История развития взглядов на физиологические основы психики и поведения

Так, физический труд в первую очередь характеризуется изменениями в соматической§ и вегетативной системах§. Уже при незначительных физических нагрузках повышается возбудимость коры и нервной системы в целом, улучшается условно-рефлекторная деятельность и сенсорная чувствительность, способность к переключению внимания. Таким образом, активный отдых с выполнением легкой работы ускоряет восстановления работоспособности.

Умственный труд характеризуется преимущественно нейрофизиологическими сдвигами: повышается кровоснабжение головного мозга, усиливается энергетический обмен в нервных клетках. При умственном труде часто может развиваться так называемое функциональное утомление – снижение эффективности в одном виде деятельности при сохранении в других видах (например, ухудшение вычислительной работы при сохранении надежности в восприятии зрительных и слуховых сигналов).

Состояние утомления§ следует отличать от состояния, которое развивается при однообразной деятельности – монотонии. Характерными особенностями однообразной (монотонной) деятельности являются следующие:

1. повторяемость операций,
2. чрезмерное дробление операций,
3. простота действий,
4. малая или средняя трудность выполняемой работы,
5. недостаточное число раздражителей,
6. недостаточность мышечных усилий,
7. ритмичность,
8. суженный объем внимания.

При развитии функционального  состояния типа монотонии§ в первую очередь появляются такие симптомы, как снижение психической активности, снижение бдительности, сонливость, раннее снижение работоспособности и появление признаков утомления. Снижение работоспособности и развитие утомления при однообразной работе происходит так быстро (уже через 30 мин), что это не может быть следствием функционального истощения. В большинстве случаев развития именно монотонии убыстрение темпа работы может повысить работоспособность. Еще одной особенностью монотонии является то, что однообразие действует сильнее при легкой работе, чем при тяжелой. Кроме того, одна и та же работа может восприниматься одними людьми как однообразная, а другими – нет (Хрестомат. 6.2.¨).

Таблица 6.3

Сравнение состояний утомления  и монотонии (по: Рождественская В.И., 1980.)

Утомление	Монотония
Вегетативные сдвиги разнонаправлены  и неоднозначны	Вегетативные сдвиги более  определены: снижение ЧСС и другие показатели повышенного тонуса парасимпатического отдела ВНС
Увеличение латентных  периодов времени реакции (простая  сенсомоторная реакция)	Снижение критической  частоты световых мельканий (КЧСМ)
Больше связано с двигательной сферой	Больше связана с вегетативной сферой
Снижение кожного сопротивления  к концу работы	Повышение кожного сопротивления  к концу работы
Повышение мощности всех ритмов ЭЭГ с преобладанием высокочастотных	Снижение мощности всех ритмов ЭЭГ с преобладанием низкочастотных
Легче переносится людьми с сильной нервной системой	Легче переносится людьми со слабой нервной системой
Развивается запредельное торможение в коре	Развивается «превентивное» торможение (типа угасательного)

 

6.5. Резюме

Единого определения термина  «функциональное состояние» не существует. Определение это зависит от того подхода, который используется для  изучения этого сложного явления. Основных подходов три: эргономический, комплексный и психофизиологический. У каждого есть свои достоинства и недостатки. В качестве ведущих структур ЦНС, определяющих уровень бодрствования и функциональное состояние человека в каждый момент времени рассматриваются стволовая ретикулярная формация и неспецифические ядра таламуса, а также лимбическая система. Функциональные состояния бывают благоприятные и неблагоприятные. Одними из неблагоприятных состояний являются состояния утомления и монотонии, которые следует отличать по механизмам возникновения и физиологическим процессам, лежащим в их основе.

Чередование периодов активности и покоя наблюдается у всех живых существ. Сон в том или  ином виде наблюдается у всех позвоночных  животных, но сон, состоящий из нескольких циклов, внутри которых развертываются различные стадии, присущ только теплокровным животным§.

Сон — сложноорганизованное функциональное состояние мозга, во время которого отмечаются выраженные физиологические изменения практически  во всех отделах головного и спинного мозга, моторной сфере, активности вегетативной нервной системы, отмечаются интенсивные  психические процессы (А. М. Вейн, Я. И. Левин, 1989).

Сон является приспособлением  организма к смене времени  суток и освещенности. Особенности  сна различных животных связаны  с их образом жизни. Так, например, сон копытных животных имеет «рваный» характер – после каждого цикла  животное просыпается и оглядывается (возможна опасность со стороны хищников). Такой сон называется полифазным. В результате получается, что в каждый момент времени кто-либо из стада находится в бодрствующем состоянии.

У норковых млекопитающих  хорошо выражена цикличность сна. Они  много спят, и у некоторых встречается  так называемый сезонный сон (спячка). Спячка бывает как зимняя, так и летняя и служит для переживания неблагоприятных условий (холода, жары, засухи и т.д.). Это состояние характеризуется следующими особенностями:

• Потеря способности к терморегуляции.
• Снижение количества дыхательных движений.
• Снижение частоты сердечных сокращений (ЧСС).
• Снижение общего уровня обмена веществ в организме.

Особенности сна морских  млекопитающих также связаны  с их образом жизни. Дельфинов, например, обнаружен феномен однополушарного сна – дельта-волны медленного сна возникают поочередно то в левом, то в правом полушарии (Хрестомат. 7.1.¨).

7.1. Теории  сна

Существует несколько  подходов к объяснению причин возникновения  сна:

1. нервные теории,
2. сосудистая (циркуляторная),
3. гуморальные теории,
4. информационная теория.

Нервные теории сна принято делить на активные и пассивные теории. Активные теории исходят из того, что сон возникает в результате активного процесса – возбуждения определенных участков мозга (центров сна), а это, в свою очередь, приводит к засыпанию. Сторонники пассивных теорий считают, что сон возникает в результате прекращения поступления сигналов (информации) к мозгу, то есть пассивно. Их еще называют теориями деафферентации. То есть «заснуть» и «не суметь остаться бодрствующим» это разные вещи.

Существуют экспериментальные  подтверждения как активных, так  и пассивных теорий.

Таблица 7.1

Активные теории	Пассивные теории
Гесс показал, что слабое электрическое раздражение четко  ограниченной области промежуточного мозга кошки вызывало у них  сон со всеми подготовительными  стадиями.	В клинических исследованиях  было показано, что сон может вызвать  опухоль среднего мозга, которая  сдавливает афферентные пути и прекращает поток информации в кору больших  полушарий.
Открыты другие структуры, раздражение  которых может вызвать сон: хвостатое  ядро, неспецифические ядра таламуса, преоптическая область гипоталамуса.	Павлов И.П. рассматривал сон как результат торможения коры больших полушарий. Он считал, что если исключить поток импульсов  в кору, то наступит торможение и  сон.
	Эксперименты Бремера с перерезкой на разных уровнях восходящих путей к коре (деафферентация).
	Открытие Мэгуном€ и Моруцци€ восходящей активирующей системы мозга (РФ)

П.К. Анохин€ предложил свой вариант единой теории сна, объединяющей активные и пассивные теории. Он считал, что действительно существуют гипоталамические центры сна§, но во время бодрствования они находятся под постоянным тоническим тормозным влиянием со стороны коры больших полушарий§. Если рабочий тонус корковых нейронов снижается (в результате уменьшения потока информации в кору или ее утомления), то их тормозное влияние на нижележащие центры ослабляется. Гипоталамические центры как бы высвобождаются из-под тормозного влияния коры и вызывают вегетативные и другие изменения, характерные для состояния сна. Они также угнетают восходящие активирующие влияния из ретикулярной формации (РФ)§ на кору. Эти изменения представляются циклическими. В качестве иллюстрации этой теории Анохин предложил рассмотреть сон новорожденного и его изменения в онтогенезе§.

·  Сосудистая (циркуляторная) теория сна связывает сон с изменением кровотока в мозге. Одни связывают сон с оттоком крови, другие – с притоком крови к головному мозгу. По современным данным во время сна происходят колебания кровенаполнения сосудов мозга.

·  Первые гуморальные теории сна объясняли наступление сна за счет веществ, накапливающихся в организме во время деятельности – обеднение клеток кислородом, накопление углекислого газа, молочной кислоты§, холестерина§ и т.д. Р. Лежандр и Х. Пьерон€ (1910 г) считали, что сон наступает в результате накопления токсических веществ (продуктов обмена). Они экспериментально показали, что если одной собаке долго не давать спать, а потом ее кровь или ликвор перелить другой собаке, то у второй наступал сон. Однако гуморальным теориям противоречили наблюдения за сросшимися близнецами, у которых система кровообращения общая, а спать они могут по очереди.

·  Информационная теория Н.Виннера€ предлагает следующее объяснение возникновения сна. В течение дня мозг накапливает огромное количество информации, которая должна быть либо перенесена в долговременную память§, либо стерта. Ночью во время сна часть информации переносится из кратковременной памяти§ в долговременную. При этом особенности переработки информации требуют отключения от внешнего мира.

7.2. Стадии  сна

Во время сна организм в целом и мозг в частности  проходят через несколько различных  стадий, или фаз сна, которые повторяются  примерно каждые 90 минут (1.5 часа). Стадии сна различаются между собой, в первую очередь, по параметрам ЭЭГ§ (БЭА головного мозга), а также по состоянию двигательной сферы и вегетативных функций.

Рис. 7.1. Отличия стадий сна по параметрам ЭЭГ (по: Данилова Н.Н., Крылова А.Л., 1997 с изм.).

 

1-я стадия –  дремота. Из ЭЭГ постепенно исчезает альфа-ритм§, характерный для спокойного бодрствования с закрытыми глазами, и начинают появляться отдельные медленные колебания низкой амплитуды (тета-волны§). Длится эта стадия несколько минут, и в это время у человека могут возникать сноподобные галлюцинации, всплывать воспоминания, решения сложных задач и проблем и т.п.

2-я стадия –  засыпание (поверхностный сон). Наиболее характерным признаком этой стадии являются так называемые «сонные веретена» в ЭЭГ – регулярные вспышки активности с частотой 14-18 Гц (по другим данным 12-16 Гц) – возникающие на фоне выраженной тета-активности. Момент появления в ЭЭГ «сонных веретен» связывают с отключением сознания. В конце этой стадии на ЭЭГ также появляются «вертекс-зубцы§» и «К-комплексы§». После их появления человек уже не реагирует на слабые раздражители.

3-я и 4-я стадии называются медленный сон I и медленный сон II. Эта фаза сна на ЭЭГ проявляется в виде преобладания самых медленных волн – дельта-волн. На 3-ей фазе это колебания с частотой 3-3.5 Гц и составляют 30-50% от всех ритмов, а на 4-ой стадии они становятся более медленными (0.7 – 1.2 Гц), их содержание в ЭЭГ увеличивается, и они составляют уже более половины всех ритмов ЭЭГ.

Медленный сон представляет собой стадию самого глубокого сна, когда спящий больше всего отключен от внешнего мира. Также именно во время  медленного сна могут наблюдаться  такие явления как сноговорение§ и снохождение§ (сомнамбулизм).

Согласно нейрофизиологическим исследованиям, медленный сон и  процессы его сопровождающие, запускаются  ядрами шва среднего мозга (во время  медленного сна возрастает концентрация серотонина§).

Во время этой стадии наблюдаются  следующие основные изменения в  организме:

• Снижается температура тела примерно на 0.5оС.
• Снижается АД§, ЧСС§ и ЧДД§.
• Может возникать спонтанная кожно-гальваническая реакция§ (КГР).
• Усиливается секреция гормона роста (соматотропина§).
• Снижается секреторная и моторная функции желудочно-кишечного тракта (ЖКТ).

5-я стадия –  быстрый сон (сон быстрых движений глаз§, парадоксальный сон). Эта стадия бал открыта в 1953 году американскими исследователями Азеринским€ и Клейтманом€. На ЭЭГ при этом регистрируются высокочастотные низкоамплитудные колебания (бета-волны), характерные для состояния бодрствования, но организм при этом находится в сильно расслабленном состоянии. Еще одной отличительной чертой этого периода сна является наличие быстрых движений глазных яблок под закрытыми веками, а также другие отдельные мышечные подергивания на фоне максимальной расслабленности мускулатуры. Именно во время стадии быстрого сна человек и животные видят большинство сновидений§. Предполагается, что процессы БДГ-сна регулируются катехоламинами голубого пятна среднего мозга§ и РФ ствола§.

Для этой стадии характерна так называемая «вегетативная буря»:

• Резкие изменения ЧСС§ (в плоть до аритмии§).
• Эпизодические снижения и повышения АД§.
• Эрекция полового члена и клитора.
• Повышение секреции кортикостероидов§.
• Нарушение терморегуляции.