Сон и бодрствование. Регулярная смена сна и бодрствования - необходимое условие нормальной жизнедеятельности человеческого организма. Пока человек не спит, активность коры его больших полушарий в основном определяется непрерывным контактом с окружающей средой посредством импульсов, поступающих из органов чувств. Когда человек ложится спать и закрывает глаза, поток афферентных импульсов значительно уменьшается, а затем контакт с окружающей средой совсем прекращается - наступает сон. Продолжаясь несколько часов, он обеспечивает полное восстановление способности мозга к аналитико-синтетической деятельности, характерной для бодрствования.

Неоднократные наблюдения над больными, а также опыты на животных свидетельствуют, что для бодрого состояния организма действительно необходимо поступление в мозг афферентных импульсов от органов чувств. Так, у одного больного после контузии были полностью потеряны зрение и слух, а кожная и мышечная чувствительность сохранялась только на одной руке. Больной почти все время спал, но поглаживание здоровой руки тотчас же пробуждало его.

У животных почти беспрерывный сон наблюдался после перерезки нервов, идущих от основных органов чувств.

Опыты Павлова показали, что у собак появляется вялое, сонливое состояние, если создать условия для развития торможения в коре больших полушарий, например, путем многократного неподкрепления условного раздражителя. При этом переход от бодрствования ко сну происходил не сразу, а через несколько последовательных фаз, ранее описанных крупным русским физиологом Н.Е. Введенским.

У собаки были образованы следующие условные рефлексы: положительный на музыкальный тон определенной высоты, тормозные на 20 других тонов, а также положительные рефлексы на тихий и громкий треск. На тихий треск, как на слабый раздражитель, выделялось в 2-3 раза меньше слюны, чем на громкий треск. Многократное применение тормозных тонов вызывало у собаки сон. Когда сонливое состояние только начинало развиваться, реакция на тихий треск усиливалась и становилась такой же, как и на громкий треск. Эту фазу Введенский назвал уравнительной, так как эффекты слабого и сильного раздражения уравниваются. За ней появлялась парадоксальная фаза. Она характеризуется тем, что слабый раздражитель вызывает более значительную реакцию, чем сильный. Мало того, сильный раздражитель может оказаться чрезмерным и лишь углубить торможение, и реакция будет наблюдаться только на слабое раздражение. Затем наступала фаза торможения, когда реакция исчезает и на слабые и на сильные раздражители и животное засыпает. Те же самые фазы в обратной последовательности наблюдаются во время пробуждения.

У взрослых людей, а часто и у детей фазы переходного состояния протекают очень быстро. Нередко, однако, ту или иную фазу удается проследить. Так, иногда можно обнаружить, что засыпающий ребенок реагирует только на слабые раздражители. Он не слышит звуков радиопередач или громкого разговора, но реагирует или даже просыпается в ответ на легкое прикосновение или на слова, произносимые шепотом. У маленьких детей переходные состояния часто осложняются явлениями положительной индукции, когда торможение, еще не распространившееся на всю кору, вызывает возбуждение незаторможенных участков. Возникшее возбуждение может иррадиировать по коре, снимая еще слабо выраженное торможение. Это проявляется в том, что, перед тем как заснуть, на некоторое время ребенок приходит в состояние двигательного беспокойства или начинает «беспричинно» капризничать.

Такое состояние особенно легко возникает, если перед отходом ко сну ребенок был возбужден или если он ложится позднее обычного.

Механизмы сна и бодрствования. В головном мозге различают две основные системы путей, по которым проходят афферентные импульсы с различных рецепторов. Одни пути направляются к буграм межуточного мозга, где происходит переключение импульсов на нейроны, аксоны которых, доходя до соответствующих чувствительных зон коры больших полушарий, становятся источником ответных реакций организма. Нервные волокна, идущие к буграм, дают боковые ответвления, с которых начинаются другие, более сложные пути, направляющиеся к различным образованиям среднего и межуточного мозга, в частности к ретикулярной формации. Здесь импульсы многократно переключаются с нейрона на нейрон и в конечном счете направляются ко всем участкам коры, активируя ее, т.е. повышая ее возбудимость. Этот эффект исчезает и возбудимость коры резко снижается, если в реакцию включаются некоторые определенные участки ствола мозга, которые можно назвать тормозящими. Опыты на животных показали, что электрическое раздражение таких участков вызывает сон, причем фоновая активность коры больших полушарий резко меняется - появляются характерные для сонного состояния медленные, но интенсивные электрические колебания (дельта-ритм). При раздражении других участков ствола сон тотчас же прекращается и электроэнцефалограмма регистрирует частые колебания малой интенсивности, что характерно для состояния бодрствования.

Можно считать твердо установленным, что активность коры больших полушарий в сильной степени зависит от воздействий со стороны ретикулярной формации и других образований среднего и межуточного мозга. Однако эта зависимость не односторонняя: кора в свою очередь посылает к нижележащим образованиям импульсы, усиливающие или тормозящие их активность. Резким ослаблением активирующего влияния коры на ретикулярную формацию объясняется описанное Павловым наступление сна при развитии в коре торможения.

Таким образом, уровень возбудимости коры регулируется ее постоянным взаимодействием с нижележащими отделами мозга.

Состояние сна нельзя назвать полным покоем, бездеятельностью коры больших полушарий. Сон - это отдых коры, но отдых активный. Он характеризуется ослабленной, сильно измененной деятельностью корковых клеток, протекающей в условиях резкого ограничения притока афферентной импульсации. Наблюдения показали, что во время сна биотоки коры не остаются неизменными: в течение ночного сна несколько раз периоды медленных колебаний чередуются с периодами значительного учащения колебаний и уменьшения их амплитуды.

Изолированные очаги возбуждения во время сна. Раздражения, идущие из внешней и внутренней среды, могут изменять функциональное состояние отдельных пунктов коры, повышая или понижая их возбудимость и нередко приводя их в активное, деятельное состояние. Обычно возникающие очаги возбуждения быстро затормаживаются, и сон не нарушается. В иных случаях возникший очаг приводит к частичному, избирательному распространению возбуждения, основанному на ранее выработанных условных связях. Ребенок может во сне, не просыпаясь, застонать или заплакать. У некоторых детей изолированный очаг возбуждения легко возникает в области двигательного анализатора. Такие дети проявляют во сне двигательное беспокойство, часто ворочаются, а иногда совершают более сложные двигательные акты. Повышенная возбудимость двигательной речевой области проявляется в том, что ребенок начинает говорить во сне.

Сновидения. Сновидения также представляют собой результат активности определенных комбинаций возбужденных клеток на общем фоне коркового торможения. Во время сновидения многие пункты коры вступают в сложное взаимодействие, что может привести к некоторому подобию нормальной корковой деятельности. Однако это подобие лишь кажущееся. Деятельность корковых клеток во время сна резко отличается от их деятельности в состоянии бодрствования. Во-первых, многие пункты коры остаются в состоянии стойкого торможения и не участвуют в работе коры. Во-вторых, переход отдельных пунктов коры от состояния торможения к состоянию нормальной возбудимости сопровождается переходными фазами, нарушающими нормальные функциональные отношения между отдельными группами корковых клеток. Все это обусловливает бессвязность, нереальность, фантастичность многих сновидений.

Постановкой специальных экспериментов удалось установить, что источником сновидений могут быть различные раздражения, исходящие из внешней или внутренней среды. Нередко источником сновидений могут быть следы дневной активности корковых клеток: отдельные пункты коры как бы сохраняют те функциональные взаимоотношения, которые имели место во время бодрствования.

Сторожевые пункты коры. Даже во время глубокого сна отдельные пункты коры могут сохранять состояние повышенной возбудимости. Это имеет большое биологическое значение. Высокая возбудимость пункта, раздражение которого имеет большую жизненную значимость, обеспечивает возможность быстрого пробуждения в нужный момент. Вот почему Павлов назвал такие пункты коры «сторожевыми». В сохранении высокой возбудимости сторожевых пунктов коры существенную роль играют явления индукции: глубокое торможение других участков коры вызывает в сторожевом пункте положительную индукцию.

Наличием дежурных, сторожевых пунктов коры можно объяснить пробуждение человека точно в назначенный час (рефлекс на время), пробуждение матери при малейшем движении больного ребенка, хотя на другие, более сильные раздражители она не просыпается.

Гипноз как частичный сон. Экспериментальное изучение переходных состояний между сном и бодрствованием привело к пониманию физиологического механизма, лежащего в основе явлений гипноза. Если курицу быстрым, энергичным движением, подавляющим всякое сопротивление, опрокинуть на спину и затем через короткое время отвести руки, то животное остается в полной неподвижности в приданном ему неестественном положении в течение нескольких минут, как правило, следя глазами за экспериментатором. Подобное явление внезапного «обездвижения» (оцепенения) наблюдается и в естественных условиях под влиянием чрезмерно сильного или слабого, но длительного раздражения. Это явление можно рассматривать как своеобразный пассивно-оборонительный рефлекс при встрече с сильнейшим врагом, борьба с которым бесполезна.

В основе этого явления лежит резко выраженное индукционное торможение двигательной области коры, связанное с возникшим в других пунктах мозга сильным очагом возбуждения. Иными словами, возбудимость резко снижается не во всей коре, а в определенных ее областях.

Следовательно, гипноз представляет собой частичный сон. В типичных случаях гипноза торможение охватывает главным образом область двигательного анализатора.

Обычные способы гипнотизирования людей, по существу, воспроизводят те условия, которые приводят к гипнозу животных. Таковы слабые, повторяющиеся раздражения кожи или обычно применяющийся способ - монотонное повторение слов, ассоциируемых с сонным состоянием («Вас клонит ко сну; вы чувствуете, как тяжелеют веки; вы закрываете глаза, и вам трудно их открыть» и т.д.). Нередко, особенно при гипнотизировании истеричных людей, применяется сильный речевой раздражитель, например возглас «спите!» или другое резко сказанное слово.

В настоящее время гипноз широко применяется в медицине для внушения с лечебной целью. Павлов говорил, что внушение есть наиболее упрощенный типичнейший условный рефлекс человека. В условиях гипноза, когда значительная часть коры больших полушарий находится в состоянии торможения, слова гипнотизера становятся тем сильным раздражителем, который вызывает ярко выраженный очаг возбуждения в соответствующих пунктах коры.

По закону взаимной индукции заторможенные области коры поддерживают и усиливают этот очаг возбуждения (положительная индукция), а последний, в свою очередь, углубляет торможение других пунктов коры (отрицательная индукция). Это ведет к исключению противодействующего влияния других пунктов коры на те, которые возбуждаются при внушении. Иными словами, под влиянием гипноза ранее образованные в коре условные связи (привычки, страсть к алкоголю, к курению) не препятствуют установлению новых связей даже в том случае, если эти последние противоречат прежним. Отсюда огромная, иногда неодолимая сила внушения, произведенного в состоянии гипноза.