Стадии бодрствования и сна - с точки зрения нейрофизиологии

Сон, как и бодрствование, не является монотонным состоянием — он состоит из нескольких стадий. ЭЭГ демонстрирует различные ритмы электрической активности головного мозга, которые соответствуют таким состояниям, как бодрствование, расслабление, сонливость, глубокий сон и парадоксальный сон (сновидения) (рис. ниже).

Паттерны сна на ЭЭГ. Стадии бодрствования и сна разграничивают на основании паттернов ЭЭГ неокортекса.

Сон состоит из периодов, когда спящий относительно неподвижен, и периодов, во время которых у него наблюдаются подергивания рта, пальцев рук и ног. Такое поведение можно наблюдать у домашних животных и спящих людей.

В 1955 г. Юджин Асерински и Натаниэл Клейтман (Eugene Aserinsky, Nathaniel Kleitman; Lamberg, 2003) обнаружили, что такое подергивание обладает периодичностью и связано с быстрыми движениями глаз (БДГ) и характерным для бодрствования паттерном ЭЭГ. После их доклада эту стадии сна назвали фазой быстрого сна (REM-сном; от Rapid Eye Movement — фаза быстрых движений глаз, парадоксальный сон); остальные стадии сна назвали медленным сном (non-REM-сном).

В соответствии с этим определением Американская ассоциация медицины сна (American Association of Sleep Medicine) представила классификацию стадий спа, основанную на различиях паттернов ЭЭГ для быстрого (быстроволнового) и медленного (медленноволнового) сна:
• Бодрствование (W)
• Первая стадия медленного сна (N1)
• Вторая стадия медленного сна (N2)
• Третья стадия медленного сна (N3)
• Быстрый сон (R)

а) Бодрствование (W). Стадия бодрствования представляет собой весь спектр поведения, от активного бодрствования до сонливости. Регистрируемый при бодрствовании паттерн ЭЭГ характеризуется наличием волн с низкой амплитудой (высотой) и высокой частотой. Такой паттерн, или бета-ритм, имеет частоту 15-30 Гц (циклов в секунду). Бета-ритм также называют ЭЭГ бодрствования. При бодрствовании ЭМГ регистрирует мышечную активность, а ЭОГ — движения глаз.

Когда находящийся в состоянии бодрствования человек расслабляется и закрывает глаза, у него может регистрироваться альфа-ритм (см. кривые на рис.). Это высокоамплитудные регулярные волны с частотой 7-11 Гц. У человека альфа-ритм регистрируется в области зрительной коры, в задней части мозга. При воздействии на находящегося в расслабленном состоянии человека какого-либо раздражителя или при открывании глаз альфа-ритм резко блокируется. Альфа-ритм возникает не у всех, при этом у некоторых людей он доминирует.

б) Первая стадия медленного сна (N1). Первая стадия медленного (медленноволнового) сна (N1) характеризуется дремотой. На ЭЭГ бета-ритм сменяется низкоамплитудной активностью различной частоты, в том числе тета-ритмом с частотой 4-7 Гц. При этом на ЭМГ по-прежнему видны признаки активности, поскольку мышцы сохраняют тонус, а ЭОГ, как правило, отражает движения глаз.

в) Вторая стадия медленного сна (N2). Во второй стадии медленного сна (N2) человек спит. У него, по-прежнему, регистрируется тета-ритм наряду с ритмическими разрядами (сонными веретенами), имеющими частоту 11-16 Гц, и К-комплексами — высокоамплитудными волнами, сменяющимися медленными волнами. Длительность колебаний составляет около 0,5 с.

г) Третья стадия медленного сна (N3). Третья стадия медленного сна (N3) — это глубокий сон. На этой стадии человека трудно разбудить — при пробуждении он остается сонным и, если его не беспокоить, быстро засыпает снова. На ЭЭГ видны медленные колебания с высокой амплитудой, называемые дельта-ритмом. На ЭМГ все еще присутствуют признаки мышечной активности, свидетельствующие о наличии остаточного мышечного тонуса, а ЭОГ показывает, что движения глаз прекратились.

д) Быстрый сон (R, или REM-фаза). Быстрый (быстроволновой, парадоксальный) сон состоит из периодов, в течение которых спящий человек относительно неподвижен, и периодов, во время которых ЭОГ отражает быстрые движения глаз (БДГ), а также подергивания рта, пальцев рук и ног. При этом ЭМГ показывает, что мышцы неактивны — такое состояние называют атонией (от греч. — без тонуса). На ЭЭГ доминирует бета-ритм, аналогичный ритму, регистрируемому при бодрствовании и на первой стадии медленного сна.

е) Иная активность, связанная со сном и бодрствованием. Хотя для разграничения стадий сна используют электрофизиологические показатели, для разных стадий бодрствования и сна характерны и другие внешние и физиологические изменения. Показатели метаболической активности, такие как температура тела, во время сна обычно снижаются. Дыхание и частота сердечных сокращений позволяют лучше понять природу сна и бодрствования.

Различные формы поведения спящего, метание из стороны в сторону и перевороты, стоны и смех, часто характерны для определенных стадий сна. Все эти показатели позволяют лучше изучить нормальный сон, а также выявить причины и симптомы нарушений сна.

- Читать далее "Нормальный ночной сон - с точки зрения нейрофизиологии"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 25.10.2023