Электрофизиологические исследования позволили обнаружить в подкорковых отделах головного мозга ряд нервных структур, принимающих участие в регуляции состояния бодрствования и сна. Особенно важную роль играют структуры таламуса, гипоталамуса и ретикулярной формации. В таламусе и гипоталамусе были обнаружены специальные центры сна, раздражение которых с помощью вживленных электродов вызывало у подопытных животных сон. В ретикулярной формации, напротив, были обнаружены нервные структуры, раздражение которых приводит к активации всей мозговой деятельности и поддерживает бодрое состояние подопытных животных.

Интересные данные были получены электрофизиологами при изучении функционального состояния нейронов у спящего животного. Оказалось, что количество активно функционирующих нейронов в «спящем» мозге много больше, чем у бодрствующего животного. Эти данные показали, что сон – это всегда активный процесс, связанный с деятельностью многих отделов головного мозга.

В последние годы было также показано, что решающую роль в регуляции состояния бодрствования и сна играет сама кора головного мозга (КГМ), которая через лимбико-ретикулярные отделы способна регулировать свой собственный уровень функциональной активности.

На основании указанных выше фактов П.К. Анохин предложил гипотезу корково-подкорковых механизмов сна. В этой гипотезе им были объединены павловская корковая теория сна с данными современной электрофизиологии и нейрофизиологии.

Интересная информация была получена при изучении электроэнцефалограммы (ЭЭГ) у спящего человека (рис. 15). Оказалось, что по мере углубления сонного состояния на ЭЭГ появляются медленные волны частотой 4–5 колебаний/с и менее. Чем глубже был сон, тем меньше была частота биоэлектрических колебаний. Примерно через каждые 90 мин после засыпания типичная для глубокого сна кривая ЭЭГ неожиданно меняется. В ней появляются более быстрые ритмы, характерные для бодрствующего мозга. Казалось, что человек в эти минуты готов к пробуждению и его сон неглубокий, поверхностный. Однако попытки разбудить спящего человека в эти минуты были безуспешными.
В связи с таким парадоксом эту фазу сна назвали парадоксальным, или быстрым, сном. Фазы сна с медленной волновой активностью в ЭЭГ назвали медленным, или ортодоксальным (классическим), сном. Следовательно, ночной сон состоит из двух чередующихся фаз быстрого и медленного сна. Причем у взрослых стадии быстрого сна составляют примерно 25% от общего времени сна, а у детей – значительно больше.

.

Рис. 15. Фазы сна человека в течение одной ночи. Показана различная глубина сна. Подобно различным морским глубинам, различна и степень глубины сна:
1 – фазы парадоксального сна (почти всегда сопровождаются сновидениями);
2 – «сонные веретена» электроэнцефалограммы; 3 – электроэнцефалограмма
биотоков мозга, типичная для глубокого сна без сновидений.

Люди, разбуженные в фазу быстрого сна, всегда могли рассказать о своих сновидениях, в то время как разбуженные в фазу медленного сна ничего не могли вспомнить. Таким образом, был найден объективный физиологический подход к изучению механизмов сновидений. Оказалось, что каждый человек видит сновидения каждую ночь. Более того, мы их видим в течение ночи несколько раз. Первое сновидение приходит к нам в момент засыпания и затем через каждые 90 мин мы видим новый сон. Следовательно, за ночь человек видит 5–6 сновидений.

Стадии быстрого сна, сопровождающиеся сновидениями, можно обнаружить у спящего человека и без помощи сложной аппаратуры. Характернейшим их проявлением является движение глазных яблок, изменение ритма дыхания и небольшие движения туловища. Спокойное пробуждение всегда происходит к утру, когда увеличивается стадия быстрого сна, поэтому, просыпаясь в фазу быстрого сна, мы «видим» последнее сновидение, которое и запоминается. Иногда люди говорят: «Я сегодня спал без снов, как убитый». Это неверно, так как человек может проснуться неожиданно в фазу медленного сна, когда нет и последних сновидений. Например, нас может разбудить звонок будильника или плач ребенка.

Сновидения являются обязательным компонентом нормального сна, более того, искусственное лишение человека сновидений, например, с помощью фармакологических препаратов, приводит к значительным нарушениям его психической деятельности.

Большая часть наших сновидений связана с нашим прошлым или с событиями минувшего дня и носит в основном зрительный характер. Важное влияние на сновидения могут оказывать внешние и внутренние раздражители, которые бессознательно регистрируются мозгом и включаются в сюжет сновидений. Известно много случаев, когда поэты, писатели, художники, музыканты и ученые «дорабатывали» свои произведения и открытия во сне, например А.С. Пушкин, Л.Н. Толстой, Д.И. Менделеев и др.