Сон имеет огромное значение. Особенно необходим он для клеток коры головного мозга. Эти клетки очень чувствительны ко всевозможным, даже ничтожным, изменениям внутри организма и в окружающей среде. Работая долго и весьма энергично, они отличаются непомерной "жадностью", г. е. интенсивно потребляют питательные вещества и кислород. Это объясняется тем, что обмен веществ в них происходит очень бурно и беспрерывно. Нервные клетки, например, потребляют кислорода во много раз больше, чем мышечные или клетки какой-либо железы. То же самое относится и к потреблению глюкозы. А между тем мозг, как и все другие органы тела, зависит от централизованного снабжения, т. е. получает все необходимое, так сказать, из "общего котла" — из крови.
Привилегированное снабжение клеток мозга необходимыми питательными веществами и кислородом обеспечивается прежде всего чрезвычайно широким руслом кровеносных сосудов. Это одновременно способствует наилучшему и своевременному удалению из мозга отработанных веществ.
Несмотря на все это, мозг одним из первых в организме утомляется и раньше других органов требует отдыха. И когда мы говорим, что сон восстанавливает работоспособность, то прежде всего имеем в виду важнейшую роль сна именно для головного мозга.
Сильно утомленный человек засыпает при всяких условиях: при шуме, при ярком свете и в любой, самой неудобной позе — сидя, стоя и пр. Солдаты-пехотинцы иногда спят на марше, кавалеристы — сидя на лошадях. Полярный исследователь Фритьоф Нансен рассказывал, что на длительных лыжных переходах он и его товарищи засыпали во время ходьбы на лыжах. У детей сон может наступить совершенно внезапно, даже во время самой оживленной игры.
Для наступления сна особенно большое значение имеет условный рефлекс на время. Когда приходит ночь, становится трудно воздержаться от сна. Однако человек со здоровой, уравновешенной и достаточно подвижной нервной системой при сильном утомлении легко приучается засыпать и в необычное время и в разных условиях.
Высшая нервная деятельность осуществляется через процессы возбуждения и торможения. Нормальные соотношения между этими процессами, их равновесие, определяют здоровое поведение человека, его правильные взаимоотношения с окружающей средой. Колебания в соотношении этих основных нервных процессов, выходящие за пределы нормы, могут вызвать болезнь.
Напряженная работа и длительное бодрствование способны утомлять, ослаблять и истощать клетки мозга. И вот через определенный промежуток времени работоспособность нервных клеток снижается и тогда берет верх процесс торможения. Он распространяется по всей коре мозга, вследствие чего наступает сон. По определению И. П. Павлова "сон есть торможение, распространившееся на большие районы полушарий, на все полушария и даже ниже — на средний мозг".
При многократных повторениях однообразных рабочих движений происходит длительное раздражение одних и тех же нервных клеток. Возбуждение сосредоточивается в одном более или менее ограниченном участке коры головного мозга. Это сосредоточение раздражения, или, как любил говорить Павлов, "долбление в одну клетку", грозит ей перенапряжением и функциональным истощением. Поэтому в процессе эволюции выработалась способность нервной системы прекращать действие раздражений посредством торможения. Последнее играет огромную роль в приспособительной деятельности организма.
Сонному торможению Павлов придавал охранительное, или защитное, значение. "Сон это "выручатель" нервной системы", — говорил он. Для нервных клеток есть предел работоспособности и выносливости, предел безвредного функционального напряжения, превышение которого может привести к чрезмерному истощению, разрушению и даже гибели. И вот благодаря своевременному развитию торможения предотвращается серьезная угроза для существования столь нежных и хрупких клеток. Торможение устраняет для них опасность истощения и повреждения, дает им полный покой и отдых. Мозговые клетки восстанавливают свой нормальный состав и работоспособность, происходит накопление энергии для последующей нервной деятельности.
Академик А. В. Палладии доказал, что во время сна в нервных клетках происходит восстановительный синтез многих биологически важных веществ, например нуклеиновых кислот, полисахаридов и других.
Во время сна общий обмен веществ снижается, деятельность центральной нервной системы заметно меняется, что ведет к резкому ослаблению и почти полной бездеятельности всей скелетной мускулатуры. Сила сокращений сердца уменьшается, пульс становится замедленным, кровяное давление падает, дыхательные движения делаются реже, дыхание глубже и ровнее. Психическая жизнь угасает.
Однако и при самом глубоком сне далеко не вся нервная система охвачена торможением. Есть и бодрствующие нервные центры, которые регулируют деятельность внутренних органов.