Журнал «Твоё здоровье»

Издательство Знание 3/89

Два процесса сна: модель регуляции сна

Интересно, что ритм тяги ко сну находится в противофазе с ритмом температуры тела. Потребность во сне максимальна, когда температура достигает суточного минимума, и она понижена, когда температура находится в своем максимуме. Все эти наблюдения свидетельствуют, что потребность во сне определяется не только длительностью предшествующего бодрствования, но находится также под сильным воздействием циркадного процесса, независимого от сна и бодрствования. Очевидно, на циферблате наших «внутренних часов организма» время для сна четко отмечено самой природой.

В регуляции сна принимают участие оба процесса: длительность предшествующего бодрствования и циркадный ритм. Нами представлена модель, показывающая, как эти два фактора взаимодействуют друг с другом. Процесс S {от sleep — сон) указывает на уровень потребности во сне в дневное время и на глубину сна ночью. Эта кривая идет вверх во время бодрствования (по мере того как потребность во сне нарастает) и ниспадает во время сна (по мере снижения процента глубокого медленного сна). Процесс С (от circadian — циркадный) соответствует циркадному ритму потребности во сне, который независим от предшествующего сна или бодрствования. Его верхняя точка приходится на 4 часа утра, когда особенно трудно сохранять бодрствование, а нижняя на 4 часа дня. Кривая С показывает не сам процесс С, а его зеркальное отражение. Эту кривую С можно рассматривать как порог бодрствования, так как ее нижняя точка соответствует максимальной потребности во сне.

В этой модели предполагается, что процесс С находится под воздействием не только «внутренних часов» организма, но и внешних стимулов. Например, скучная лекция усиливает сонливость, а волнующий фильм, наоборот, может отодвинуть время засыпания.

Данная двухпроцессная модель предполагает, что потребность во сне в каждый данный момент представляет собой сумму процессов S и С. Это соответствует разнице (или интервалу) между кривыми S и С. Взглянув на рисунок I, мы можем проследить ход этих кривых и интервалы между ними по ходу суток. После пробуждения испытуемого в 7 утра кривые идут рядом все утро; это означает, что желание уснуть выражено слабо. После полудня интервал становится все больше и больше, пока не достигает максимума в 11 вечера. Ночью во время сна интервал между двумя кривыми постепенно уменьшается и доходит до нуля в момент пробуждения (в 7 утра).

Большой . интервал между двумя кривыми соответствует глубокому медленному сну в первую половину ночи, когда преобладают медленные волны ЭЭГ. Так как процесс спадает не линейно, а по экспоненте, продолжительность сна после депривации лишь немного больше, чем в норме. Эта модель также объясняет результаты опытов, которые показали, что испытуемые утром, спали лишь короткое время, несмотря на то что предшествующую ночь провели бодрствуя.

Хотя процент глубокого медленного сна зависит в основном от длительности предшествующего бодрствования, стадии парадоксального сна определяются главным образом циркадным ритмом. Соответственно в нашей модели принято, что потребность в парадоксальном сне отражается в процессе С. В более детальной версии этой модели, которая здесь не представлена, мы предположили, что парадоксальный и медленный сон оказывают тормозящее воздействие друг на друга. Такое взаимодействие может лежать в основе циклического чередования медленного и парадоксального сна. Серж Даан и Домьен Беерсма из Университета Гронингена разработали компьютерную модель регуляции сна, основанную на сходных допущениях и показывающую, что можно смоделировать типичные изменения ритма сон — бодрствование, происходящие в условиях «изоляции от времени». Некоторые из этих изменений, такие, как внутренняя десинхронизация и 50-часовая периодичность, рассматривались выше.

Разумеется, представленная модель является только рабочей гипотезой; она, несомненно, не отражает всей сложности механизмов регуляции сна. Эти идеи, вероятно, потребуют в дальнейшем адаптации и модификации. Тем не менее такое моделирование полезно в двух отношениях: во-первых, оно позволяет поместить значительное число экспериментальных данных в единую концептуальную рамку; во-вторых, оно позволяет высказать некоторые предположения, которые могут быть проверены в дальнейших опытах. Уже существуют определенные указания относительно возможных биологических механизмов, лежащих в основе обоих вышеописанных процессов.

Например, нарастание процесса S в ходе бодрствования и его падение во время сна хорошо соответствуют колебаниям уровня эндогенного вещества сна, существование которого предсказывалось гипотезой Пьерона и его последователей. Процесс С, по-видимому, отражает работу «внутренних часов», расположенных в супрахиазматических ядрах межуточного мозга, которые могут регулировать, кроме сна, различные ритмические процессы (такие, как колебания температуры тела и уровень кортизола). Важно подчеркнуть, что пред-, ставленная модель, в отличие от некоторых других, предполагает существование только одного-единственного осциллятора-ритмоводителя.