Цикл сна
Один студент из университета Чикаго решил проверить, верно ли, что по движению глаз под веками можно понять, видит ли сны спящий человек: для этого он провел всю ночь без сна, наблюдая за веками спящих людей. Затем к нему присоединился его куратор, который начал регистрировать активность мозга спящих людей. Так эти двое открыли цикл сна.
Первым из них был Юджин Азеринский, студент-физиолог, и его научный руководитель Натаниэл Клейтман. Их интерес подстегнула гипотеза Эдмунда Якобсона, выпустившего в 1938 году книгу о том, как добиться хорошего сна. Якобсон писал, что сновидения сопровождаются движениями глаз, в подтверждение чего представил соответствующие фотографии.
К началу 1953 года эти записи были утеряны, поэтому Азеринский начал исследования с нуля. Его итоговое заключение может рассматриваться как первое свидетельство фазы быстрого сна, или REM-фазы (от англ. rapid eye movement). В более поздних исследованиях Клейтман показал, что в течение REM-сна электроэнцефалограмма мозга демонстрирует показатели, сходные с теми, которые были получены у бодрствующего человека. Когда людей, участвовавших в эксперименте, будили от REM-сна, они говорили о том, что в этот момент видели сны — даже те из них, кто заявлял, что у них никогда не было сновидений. Клейтман и Азеринский показали, что у всех есть сновидения; очевидно, что некоторые люди просто не помнили их.
Лаборатории сна
Группа ученых, к которой к настоящему времени присоединился и Уильям Демент, разработали набор инструментов для наблюдения за испытуемыми в лаборатории сна. Они фиксируют скорость сердцебиения, температуру тела, движения глаз (правого и левого), храп, электрическую активность мышц, а также изменения энцефалограммы. Оказалось, что для записи ЭЭГ за одну только ночь уходит полтора километра бумаги!
Клейтман и его сотрудники использовали это оборудование для того, чтобы выяснить, почему некоторые люди испытывают трудности со сном — или же спят слишком много. Экспериментаторы даже помещали испытуемых в тьму Мамонтовой пещеры в штате Кентукки, опускали под воду с помощью подводной лодки, чтобы проверить воздействие солнечного света на характер сна.
Сон как он есть
Исследования показали, что ночной сон организован в повторяющиеся циклы из фаз NREM (без быстрых движений глаз) и REM (с быстрыми движениями глаз). По данным NHLBI, один цикл обычно занимает примерно 80–100 минут, а за ночь проходит около четырёх—шести циклов. В начале ночи больше глубокого NREM-сна, а к утру увеличивается доля REM-сна.
Современная классификация выделяет три стадии NREM-сна. N1 — переход от бодрствования ко сну; N2 — более устойчивый сон, занимающий значительную часть ночи; N3 — глубокий, или медленноволновой, сон. Старые схемы иногда делили глубокий сон на две стадии, поэтому в старых книгах можно встретить четыре стадии NREM.
Стадия N3 — наиболее глубокая часть NREM-сна. Она особенно выражена в первой половине ночи, когда человека обычно труднее разбудить. В это время снижаются частота сердечных сокращений и дыхания, а мышцы расслаблены.
После NREM-сна наступает REM-фаза. В ней мозговая активность по некоторым параметрам напоминает бодрствование, глаза совершают быстрые движения, а тонус большинства скелетных мышц резко снижается. Яркие сновидения особенно часто вспоминаются после пробуждения из REM, хотя сновидения возможны и в NREM-сне.
Во время REM-сна дыхание и сердечный ритм становятся более изменчивыми. Нельзя сказать, что это обязательно момент, когда человека «труднее всего разбудить»: порог пробуждения меняется в зависимости от стадии и времени ночи. По мере приближения утра эпизоды REM обычно удлиняются, а глубокого N3-сна становится меньше.
Современную классификацию стадий сна и длительность циклов приводит NHLBI/NIH.