение 20 дней. Они, конечно, исхудали, потеряв более половины своего веса, но когда потом их стали подкармливать, они поправились. Другим щенкам она не давала спать пять суток, и они все погибли, хотя им предоставили возможность есть сколько угодно. Продолжительная бессонница ведет к понижению температуры тела, уменьшению числа красных кровяных шариков и расстройству питания; кровь сгущается, и вещество мозга начинает обнаруживать жировое перерождение.

Прежде чем заснуть, человек вступает в состояние, среднее между сном и бодрствованием. Когда человек сидит на стуле и, что называется, «клюет носом», то сознание и деятельность органов чувств у него еще не утрачены.

Точно так же и при пробуждении он приходит сначала в состояние просонок, когда кое-что видит и слышит, но сознание еще подавлено. Во сне сознание окончательно теряется; пропадает способность к самопроизвольным движениям и воля. Если спящему человеку пощекотать руку или ногу, он отдергивает их, но делает это рефлекторно, т. е. совершенно бессознательно, как отдергивает лапу обезглавленная лягушка, если ее ущипнуть. Нельзя сказать, чтобы спящий ничего не слышал, но слабые звуки не производят на него никакого впечатления. Если бы человек спал с открытыми глазами, он все равно не мог бы ничего видеть. Но те части мозга, которые заведуют мышлением, находятся в полном бездействии только при очень глубоком сне. Обыкновенно же они продолжают работать и во сне, но только в сильно ослабленной степени. Результатом этой работы являются сновидения.

Во время сна находятся в полном покое только мышцы произвольного движения, но мышцы непроизвольного движения, например те, которые работают в дыхательных движениях, или мышцы кишечного канала, продолжают работать. Все такие мышцы сокращаются с известными промежутками времени и успевают отдохнуть в течение этих промежутков. Тем не менее деятельность их во сне заметно ослабевает. Дыхание становится реже и менее глубоким; вместе с тем изменяется способ увеличения полости груди при вдыхании: в бодрствующем состоянии мужчины дышат, как выражаются, «животом», во сне же чаще грудью, как женщины. У женщин во сне грудное дыхание еще более увеличивается за счет брюшного. Биение сердца во сне замедляется и становится слабее, так что пульс делается менее частым и более слабым.

Вследствие этого в разных местах тела, главным образом под кожей, происходит застой крови; в руках, ногах и на лице получаются отеки. Поэтому всякому, кто укладывается спать, необходимо принять меры к тому, чтобы ничто не препятствовало свободному кровообращению. По этой причине вредно спать в одежде, в особенности с перетянутым поясом. Во время сна кровь отливает от головы — лицо бледнеет. Только во время сновидений, особенно тревожных, начинается приток крови к мозгу, и этот приток содействует пробуждению. Точно так же пробуждение получается, если раздается сильный звук или спящего начинают расталкивать. Во всех этих случаях обескровленный мозг спящего опять получает прежнее количество крови, что и вызывает пробуждение.

Из этого видно, что те части головного мозга, которые воспринимают внешнее раздражение, т. е. воспринимают звук, прикосновение к коже, продолжают работать и во сне, хотя деятельность их сильно ослаблена. Спят более или менее полным сном те части полушарий большого мозга, в которых родится сознание. Другие его части, например, продолговатый и малый мозг, продолжают и во сне бодрствовать. Это видно из того, что и во сне работают те части тела и те мышцы, которые получают приказы от названных частей мозга, например дыхательные мышцы. Пищеварение во сне продолжается, хотя бывает иногда ослаблено.

Во сне органы человека, главным образом мышцы произвольного движения и мозг, отдыхают. Отдых заключается в том, что за время сна кровь выбрасывает из организма негодные продукты деятельности мышечной и нервной тканей и восстанавливает потраченное во время работы вещество этих тканей. За ночь организм спешит очистить кровь от вредных отбросов для того, чтобы к утру силы были восстановлены. По этой причине во сне повышается деятельность выделительных органов, которые выносят из организма продукты распада тканей, — почек и потовых желез. Во сне повышается деятельность потовых желез, почему спящий человек становится более потливым. Поэтому во сне легко простудиться. Особенно же усиливается деятельность почек: за ночь мочи выделяется больше, чем днем.

Во время сна происходит обескровливание головного мозга, что, собственно, и является причиной сна. Напротив, прилив крови к голове вызывает пробуждение. Поэтому все причины, которые заставляют кровь усиленно притекать к мозгу, вызывают бессонницу. Собака не может заснуть, если ее голову опустить ниже туловища. Чрезмерное утомление, физическое или умственное, вместо того чтобы побуждать ко сну, прогоняет его. Это происходит вследствие того, что такое утомление бывает вызвано какой-нибудь чрезмерной работой, а работа сопровождается усиленной деятельностью сердца; вследствие этого сердце и к мозгу пригоняет крови больше, чем надо для появления сна. По той же причине трудно заснуть, если ноги находятся в холоде: вследствие охлаждения ног начинается прилив крови к голове. В случае бессонницы надо поэтому закрывать ноги теплее. Бессонницу вызывают также всякого рода волнения, будь то от радости или от горя, потому что волнения сопровождаются усиленной работой сердца и приливом крови к голове. Разгоняет сон также сильное раздражение органов чувств; вот почему многие не могут спать при огне.