На сегодняшний день сон определяется как «особое генетически детерминированное состояние организма человека и теплокровных животных (т. е. млекопитающих и птиц), характеризующееся закономерной последовательной сменой определённых полиграфических картин в виде циклов, фаз и стадий» (В.М. Ковальзон, 1993). Современная наука убедительно доказывает, что сон представляет собой не процесс приостановки мозговой деятельности, а особую форму церебральной активности по своим характеристикам полностью отличную от состояния бодрствования. В период сна у человека происходит регуляция многочисленных параметров гомеостаза. Одной из самых важных задач сна является восстановление энергетических затрат человека, возникших в период активного бодрствования.
В сомнологии принято разделять сон на фазы медленного и быстрого сна. Медленный сон состоит из несколько последовательно идущих друг за другом стадий, по мере смены которых (от 1 к 4) нарастает глубина сна и увеличивается представленность медленно-волновой активности в записи ЭЭГ. На долю медленного сна приходится до 85% всего времени сна. Фаза быстрого сна характеризуется быстрым движением глазных яблок, за что получила название REM-фазы (англ. rapid eye movement) и составляют 15–25 % ночного сна.
В норме после засыпания наступает фаза медленного сна (NREM-фаза), сменяющаяся принципиально иным состоянием - фазой быстрого сна (REM-фаза). Эта последовательность от 1 стадии медленного сна до фазы быстрого сна включительно именуется циклом сна. Мозг здорового человека за ночь проходит в среднем 4-5 циклов сна.
В структуре медленного сна отдельно выделяют дельта-сон (3 и 4 стадии), характеризующийся высокоамплитудной низкочастотной электрической активностью мозга в диапазоне 0,5–4 Гц. Дельта-сон занимает 20-25% всего времени ночного сна. Максимальная амплитуда дельта-волн во сне наблюдается в лобных зонах коры, которые наиболее активированы во время бодрствования.
Дельта-сон играет ведущую роль в осуществлении восстановительных процессов в организме. Во время дельта-сна происходит синтез гормона роста, интенсивное восстановление клеток, иммунной системы, улучшение обмена веществ. В период дельта-сна во всем организме, включая головной мозг, активизируются анаболические процессы, происходит восстановление энергетического потенциала клеток (Oswald, I., 1969). За дельта-сном признается также важная функция переработки полученной за день информации, закрепление полученного материала и его консолидация в памяти (Ротенберг В. С., 1982). Многофакторная регуляция дельта-сна (нейромедиаторы, гормоны, пептиды, простагландины и др.) обеспечивает высокую стабильность всех физиологических процессов в эту стадию сна (Екимова И. В., 2008).
Однако, структура сна легко ранима и изменяется под влиянием множества факторов (возраст, нарушения режима сна, стресс, температура внешней среды, психосоматические заболевания, некоторые широко распространенные фармацевтические препараты и др.), что серьёзно сказывается на здоровье человека. Среди различных вариантов нарушений сна лидирует инсомния (бессонница), которая характеризуется снижением общей продолжительности ночного сна и дельта-сна в частности, что влечет за собой нарушение реализации множества важных адаптационных процессов с появлением расстройств эмоционального и мотивационного характера. Огромная физиологическая важность нормального ночного сна для деятельности человека обуславливает актуальность поиска эффективных и безопасных способов его коррекции на долгосрочной основе.
Применение фармакотерапии в лечении инсомнии ограничено по времени возможным негативным влиянием действующего вещества принимаемого препарата на организм человека, в связи с чем особую значимость приобретают методы нелекарственного воздействия. Исследования показывают, что на сон можно оказывать регулирующее воздействие через внешние (например, физические) факторы.
Среди физических методов воздействия на мозговую активность хронологически первым стал метод электроконвульсивной (электросудорожной) терапии, который и сейчас в модифицированной форме находит свое медицинское применение в некоторых странах (Нельсон А. И., 2005). Позже стали использоваться такие электро- и магнитоимпульсные методы воздействия на мозг как транскраниальная магнитная стимуляция (TMS), краниальная электротерапия, электростимуляция блуждающего нерва (VNS) и многие другие (Никитин С.С., Куренков А.Л., 2003, Lisanby by ed., 2004).
С 1970-х годов изучается возможность применения чрескожной электростимуляции (ЧЭС) для лечения нарушений сна, в том числе инсомнии (Lajos L.E., 1999). ЧЭС, как метод, представляет собой способ передачи электрических импульсов заданных характеристик, через электроды, размещенные на поверхности кожи. В основе воздействия ЧЭС на организм лежит принцип синхронизации подаваемых стимулов с одним из физиологических параметров с целью устойчивого поддержания его характеристик или их направленного изменения. В случае инсомнии параметром воздействия является частота колебаний электрической активности коры больших полушарий головного мозга в период сна. Данный параметр необходимо удерживать в границах, позволяющих обеспечить достаточную продолжительность и глубину ночного сна.
Чрескожный электростимулятор медицинское изделие (МИ) «СОНЯ» разработан для улучшения ночного сна при инсомнии.
Механизм терапевтического воздействия МИ «СОНЯ» заключается в низкоамплитудной электрической стимуляции сенсорных рецепторов кожи в диапазоне частот 0,5÷4 Гц, максимально приближенных к характерной частоте дельта-активности мозга пациента во сне. Возбуждение с кожных афферентов передается по восходящим нервным волокнам в продолговатый мозг к ретикулярной формации и лимбическим отделам головного мозга с целью поддержанию стабильного дельта-сна (Патент RU 2304988 С2, Дунаевский, Индурский, 27.08.2007).
Стимуляции при помощи МИ «СОНЯ» осуществляется только в период дельта-сна, что реализуется через автоматическую работу аппарата и связано с уровнем электродермальной активности (ЭДА) во время сна. ЭДА – это электрические потенциалы, регистрируемые с поверхности кожи. ЭДА имеет различную степень выраженности на поверхности тела и зависит от количества содержащихся в коже потовых желез, иннервируемых симпатическими холинергическими волокнами (эккриновые железы). К областям с наибольшей плотностью эккриновых потовых желез относятся кожа ладоней, подошвенная поверхность стоп, подмышечные и паховые области.
Смена режима работы МИ «СОНЯ» обуславливается импульсами краткосрочных спонтанных колебаний ЭДА, которые называются кожно-гальванической реакцией (КГР). Установлена значительная корреляция КГР с фазами сна (Ротенберг В. С., и др. 1975). Так, во время медленного сна (NREM-сон) представленность КГР во времени высока, иногда достигая уровня так называемого "шторма КГР" (свыше 50 импульсов КГР за 10 минут). В то же время на стадии быстрого сна (REM-сон) частота самопроизвольных импульсов КГР резко падает, обычно до 1-2 импульсов КГР в минуту и менее.
Таким образом, значительное увеличение индекса КГР в период ночного сна свидетельствует о наступлении фазы дельта-сна, что становится запускающим моментом (триггером) для начала работы МИ «СОНЯ». И наоборот, уменьшение индекса КГР ниже пороговых значений, сопряжено с окончанием фазы дельта-сна и остановкой работы МИ «СОНЯ».
С помощью МИ «СОНЯ» реализуется принцип биологической обратной связи между динамикой КГР и стимуляцией дельта-сна (Маркелов, и др., 2014).
Этапы осуществления биологической обратной связи с помощью МИ «СОНЯ»:
1. Человек, с размещенным на поверхности кожи МИ «СОНЯ» в отключенном режиме, засыпает и естественным образом достигает состояния дельта-сна;
2. Дельта-сон сопровождается нарастанием индекса КГР в общем фоне ЭДА, что обуславливает автоматическое включение МИ «СОНЯ»;
3. МИ «СОНЯ» осуществляет ЧЭС, поддерживает устойчивость фазы дельта-сна;
4. Физиологическое окончание фазы дельта-сна сопровождается снижением индекса КГР в общем фоне ЭДА и МИ «СОНЯ» автоматически отключается;
5. Цикл работы МИ «СОНЯ» повторяется каждый раз после наступления фазы дельта-сна.