Существуют разные представления о том, как организована активирующая система (системы) организма. Так, Блок полагал, что есть единый континуум активации, обеспечивающий все виды активности. П.К. Анохин, напротив, считал, что единой активирующей системы нет, и в основе разных видов поведения (например, пищевое, оборонительное...) – лежат разные активирующие системы: Если мы рассмотрим различные структуры мозга, отвечающие за активацию организма, то увидим существование нескольких уровней активации, от генерализованной до избирательной (процессы локального внимания).

Механизмы регуляции уровня борствования

Регуляция суточного цикла

Нормальный биологический цикл сон/бодрствование у человека, который не получает внешних сигналов о чередовании дня и ночи, составляет от 25 до 30 часов (существуют индивидуальные различия). Под воздействием смены дня и ночи цикл сон-бодрствование регулирует эпифиз. От сетчатки глаза информация о свете поступает в зрительную кору, гипоталамус и эпифиз. Эпифиз ритмично вырабатывает мелатонин.

Нейронные механизмы

На нейронном уровне регуляция функциональных состояний осуществляется с помощью модуляторных нейронов активирующего и инактивирующего типа. Активирующие увеличивают активность синапсов, соединяющих чувствительные и исполнительные нейроны, инактивирующие - снижают. Нейроны-модуляторы различаются по степени генерализации своего действия. Переход к бессознательному состоянию, например, при засыпании, можно определить как выключение активирующих нейронов-модуляторов генерализованного типа и включение инактивирующих нейронов-модуляторов.
Нейроны-модуляторы объединены в ансамбли и сети, сосредоточенные на уровне ретикулярной формации ствола мозга и неспецифического таламуса, создавая активирующую и инактивирующую системы.

Мозговые механизмы

1. Ретикулярная формация ствола мозга. С боковых сторон ретикулярная формация окружена сенсорными путями, которые отдают ей часть афферентной импульсации. Благодаря этому любое сенсорное возбуждение повышает уровень активации ретикулярной формации, активация по восходящим путям распространяется вверх к коре больших полушарий. Отдельные нейроны ретикулярной формации отвечают за специфические действия, ответ группы нейорнов – неспецифичен.

Экспериментально показано, что раздражение ретикулярной формации через вживленные в нее электроды приводит к пробуждению спящего животного. Высокочастотная стимуляция ретикулярной формации приводит к появлению активации на электроэнцефалограмме, низкочастотная – наоборот.

2. Таламус или зрительный бугор. Это отдел промежуточного мозга, играющий роль коллектора сенсорной информации, поскольку в него поступает информация от всех органов чувств. По некоторым данным, в центре таламуса расположен "водитель ритма" — морфо-функциональное образование, отвечающее за генерацию ритмической активности и распространяющее синхронизированные влияния на обширные области коры. Ядра неспецифического таламуса образуют диффузную проекционную таламическую систему, которая оказывает на кору возбуждающие и тормозные влияния.

Эти влияния по сравнению с результатам возбуждения ствола мозга имеют более ограниченный характер и захватывают относительно небольшие участки коры. Таким образом, при возбуждении таламуса возникает реакция активации в коре головного мозга. Эта реакция отчетливо прослеживается в электроэнцефалограмме: она сравнительно кратковременна и локализована. В отличие от реакции активации, вызываемой ретикулярной формацией ствола мозга, которая считается генерализованной реакцией активации, эффекты возбуждения неспецифического таламуса называют локальной активацией.

Передача эстафеты активирующих влияний с уровня ретикулярной формации ствола мозга на уровень таламической системы означает переход от генерализованной активации коры, вызывающей глобальные сдвиги общего уровня бодсрствования, к локальной, отвечающей за селективное, т.е. избирательное сосредоточение внимания, за отбор сенсорной информации, на которой концентрируется внимание.

Влияние базальных ганглиев через таламус на кору также приводит к запуску процессов избирательного внимания.

3. Лимбическая система мозга. Принимая существенное участие в формировании моивационных состояний, лимбическая система оказывает активирующее и инактивирующее генерализрованное влияние.

4. Передние отделы коры больших полушарий — фронтальные зоны служат для регуляции уровня бодрствования в целом и внимания как избирательного процесса. По нисходящим кортико-ретикулярным путям они модулируют в нужном направлении (снижают или повышают) активность стволовой и таламической систем. Включение в процесс формирования уровня возбуждения ЦНС фронтальных зон с их нисходящими путями позволяет говорить о существовании своеобразного замкнутого контура регуляции. Изначально ретикулярная формация ствола мозга, возбуждаясь под действием внешних стимулов, активизирует неспецифический таламус и кору больших полушарий, а кора больших полушарий, благодаря нисходящим проводящим путям, может снизить или увеличить активность ретикулярной формации ствола и таламуса или увеличить в зависимости текущей потребности, информация о которой поступает в кору из лимбической системы.

Рисунок 1. Электроэнцефалограмма при различных уровнях возбуждения ЦНС

Психофизиология сна

Общее представление о сне

Сон относится к необходимым жизненным процессам. Лишенный сна человек погибает в течение двух недель. Считается, что первым экспериментатором на этом поприще стал французский суд, приговоривший к смерти некоего китайца за убийство жены. Приговор гласил — лишить убийцу сна. К китайцу приставили троих стражников, по очереди сменявших друг друга. Они должны были будить наказанного убийцу. Через десять дней убийца взмолился: «Казните меня, четвертуйте, сдерите кожу, расстреляйте, повесьте или отравите — только прекратите эти нечеловеческие муки!» Об этом случае сообщалось в медицинском журнале в 1859 году.

Лишение сна в течении трех-пяти суток вызывает непреодолимую потребность во сне.
Массовые эксперименты начались в 60-е годы. Выяснилось, что на пятые сутки у человека ухудшается зрение и слух, могут начаться галлюцинации, нарушается координация движений, рассеивается внимание, он не способен к целенаправленной деятельности. наблюдается снижение скорости психических реакций, портится настроение, происходит дезориентация в окружающей среде, резко снижается работоспособность, возникает быстрая утомляемость при умственной работе и меньшая ее точность. Человек теряет способность к сосредоточенному вниманию, могут возникнуть различные нарушения моторики (тремор и тики), возможны и галлюцинации, иногда наблюдаются внезапная потеря памяти и сбивчивость речи. За время эксперимента основная масса людей, несмотря на обильное питание, потеряла в весе. На восьмой день основная масса испытуемых отказалась продолжать эксперимент, лишь трое заявили, что могли бы и дальше не спать, если им побольше заплатят. Но экспериментаторы отказались от этого заманчивого предложения, потому что сами уже были порядком измучены. Любопытно, что восстановление нормального сна после этого опыта у всех прошло за следующие сутки-двое. При более длительном лишении сна могут возникнуть психопатии и даже паранояльные расстройства психики. Изменения вегетативных функций при длительной бессоннице невелики: только небольшое понижение температуры тела и незначительные замедления пульса.

Рекордсменом (согласно книге рекордов Гиннеса) стал Рэнди Гарднер, проведший без сна 264 часа, то есть около 11 суток.

Описаны несколько случаев длительного отсутствия сна. Чаще всего эти случаи были связаны с сильными психическими потрясениями (потеря близкого человека, последствия катастрофы). Однако в большинстве случаев подобные события приводят к обратному результату — к летаргическому сну.

Потребность в сне зависит от возраста. Так общая продолжительность сна новорожденных составляет 20-23 часа в сутки, в возрасте от 6 месяцев до 1 года — около 18 часов, в возрасте от 2-х до 4-х лет — около 16 часов, в возрасте от 4-х до 8 лет — 12 часов, в возрасте от 8 до 12 лет — 10 часов, в возрасте от 12 до 16 лет — 9 часов. Взрослые спят в среднем 7-8 часов в сутки. Есть мнение, что потребность во сне к старости снижается, однако описано, что люди старше 60 лет, страдающие различными заболеваниями спят, как правило, менее 7 часов в сутки. В то же время практически здоровые люди этого возраста спят более 8 часов в сутки. При увеличении продолжительности сна у "малоспящих" пожилых людей наблюдается улучшение самочувствия. По некоторым данным продолжительность сна долгожителей Кавказа колеблется от 9 до 16-17 часов в сутки. В среднем же долгожители спят по 11-13 часов. Иными словами по мере старения человека продолжительность сна должна увеличиваться.

Виды сна

1. Монофазный – сон происходит один раз в сутки. Дифазный – сон наблюдается дважды в сутки. Полифазный –сон наблюдается несколько раз в сутки (например, у младенца).

2. Сезонный (спячка, летняя, зимняя, связанная с неблагоприятными условиями) – наблюдается у ряда видов животных.

3. Наркотический сон может быть вызван химическими воздействиями: вдыхание паров эфира, хлороформа, введением в организм различного рода наркотиков, например, алкоголя, морфия и других. Кроме того, может быть вызван электронаркозом (воздействие прерывистого электрического тока слабой силы).
4. Патологический сон возникает при анемии мозга, мозговой травме, наличии опухолей в больших полушариях или поражении некоторых участков ствола мозга, поражениях мозга инфекционной природы (летаргический энцефалит). Сюда же относится и летаргический сон, который может возникнуть как реакция на сильную эмоциональную травму и может длиться от нескольких дней до нескольких лет. К явлениям патологического сна относят снохождение (сомнабулизм), нарколепсию (подробно см. ниже).

5.Гипнотический сон - возникает под гипнотическим действием обстановки, воздействиями гипнотизера. Во время гипнотического сна возможно выключение произвольной корковой активности при сохранении частичного контакта с окружающим и наличием сенсомоторной деятельности.

Стадии сна

Сон человека имеет правильную циклическую организацию: выделяют пять стадий: четыре стадии медленноволнового (медленного) сна и одна стадия быстрого. Завершенным циклом считается отрезок сна, в котором происходит последовательная смена стадий медленного сна быстрым сном. В среднем отмечается 4-6 таких циклов за ночь, продолжительностью примерно 1,5 часа каждый.

По расчетам, в среднем в первом цикле первая и вторая стадии продолжаются по 15 мин, третья – 20 мин, четвертая – 45 мин, быстрый сон - 10 минут. Во втором цикле происходит сокращение третьей стадии до 15 мин, четвертой – до 20 минут, продолжительность быстрого сна возрастает до 15-20 минут. В последующих циклах четвертой стадии, то есть глубокого сна, нет, а продолжительность быстрого сна продолжает увеличиваться. Первые четыре стадии сна в норме занимают 75-80% всего периода сна.