Бодрствование и сон

Первые обитатели Земли вышли из океана. Температура их крови была выше температуры воды. Оказавшись на суше, они начали испытывать колебания температуры воздуха. Когда наступал ночной холод, вместе с падением температуры снижалась активность нервной системы животных, с появлением утреннего солнца — снова повышалась. Каждый полдень сопровождался подъемом степени возбуждения и активности. Подобное состояние удается наблюдать у современных холоднокровных животных, было оно и у первых млекопитающих. Именно поэтому появление механизма, контролирующего внутреннюю температуру тела, стало одним из важнейших этапов в эволюции животного мира. У теплокровных животных, в том числе и у человека, сохранился до сих пор ритм колебаний суточной температуры как отголосок резких колебаний, которые происходили в организме первых обитателей Земли.

Суточный ритм связан с состоянием сна и бодрствования. Труднее всего поддерживать высокий уровень бодрствования в периоды наиболее низких показателей температуры тела. Следовательно, у холоднокровного животного условия меняющейся внешней среды определяют периоды смены покоя и активности. Труднее разобраться в этом у млекопитающих, птиц и рыб. Несомненно, что ритм жизни дневных и ночных животных связан с условиями приспособления к внешней среде. К нему приспосабливались их нервные аппараты, температурный ритм. Понятно, почему человек избрал периодом своей активности день: охотиться, заниматься земледелием и скотоводством наши далекие предки могли только в светлую часть суток. С наступлением темноты деятельность практически прекращалась. Так появился ритм бодрствование — сон, повторяющий ритм день — ночь. К такому ритму приспосабливались тысячелетиями и вегетативные колебания, в частности закономерные подъемы и падения температуры. Закрепленный веками ритм стал подвергаться испытаниям по мере прогресса цивилизации, когда утратилась строгая граница между днем и ночью. (Они стали равноценными периодами с точки зрения условий труда.) Но приспособления, которые вырабатывались в процессе эволюции в течение тысячелетий, очень стойки. Следовательно, один из основных факторов, включающий аппараты сна и бодрствования,— внутренний температурный ритм. Устойчивость суточного ритма подчеркивается опытом с животными, у которых, несмотря на выключение факторов внешней среды, внутренний ритм сохраняется, и длительность его равна 24,5—24,6 часа. За 100 суток происходит смещение по отношению к реальному отсчету времени всего па двое суток.

Перейдем к оценке роли усталости — очень важного фактора, которому традиционно отводилась ведущая роль. Действительно, к концу длительного периода бодрствования снижается производительная деятельность, появляются субъективные ощущения усталости, требующие отдыха и сна. Именно на эти факты опирались в прошлом авторы многих теорий сна, в частности гуморальной теории. Однако попытки идентифицировать «гипногенные» вещества не увенчались успехом. С другой стороны, выяснилось, что в период сна в мозгу действительно образуются определенные химические агенты, которые при введении их неутомленному животному прекращают у нею бодрствование. По-видимому, эти факторы не вызывают сон, а выделяются в процессе активности специальных гипногенных систем, обеспечивающих развитие и поддержание сна.

Очень важен вопрос: возникает ли вообще утомление мозга и, следовательно, является ли сон отдыхом для нервной системы; может ли энергетическая теория объяснить наступление сна. В соответствии с этой теорией сон рассматривается как состояние отдыха, восстановления сил утомленной нервной системы. Конкретные нейрофизиологические данные показывают, что в период сна деятельность нейронов мозга не выключается. Происходит преобразование этой деятельности, но функционирование отдельных нейронов не только не приторможено, но выглядит даже более активным.

Возможно ли в принципе утомление нейронов? Известно, что цикл возбуждения и сокращения сердца длится несколько десятых долей секунды, отдых же занимает оставшееся время цикла (т. е. тоже десятые доли секунды). При этом не возникает необходимости в длительном многочасовом прекращении деятельности сердца для отдыха. Цикл возбуждения нейрона намного короче и занимает тысячные доли секунды. Нет основания думать, что для его восстановления недостаточно микроинтервалов между проявлениями деятельности. Таким образом, ни экспериментально, ни теоретически не подтверждается мысль, что сон — результат утомления нейронов головного мозга. Тем не менее усталость, по-видимому, все же является фактором, способствующим наступлению сна. Речь идет прежде всего об усталости скелетной мускулатуры. Мышечное утомление заставляет человека принять горизонтальное положение и расслабить мышцы, что способствует наступлению сна, так как снимает мощный поток импульсов, идущих от сокращенных мышечных волокон.