Что такое сон? Для чего он нужен организму? Вопрос о назначении этого столь обыденного состояния кажется настолько наивным, что даже не требует раздумий для ответа: разумеется, для отдыха! Однако такой ответ порождает цепочку новых вопросов: что такое отдых? Почему этот отдых столь продолжителен? Почему он столь сложно организован? Почему он приурочен к определенным периодам суток? Почему для отдыха недостаточно телесного покоя, а необходимо еще и выключение органов чувств, что, казалось бы, резко повышает нашу уязвимость по отношению к неблагоприятным факторам среды? Почему теплокровные животные, у которых «постоянство внутренней среды является залогом свободной жизни» (Клод Бернар), вынуждены, подобно своим холоднокровным предкам, каждые сутки на несколько часов впадать в состояние неподвижности и ареактивности?

Нет, заснуть сегодня не получится. Еще бы! К затылку под волосами клеем прилеплены электроды. На лбу, над областью сердца, под глазами и подбородком пластырем зафиксированы датчики. К разным частям моего усталого тела — ступням, ладоням, бедрам и животу — прикреплены температурные зонды. За правым ухом — заземление.

Что это, я попал в повесть Франца Кафки? Или вижу дурной сон? А может, злой волшебник превратил меня в электрическую лампочку? Ничего подобного. В эту странную ситуацию я впутался добровольно и совершенно сознательно — в тот момент, когда решил совершить вылазку в одну из интереснейших областей современной науки — сомнологию, или изучение сна. Моя задача — обобщить новейшие данные в этой области, собрать все мыслимые решения великой тысячелетней загадки: почему мы обязательно должны спать? Почему треть жизни мы проводим в пассивном, непродуктивном и беззащитном состоянии?

Я тем временем прекратил свои размышления, отбросил опасение порвать хрупкие на вид, а на самом деле удивительно прочные провода, и повернулся на бок. Мне хочется теперь только одного — уснуть, и я полагаюсь на опыт науки. Известный израильский сомнолог Перетц Лави пишет, что почти все подопытные быстро засыпают, несмотря на провода. В его лаборатории сна ночевало более 15 000 человек, в основном страдающих расстройствами сна, однако итог его наблюдений таков: «У одних проблемы с засыпанием, у других — с бодрствованием, но общее число тех, кто в лаборатории действительно не мог уснуть, не превышает 10 человек».

Откуда мы знаем, что человек действительно спит? Есть два верных признака. Во-первых, сон возводит стену между внутренним и внешним миром. Чувственное восприятие не достигает у спящего тех частей коры головного мозга, которые отвечают за отражение настоящего, его сравнение с прошлым и оценку его важности с учетом недавнего прошлого и нашего внутреннего настроя. Короче говоря: сознание исчезает.

Во-вторых, сон в любой момент можно прервать извне. Звонок будильника или энергичное потряхивание за плечо подают бессознательно активным центрам в мозгу сигнал тревоги, который мгновенно возвращает нас в состояние бодрствования. Если человек спит, его можно разбудить, а если он в коме, без сознания или под наркозом — нельзя.

В период засыпания миллиарды нейронов головного мозга затевают любопытную игру. Они синхронизируют свою активность еще сильнее, чем на стадии альфа-ритма, а возбудимость их в то же время снижается. Такое впечатление, что они все больше сосредоточиваются на себе и своей взаимной связи и все меньше готовы откликаться на внешние раздражители. Это нагляднее всего проявляется в синхронном повышении и понижении напряжения. Ритм электрической активности мозга замедляется.

Моя ЭЭГ не является исключением: постепенно в альфа-ритме все чаще мелькают волны почти вдвое большей длины. Эти тета-волны типичны для легкой дремоты, однако она еще не завладела мною полностью. Я нахожусь в переходном состоянии между сном и бодрствованием, которое продолжается обычно несколько минут, — в полусне, который специалисты называют «первая стадия сна».

Итак, в полусне бодрствующее и сонное состояния некоторое время борются друг с другом. Тета-, альфа-, а порой и бета-волны добиваются каждая для себя доминирования на ЭЭГ. Если мы внутренне не слишком возбуждены и вокруг не возникает помех, сон побеждает. С этого момента ЭЭГ регистрирует почти исключительно тета-волны.

Только теперь можно считать, в соответствии с определением, что мы по-настоящему заснули. Наступила вторая стадия сна. В этой фазе на ЭЭГ впервые появляются два специфических рисунка, типичных для спящего мозга. Во всем мире ассистенты, оценивающие по одним и тем же правилам показания сомнограмм, видят в них первое несомненное свидетельство того, что подопытный окончательно перебрался в таинственный мир сна.

«Упанишады» — один из древнейших в мире философско-богословских текстов. В 800–600 гг. до н. э. брахманы сформулировали в них важнейшие догматы индийской религии. Известный сомнолог Александр Бор- бели из Цюрихского университета обратил мое внимание на то, что в этой древней книге говорится о четырех формах человеческого бытия: бодрствование, глубокий сон, дрема со сновидениями и сверхсознательное состояние подлинного Я.

О том, существует ли на самом деле четвертое, сверхсознательное, состояние, и сегодня спорят так же яростно, как в те далекие века. Но даже третье состояние сознания в нашей культурной традиции дожидалось признания более 2500 лет: ведь одно из важнейших достижений современного изучения сна состоит в признании того факта, что мы не только либо спим, либо бодрствуем, а еще и пребываем время от времени в третьем состоянии, принципиально отличном от этих двух.

Не помню, снились ли мне в ту ночь в Базеле среди проводов длинные тонкие ядовитые змеи, пиявки, присосавшиеся ко лбу, столп мученика, к которому меня приковали или страшная встреча в камере лишения сна с безумным нейробиологом. Я знаю только одно: что я необычно часто и надолго просыпался.

По графикам в компьютере ни один, даже самый опытный биолог не может сделать даже отдаленных предположений о роде и содержании ночных грез. Зато ученые ясно видят, когда и как долго я видел продолжительное и яркое сновидение. Дело в том, что у нормальных взрослых, вроде меня, вращение глаз и причудливая ЭЭГ быстрого сна появляются с удивительной регулярностью несколько раз за ночь, примерно раз в полтора часа.

У младенцев фазы быстрого сна намного чаще, чем у взрослых. С возрастом наш сон снова становится менее глубоким. Продолжительность глубокого сна падает, и даже в первом цикле сна мы, как правило, достигаем лишь третьей стадии глубокого сна — более легкой. Если молодые люди в первом за ночь цикле проводят в глубоком сне, как правило, целый час, мозг пожилых людей за этот же период порождает длинные дельта-волны чаще всего лишь на протяжении 5-10 мин. Кроме того, более продолжительные, сохраняющиеся в памяти периоды бодрствования становятся с возрастом из-за уменьшения глубины сна более частыми — сон становится все более фрагментарным. Это одна из главных причин, по которым пожилые люди так часто жалуются на плохой ночной сон.

За стеной что-то хлопает. И вот я уже слышу, как ассистентка лаборатории Клавдия Ренц открывает первую из двух дверей и приветливо желает мне доброго утра. Сейчас половина восьмого, время, когда я просил меня разбудить. Невероятно, но мне действительно удалось проспать до утра.

Ренц снимает с меня провода и говорит, что сейчас я могу не спеша принять душ и позавтракать, а потом мы посмотрим мою сомнограмму. Зигзаги на экране, словно в замедленной съемке, демонстрируют моему внутреннему взору минувшую ночь. Сперва удивительно быстрое, но показавшееся мне вечностью засыпание, потом первый глубокий сон, за которым следует первая фаза быстрого движения глаз, потом ужасно долгая 15-минутная фаза бодрствования. Дальше я сплю хорошо: по монитору пробегают еще несколько ничем не возмущаемых циклов сна, какие можно найти в любом учебнике. И наконец, я окончательно просыпаюсь.

Кому не хотелось бы получить средство, позволяющее спать и бодрствовать, когда и сколько нам вздумается? Кто не мечтал о неограниченной работоспособности, позволяющей круглые сутки продуктивно работать или веселиться на празднике ночь напролет, не мучаясь к рассвету от непрерывной зевоты и свинцовой тяжести в ногах? И наоборот: кто не хотел бы в нужный момент в любом месте мгновенно засыпать — чтобы отключиться от мучительных мыслей, или ускользнуть от чудовищной скуки, или просто насладиться без угрызений совести прекрасным, освежающим состоянием сна?

В 1990 г. актеры Роберт де Ниро и Робин Уильямс снялись в голливудском фильме «Пробуждение», собравшем миллионную публику. Уильямс сыграл там, под именем доктора Сэйера, известного психиатра Оливера Сакса, который в своей книге «Пробуждения» рассказал историю, легшую в основу фильма и действительно произошедшую в конце 1960-х гг. ХХ века. В нью-йоркской больнице Маунт-Кармел под надзор Сакса попала странная группа из 80 пожилых пациентов, которые вот уже более 40 лет страдают от неизвестной болезни, пребывая в сумеречном состоянии, напоминающем аутизм или болезнь Паркинсона.

Клиффорд Сейпер и многие другие нейробиологи продолжали исследования еще несколько лет, пока не удалось наконец создать обобщающую модель управления сном, которую Сейпер в 2005 г. опубликовал в научном журнале «Nature». Она представляет собой сеть из нескольких связанных между собой нервных узлов, взаимодействие которых определяет, спим мы или бодрствуем.

Единственное ответвление этой сети, ведущее в эволюционно более древние части мозга, — это центр сна ВЛПО с его длинными аксонами, обнаруженный Сейпером в 1996 г. в мозге крыс. Когда его клетки возбуждены, то есть когда мы спим, он блокирует активность двух параллельных ответвлений, поднимающихся от моста мозга через средний и промежуточный мозг к коре больших полушарий и поставляющих туда возбуждающие сигналы. Эта «система возбуждения» особенно активна, когда мы бодрствуем.

Фатальная семейная инсомния — крайне редкое врожденное нарушение, в силу которого отмирают определенные нервные клетки в промежуточном мозге. Как и болезнь Крейцфельда-Якоба, или «коровье бешенство» (BSE, bovine spongiform encephalopathy), она вызывается так называемыми прионами. Во всем мире насчитывается лишь несколько десятков семей, где передается по наследству ответственный за это нарушение ген. Человек, у которого один из родителей болен, с 50 %-й вероятностью заболеет тоже, как правило, по достижении среднего возраста.

Заболевание начинается с устойчивого подъема температуры тела и артериального давления. Человеку все труднее даются расслабление и отдых. Спустя некоторое время больной уже почти не может заснуть. Затем сон полностью прекращается, человек на глазах слабеет и теряет контроль над собственным телом, а иногда и над психикой. Примерно через 15 месяцев после начала болезни пациенты впадают в апатию, затем в кому и умирают.

А что происходит, когда наш мозг переключается на третье состояние? Где и как принимается решение о переходе из глубокого сна в БС? Исследовательская группа Клиффорда Сейпера и тут взялась за поиск причин и нашла соответствующий переключатель. Здесь также задействованы различные нервные узлы, с некоторыми из которых мы уже встречались ввиду их важной роли при переключении с бодрствования на сон.

На все эти узлы оказывают влияние две небольшие области в мосту мозга, имеющие противоположные задачи: одна включает БС, другая его выключает. И поскольку клетки этих двух областей блокируют деятельность друг друга, то, как и в ситуации сон-бодрствование, событиями в каждый момент времени управляет лишь какая-то одна из них.

Итак, относительно того, как мозг управляет сном, нейробиологи достигли некоторой ясности: очевидно, за выбор состояния сна или бодрствования отвечает сеть возбуждающих и блокирующих возбуждение центров в промежуточном мозге и стволе мозга, иногда при поддержке коры больших полушарий. Таламус следит за тем, какие раздражения проникают в сознание, и регулирует глубину сна при поддержке нейронов большого мозга, синхронизирующих свою активность по нарастающей. Глубокий сон с регулярными промежутками прерывается фазами БС, организуемого небольшим участком в мосту мозга, который также включается и выключается сетью из нескольких нервных узлов. Судя по всему, эти БДГ-фазы имеют совершенно другую функцию, чем остальной сон.

«Джентльмены, это не фокус!» — воскликнул 16 октября 1846 г. хирург Джон Коллинс Уоррен перед большим собранием онемевших от изумления коллег, которые, впрочем, и сами поняли, что тут все без обмана. Эта фраза стала одной из самых знаменитых в истории медицины. Ведь Уоррен только что удалил пациенту доброкачественную опухоль, причем операционный зал Бостонского университета не оглашался обычными в таких случаях криками боли. Пациент все время операции лежал неподвижно, с закрытыми глазами, в спокойной позе. Зубной врач Уильям Томас Грин Мортон предварительно усыпил его эфиром. Это была первая в мире операция под общим наркозом. Пары эфира отключили сознание пациента и погрузили его в подобное сну состояние.

Словно стая птиц, в нескольких метрах над землей летят над долиной великолепные бабочки, умело направив по ветру оранжевые с черным крылья. И хотя удивительные создания размером с детскую ладошку держатся в воздухе почти неподвижно, рой проносится мимо со значительной скоростью. Мы уже потеряли бы их из виду, если бы время от времени то одна, то другая не взмахивала мощными крыльями. Это бабочки вида монарх, совершающие свое обычное путешествие длиной 3600 км из отдаленного уголка Северной Америки в горные леса Сьерра Мадре в Мексике. Здесь на небольшом пятачке ежегодно собираются в ноябре сотни миллионов этих прославленных путешественниц.

Не случайно Ашофф и его коллеги при экспериментах в бункере прежде всего отмечали время, когда испытуемые засыпали и просыпались. Цикл сна и бодрствования — наиболее ощутимый для нас самих из всех наших биологических ритмов; его, разумеется, легче всего наблюдать. Всякий, кому случалось совершать дальние перелеты с большой разницей во времени в начальном и конечном пункте, знает, что это такое — вынужденно бодрствовать в тот момент, когда внутренние биологические часы показывают время сна, и наоборот — как трудно заснуть, если наше тело считает, что сейчас на дворе белый день.

Очевидно, внутренние часы занимаются не только тем, что в определенное время посылают сигналы усталости. В другое время они активно поддерживают нас в состоянии бодрствования. К примеру, утром биологический датчик времени взбадривает нас даже в том случае, если мы перед этим не спали. Каждый, кому случалось проводить бессонную ночь, может вспомнить, что страшная сонливость, почти необоримая посреди ночи, с приближением нового дня отступает. Даже совсем не выспавшись, мы снова становимся внимательнее, работоспособнее, сосредоточеннее, а настроение улучшается.

Фактор С описывает хронобиологическую компоненту в общем состоянии сонливости; он колеблется независимо от того, спим мы или бодрствуем, в ритме, заданном центральными внутренними часами в промежуточном мозге. Абсолютной кульминации он достигает примерно к середине сна — при условии, что мы не ставили будильника. Для большинства людей это время между 4 и 5 ч ночи. Если мы в это время не спим, то потребность в сне становится почти невыносимой. Но на самом деле мы обычно почти всегда засыпаем уже поздним вечером, когда компонент С повышается, а компонент S уже достаточно высок. В это время сумма обоих факторов уже так велика, что заснуть нетрудно.

Однако в модели Борбели не предусмотрена наша склонность к послеобеденному сну. По мнению самого исследователя, ее нетрудно туда включить, если дополнить хронобиологический фактор слабой компонентой, колеблющейся в 12-часовом ритме. Тогда и в послеобеденное время потребность в сне должна немного подниматься. Однако сложные эксперименты, проводившиеся исследователями биоритмов для того, чтобы проанализировать по отдельности различные процессы в нашем теле, управляемые внутренними часами, показали, что цикл сна-бодрствования, возможно, не имеет отношения к послеобеденной сонливости.

Засыпание — это долгий, последовательный и, к сожалению, довольно сложный — а значит, склонный к нарушениям — процесс. Начинается он с того, что ближе к ночи мы устаем, потому что факторы С и S одновременно повышаются или, другими словами, потому что мы уже продолжительное время на ногах и наши внутренние часы подают сигнал, что пора ложиться спать.

Однако это далеко не все. Наши клетки и органы чувствуют приближение времени сна намного раньше, чем мы сами. Мы и не замечаем, что еще за несколько часов встроенные в них часы начинают готовить тело к путешествию в царство ночи. Но это не означает, что мы можем слепо положиться на биологическую систему: необходимо расслабиться и мысленно завершить дела дня, чтобы центры возбуждения в стволе мозга постепенно успокоились. Не следует в это время пить возбуждающий кофе, а также слишком много или слишком поздно есть.

Когда пионеры сомнологии открыли структуру сна и тем самым доказали, что это активный, управляемый и строго регулируемый мозгом процесс, смолкли голоса, долгое время утверждавшие, что ночное «бессознательное состояние» служит исключительно для того, чтобы живое существо получило покой и передышку. Сегодня все согласны, что происходящее во сне этим далеко не исчерпывается. Но зачем нашему организму все эти сложные ритмизованные изменения, эти систематически повторяющиеся фазы пониженной или повышенной активности мозга и других органов? Бессмысленная игра природы?

Самое неприятное, на мой взгляд, что могло со мной случится в ту ночь в базельской лаборатории сна, — это необходимость среди ночи разбираться в путанице проводов, чтобы достать из-под кровати ночной горшок. Однако заранее было понятно, что такое развитие событий маловероятно. Когда мозг переключается на сон, он принимает множество мер к тому, чтобы организм не мешал самому себе. В частности, мозг активирует сигнальные вещества, благодаря которым мочевой пузырь во сне наполняется намного медленнее, чем во время бодрствования.

В 1957 г. хронобиологи доказали, что эта функция обеспечивается не внутренними часами, а самим сном. Несколько участников эксперимента в период полярного дня провели неделю на Шпицбергене. При этом их наручные часы были без их ведома настроены так, что сутки продолжались 27 ч.

Но если глубокий сон так важен, почему мы не позже, чем через час, возвращаемся в состояние легкого сна? Этот процесс также управляется вегетативной нервной системой, которая постепенно снова начинает разгонять кровообращение. Наш организм получает возможность немного прислушаться как в внешнему миру, так и к самому себе. Мы должны проверить, все ли у нас в порядке после глубокого сна, например почувствовать, что какой-то участок тела испытывает сильное давление или плохо снабжается кровью. В таком случае мы устраиваемся удобнее, меняем положение или переворачиваемся с боку на бок, чтобы конечности снова получали достаточный приток крови. Если нам жарко, мы сбрасываем одеяло, если холодно, получше укрываемся.

Ирен Тоблер — гранд-дама международной сомнологии. Она специализируется на физиологии животных и, работая в коллективе Александра Борбели в Институте фармакологии и токсикологии Цюрихского университета, на протяжении почти трех десятилетий наблюдает за сном самых разных существ: тараканов, скорпионов, мышей, рыб, крыс, хомяков, коров — вплоть до слонов. Но во время нашей беседы в ее заваленном книгами и специальными журналами рабочем кабинете госпожа профессор была поглощена, как нарочно, крошечным червячком. «У нас есть надежные доказательства, что уже Caenorhabditis elegans обладает некоторыми основными механизмами сна, наблюдаемыми у высших животных», — говорит Тоблер, блестя глазами за стеклами очков.

В лаборатории сна есть еще один крайне популярный вид подопытных животных: плодовая мушка Drosophila melanogaster. С этими крошечными черно-коричневыми насекомыми встречались все: это они вьются летом над прилавками с фруктами и во множестве роятся над забытым подгнившим бананом. К тому же почти все о них слышали, поскольку биологи уже много десятилетий используют этот живучий, легкий в разведении и очень удобный для опытов вид в своих молекулярно-генетических исследованиях.

Сейчас ученые из Мэдисона выясняют, какие гены заставляют данную муху спать больше или меньше среднего. Чирелли и ее коллеги уже замерили потребность в сне у 9000 генетически различных семейств дрозофил. Большинству насекомых — так называемому нормальному типу — требовалось среднее количество сна — от 10 до 15 ч в сутки. Чем сильнее отдельные особи отклоняются от этой нормы, тем реже они встречаются. «Такое гауссовское распределение — это великолепно!», — восторгается Ирен Тоблер. — Оно доказывает, что регуляция сна — вероятнее всего, генетически обусловленный процесс. Тем самым появляется возможность исследовать сон методами генетики».

Если прочесывание больших колоний червей или мушек в поисках особей с нарушениями сна — пока еще редкость в лабораторной работе, то в целом эксперименты над животными давно утвердились в сомнологической практике. То, что кажется невероятным применительно к крошечным мушкам, давно уже привычно проделывается над позвоночными: снятие электроэнцефалограмм, контроль напряжения мышц и движений глаз, наблюдение над положением тела с помощью видеокамеры. Многое мы узнали о сне только потому, что подопытным животным подолгу не давали спать или помещали их на продолжительное время в искусственный мир без смены дня и ночи — ведь люди на такое обычно не соглашаются.

Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru