Питер Шпорк - Сон. Почему мы спим и как нам это лучше всего удается

Лишь швейцарский нейрофизиолог Вальтер Рудольф Гесс сумел окончательно доказать, что орган мышления активно погружает нас в сон. Он целенаправленно стимулировал мозг подопытных животных тонкими электродами и открыл таким образом, кроме многих других важных мозговых центров, вызывающий сон нервный узел в передней части гипоталамуса. При раздражении этого ареала животные немед­ленно погружались в сон. Гесс получил за свои основополагающие работы о функциональной организации промежуточного мозга и ко­ординации деятельности внутренних органов Нобелевскую премию по медицине 1949 г.

Вторую часть системы сон-бодрствование, возбуждающие центры в стволе мозга, открыли итальянский нейробиолог Джузеппе Моруцци и американец Хорас Мэгун. Они раздражали ствол мозга у спящих жи­вотных и обнаружили несколько скоплений нервных клеток, имевших общую особенность: при их стимуляции животные немедленно просы­пались. Моруцци и Мэгун назвали эту область «ретикулярной форма­цией», то есть сетевым образованием.

В следующие годы совместными усилиями многих ученых был от­крыт еще ряд стимулирующих мозговых центров, способных поддер­живать нас в состоянии бодрствования. Сейчас известно, что «система возбуждения» в сейперовской сети сон-бодрствование базируется на восьми нервных узлах, образующих две параллельных ветви, по кото­рым волны возбуждения передаются в кору больших полушарий. Одна ветвь начинается в ретикулярной формации, другая — в так называ­емом синем (или голубоватом) пятне (Locus coeruleus). Находящиеся здесь клетки вырабатывают большую часть всего имеющегося в мозгу возбуждающего нейромедиатора норадреналина. Здесь возникают та­кие эмоции, как страх и паника, а также, видимо, значительная часть возбуждения, ответственного за наше бодрствование.

Третий ареал играет особую роль у людей, страдающих внезапными приступами сна — нарколепсией. Здесь, в боковом гипоталамусе, собра­но несколько десятков тысяч нервных клеток, вырабатывающих нейроме­диатор орексин, или гипокретин. Это вещество ученые выделили лишь в 1998 г. у страдающих нарколепсией собак1. Если орексина слишком мало или если не хватает соответствующих ему молекул-рецепторов, возни­кает редкостная болезнь, когда человек днем ни с того ни с его внезапно глубоко засыпает и так же быстро вновь пробуждается.

Эти симптомы лишний раз доказывают, как уязвима для помех наша сеть сон-бодрствование, стоит лишь немного вывести ее из равновесия. А главное — они наглядно демонстрируют, что произойдет, если пере­ход от бодрствования ко сну осуществится внезапно, помимо непре­рывного процесса постепенного утомления и нарастания глубины сна.

Дело в том, что сеть регуляции сна функционирует как клавишный переключатель, способный только включать или выключать — без вся­ких промежуточных возможностей. Это система, не знающая переходных фаз, устойчивая лишь в одном из двух крайних состояний. Самое важное здесь то, что центры засыпания и возбуждения взаимно блокируют друг друга. Как только одна из сторон получает преимущество, вся система моментально переходит в противоположное состояние. В том, чтобы она не переключалась поминутно туда-обратно, особую роль играет, судя по всему, нервный узел, производящий орексин. Он возбуждает все центры бодрствования, не подавляя при этом центр сна. Этот небольшой дисба­ланс осложняет коммутатору переключение как раз настолько, чтобы мы относительно редко переходили от сна к бодрствованию и наоборот.

Для того чтобы нам удалось заснуть, система возбуждения (arousal-system) должна ослабнуть, а активность центра сна в то же время — уси­литься. Этот процесс, протекающий обычно очень медленно, знаком нам как постепенно нарастающее утомление. В первой стадии сна пе­реключатель на несколько мгновений зависает на переходе и несколько раз колеблется взад-вперед.

Переключатель сна: Слева: когда мы бодрствуем, центры активности (#) блокируют центр засыпания (ВЛПО, ®). Орексиновая система (ORX, ®) ста­билизирует состояние. Справа: когда мы спим, центр засыпания блокирует центры активности и орексиновую систему.

Иногда сон все-таки нападает на нас неожиданно, например ког­да вечером после утомительного дня мы садимся перед телевизо­ром. В этом виновата главным образом система возбуждения. Она дает нам возможность до позднего вечера сосредоточено работать, несмотря на уже весьма сильную в это время активность центра сна. Пока мы заняты решением важных интеллектуальных или фи­зических задач, возбуждающие нервы в стволе мозга работают на полную мощность, и переключатель, словно приклеенный, стоит в положении бодрствования.

Но как только возбуждение спадает, например потому, что работа сделана и мы удобно расположились в кресле перед телевизором, уста­лость охватывает нас намного быстрее и внезапнее, чем обычно. Центр засыпания, давно уже подспудно работавший с большим напряжением, наконец берет свое.

Этот процесс может таить в себе опасность для жизни в том слу­чае, если человек после утомительного рабочего дня должен в оди­ночестве добираться домой на машине, покрывая большое рассто­яние. Ведь управление автомобилем на шоссе — очень монотонное занятие, не предполагающее ни всплесков напряжения, ни развлечения. Возбуждение в нашем мозге неизбежно угасает с такой же ско­ростью, как перед телевизором. Вот только засыпание на автостраде при скорости 150 км/ч может закончиться несравненно хуже, чем в кресле перед экраном.

Засов для сознания

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.

Итальянский сомнолог Элио Лугарези из Болонского университета в конце 1980-х гг. обследовал семью, где это нарушение встречалось достаточно часто. Он выяснил, что фатальная инсомния практичес­ки не затрагивает гипоталамус, а разрушает преимущественно клетки таламуса. Эта часть мозга расположена непосредственно над центром, управляющим сном и бодрствованием, и многие из путей, проводящих возбуждение, пролегают через нее. Одна из важнейших задач таламуса в состоянии бодрствования — упорядочивать бесконечное количество информации, поступающее от органов чувств, и лишь самые важные данные направлять к коре больших полушарий, где происходят осоз­нанные процессы ассоциирования.

Но какое отношение имеет эта задача к засыпанию? Самое прямое, как выяснилось со временем. Судьба пациентов Лугарези ясно пока­зывала, что таламус также играет важнейшую роль в нашем путешес­твии в мир ночи. Многое указывает на то, что переключатель системы засыпания в состоянии сна посылает в таламус сигналы о необходимости запереться от бодрствующего сознания. Когда засов задвинут, промежуточный мозг больше не пропускает сигналов от чувственно­го восприятия, и мы можем спокойно спать. У людей со смертельной врожденной бессонницей этот пограничный пост разрушен. С како­го-то момента их сознание уже не может выключиться. Они теряют способность заснуть.

Строго говоря, отключение сознания — это тоже постепенный про­цесс. В фазе легкого сна таламус пропускает еще довольно много чувс­твенных впечатлений. Мы просыпаемся от легчайшего шороха или дру­гих незначительных помех. Чем глубже мы спим, тем меньше впечатле­ний достигает нашего сознания и тем труднее нас разбудить. Таламус становится во сне центром экстренного пробуждения. Он решает, какие сигналы достаточно важны, чтобы нас разбудить.

Самое удивительное, что порой он пропускает совсем слабые раз­дражения, если мы по какой-то причине особенно чувствительно на них реагируем. Например, таламус молодых матерей всегда пропуска­ет движения или звуки, исходящие от младенца. Их восприятие во сне бессознательно с полной отдачей сосредоточено на детской кроватке. И только если оттуда не раздается никаких необычных звуков, ни плача, ни тихого всхлипа или причмокивания, мать спит спокойно. Но стоит ребенку заплакать, например, от боли в животе или от голода, она мгно­венно просыпается даже из глубокого сна. Этот феномен, прозванный «сном кормящей матери», когда связь с младенцем не прерывается всю ночь, обеспечивает ребенку своевременное кормление и заботу в слу­чае какого-то неудобства или недомогания.