Биологическая роль сна до сих пор не находит однозначной оценки у специалистов в области поведения животных.
В возникающих по этому поводу спорах решающими аргументами выступают результаты физиологических исследований животных в состоянии сна. Этологи и физиологи считают, что биологическое значение сна можно определить тремя подходами к проблеме:
1) сон — это способ снять утомление, которое развивается в организме (прежде всего в мышцах) в результате активных действий;
2) сон — это способ преодолеть утомление, развивающееся в нервной системе в результате активных действий животного;
3) сон — это этологический прием, позволяющий животным в неблагоприятной обстановке избежать опасных для здоровья и жизни контактов, оставаться незамеченными для хищников.
Эти три посылки, по крайней мере частично, удовлетворяют специалистов любых направлений, изучающих биологию животного организма. Сон как необходимое для нормального функционирования состояние организма безоговорочно принимается этологами, физиологами, биохимиками. Эксперименты с лишением сна животных показали абсолютную облигатность этого физиологического состояния. Депривация сна на протяжении продолжительного времени приводила к развитию глубоких расстройств функций центральной нервной системы.
Признано, что в процессе сна в структурах нервной системы происходят, с одной стороны, восстановление электрического состояния и ресинтез истраченных химических веществ (энергетический материал, электролитный состав, нейромедиаторы и их предшественники и др.); с другой стороны — катаболизм и удаление продуктов обмена, которые аккумулируются в нервной ткани во время активных действий животного.
Кроме того, складывается впечатление, что во время сна происходит своеобразная «архивация» следов нервного возбуждения. Центральная нервная система как бы замыкается в себе и определенным образом систематизирует, анализирует и архивирует накопленное за день возбуждение. Некоторые структуры головного мозга (кора больших полушарий, лимбическая система) не только отстраняются от восприятия афферентного потока (при глубоком сне животные не реагируют даже на сильные стимулы из внешней среды), но и функционально изолируются от структур, находящихся в их подчинении (продолговатого и спинного мозга).
Инструментальные исследования доказали, что в период сна мозг находится в особом активном состоянии. Электрофизиологические исследования свидетельствуют о том, что во сне метаболическая активность переднего мозга заметно возрастает. Причем одновременно с повышением электрической активности и потребления кислорода передним мозгом фиксируют своеобразное разъединение этой части центральной нервной системы с нижележащими структурами.
Что такое сон с точки зрения физиологии? Ответить на этот вопрос кратко и полно ученые пока не готовы, поскольку сон — это явление, относящееся к наименее изученному разделу физиологии — физиологии высшей нервной деятельности. И все же за последнее время в изучении физиологии сна достигнут заметный прогресс.
С чего начинается сон? Сон возникает не сразу даже у животных с полифазным характером сна. Возбужденное животное, тем более животное стрессированное, заснуть не сможет (например, кошка, увидев вблизи собаку). Сну предшествует некая подготовка. Животные убеждаются в безопасности окружения, подыскивают для сна подходящее место, принимают видотипичную для сна позу. Куры при наступлении сумерек начинают устраиваться на насест. При этом между отдельными членами группы происходят постоянные стычки, цель которых — отстоять иерархическое положение (или изменить его в сторону повышения) и занять наиболее удобные места в курятнике. Коровы (при возможности выбора) для сна подбирают наиболее сухие места. Свиньи также занимают сухие и теплые (в жару прохладные) места. Свиньи спят только в положении лежа. У лошадей глубокий сон наступает также только в положении лежа. Птицы особым образом организуют положение головы, максимально приближая ее к центру тяжести всего тела. Куры, индейки, утки, воробьиные птицы засовывают голову под крыло, гуси кладут голову на спину.
Все это возможно только в отсутствие сильных внешних раздражителей при расслабленных скелетных мышцах. Другими словами, главным внешним признаком сна является обособленность животного от внешнего мира, а иногда и оцепенение. У человека на период сна отключается сознание.
Во время сна у всех животных и человека отмечают схожие физиологические изменения, что дает основание говорить о сне как об универсальном общебиологическом явлении. Тем не менее имеются и некоторые видовые отологические и физиологические особенности сна. Например, у животных во время сна артериальное давление снижается, а у человека, наоборот, повышается. Человек и свинья могут спать, только придав телу горизонтальное положение. Многие копытные животные (жвачные) способны погрузиться в сонное состояние и в положении стоя. Более того, гуси, утки и куры способны заснуть, стоя на одной ноге.