А. Лельевр - Эврика-86
Действительнб, зоологи, изучающие дельфинов, обратили внимание, что некоторые их виды пребывают в непрерывном движении. Поскольку считалось само собой разумеющимся, что сон — это в первую очередь неподвижность, то был сделан вывод, что дельфины никогда не спят. Однако Джон Лилли заметил, что есть и такие виды этих животных, которые часто неподвижно зависают на поверхности воды, как поплавок, но при этом один глаз — всегда над водой и открыт. Исследователь высказал предположение, что у дельфина спит только одна половина мозга, а вторая выполняет сторожевую функцию. Как мы увидим далее, Лилли попал, что называется, "в десятку"… хотя' глаз здесь совершенно ни при чем. И кроме того, предположение Лилли в общем-то экспериментально не проверялось.
Понятно, что киты, дельфины, тюлени, не говоря уже о сиреневых (морских коровах), занесенных в международную Красную книгу, — это не лабораторные крысы, и проведение на них сложных физиологических исследований, да еще связанных с лабораторными операциями, чрезвычайно затруднительно. Немудрено, что сон этих животных оставался неизученным до
самого последнего времени. Только в 1973 году под Анапой небольшой коллектив исследователей из Института эволюционной морфологии и экологии животных (ИЭМЭЖ) имени А. Н. Северцова Академии наук СССР, руководимый Л. Мухаметовым и А. Супиным, начал впервые серьезное изучение сна черноморских дельфинов-афалин.
Вскоре была создана Утришская морская станция ИЭМЭЖ, и объем научных работ значительно расширился. Кроме афалин, стал исследоваться и другой вид дельфинов — так называемые азовки, или морские свиньи, ведущие иной образ жизни, чем афалины. Затем к исследованиям были подключены и ластоногие.
Как известно, сон млекопитающих и птиц состоит из двух отдельных фаз: медленного и быстрого, или парадоксального, снов, которые различаются между собой настолько же сильно, насколько каждая из фаз сна отличается от бодрствования. Когда животное или человек засыпает, вначале наступает медленный сон, который постепенно углубляется. После некоторого периода наиболее глубокого медленного сна происходит резкий переход к парадоксальному сну. Период парадоксального сна завершает цикл сна, длительность которого зависит от размеров животного. У человека, например, он составляет полтора часа. Затем происходит либо пробуждение, либо начинается новый цикл. Именно это циклическое чередование (а не состояние покоя!), выявляемое при регистрации биопотенциалов мозга, и оказывается самой главной характеристикой сна. Так вот, регистрация биопотенциалов дельфинов во время их плавания в воде показала удивительную картину: полушария мозга дельфина отсыпаются по очереди! При этом бодрствующее «дежурное» полушарие, видимо, обеспечивает достаточный уровень активности'.^
оно поддерживает необходимую позу, дает через каждые тридцать-сорок ^^^унд команду на всплывание для очередного дыхательного акта, управляет плаванием по кругу. Сильный внешний стимул приводит к немедленному пробуждению обоих полушарий. Особенно интересно, что засыпание иногда начинается в обоих полушариях одновременно, но глубокий медленный сон наблюдался всегда только в одном из двух полушарий — либо слева, либо справа. Надо сказать, что анатомические связи между полушариями у дельфина достаточно четко организованы. Следовательно, можно предположить, что в мозге дельфина существует какой-то механизм, который активно поддерживает и регулирует смену полушарий во сне. И действительно, когда дельфинам вводили вещества, вызывающие подобие двухполушарного сна, то они вынуждены были просыпаться для каждого дыхательного акта.
Но это было еще не все. Оказалось, что у дельфинов есть только фаза медленного сна: все попытки выявить хотя бы отдельные признаки быстрого, парадоксального сна были безуспешными. По-видимому, у взрослых дельфинов парадоксального сна вообще нет. А ведь до сих пор эта фаза сна обнаруживалась у всех видов теплокровных животных млекопитающих и птиц. Единственным исключением в этом отношении является сон яйцекладущего млекопитающего- австралийской ехидны, у которой также есть только медленный сон, без парадоксального. Однако ехидна-животное во всех отношениях необычное и удивительное, чудом дожившее до наших дней. У всех же других млекопитающих, в ""^м числе у сумчатых, например у "живого ископаемого" — опоссума с его примитивным мозгом, обе фазы сна хорошо выражены и мало отличаются от сна человека.
Получается, таким образом, что в ходе своей адаптации к полностью годному образу жизни, для которой у
дельфинов было достаточно времени (их эволюция насчитывает 50 миллионов лет), эти животные выработали целый ряд специализаций; особую форму тела и скелета; особую кожу, позволяющую пронизывать толщу воды с необычайной легкостью; совершенную систему кровоснабжения и дыхания, дающую возможность глубоко нырять и при необходимости удерживать дыхание; совершенную терморегуляцию; ультразвуковой локатор, сонар, хорошо «видящий» при отсутствии света, и огромный мозг, управляющий этим сонаром; сложную систему звуковой связи, которая дает право говорить о «языке» дельфинов, и другие совершенно удивительные приспособления для жизни в морской среде.
К числу таких приспособлений, позволяющих дельфину дышать во сне, не боясь захлебнуться, относится и уникально организованный сон; медленный сон как бы «раздвоился» по полушариям, а парадоксальный, который в силу некоторых анатомических особенностей мозговых систем, его регулирующих, вероятно, не может «раздвоиться», у взрослых дельфинов вообще исчез.
…Как дельфину удается обходиться без парадоксального сна, ведь, по многочисленным данным, эта фаза является жизненно важным состоянием для других животных? Или, другими словами, чем приходится платить дельфину за отсутствие парадоксального сна? На эти вопросы трудно дать даже предположительный ответ в настоящее время…
Быть может, самыми интересными были опыты по лишению дельфинов сна в течение нескольких суток. Когда наконец им давали отоспаться, то полушария отсыпались по очереди, причем «отдача» сна могла начаться с любого из полушарий. Но самое поразительное происходило, если не давали спать только одному из полушарий, а другое могло отсыпаться вволю. Оказалось, что у каждой половины мозга есть своя
185
собственная потребность во сне, которая не может быть удовлетворена за счет сна другой, как будто бы полушария принадлежат двум разным головам!
Другой факт важный, имеющий общетеоретическое значение, — взаимосвязь между сном и поведением дельфинов. Особенно интересны в этом отношении дельфины-азовки. Эти сравнительно мелкие (до 30–40 килограммов) животные в экспериментальных бассейнах чувствуют себя прекрасно и непрерывно быстро плавают по кругу, причем скорость плавания не снижается во сне. Действительно, если наблюдать только за поведением азовки, то можно прийти к ошибочному выводу, что это животное никогда не спит. С другой стороны, если наблюдать за поведением какой-нибудь двухсоткилограммовой афалины, неподвижно висящей в позе поплавка в небольшом экспериментальном бассейне, то можно подумать, что она непрерывно спит, хотя на самом деле ее сон занимает менее половины времени суток. Таким образом, этологические наблюдения при изучении сна дельфинов, да и других животных, показывают, что потребность во сне не связана с потребностью в физическом отдыхе, как это до сих пор часто думают. Азовки не нуждаются в физическом, телесном отдыхе, однако однополушарный медленный сон занимает у них также около половины времени суток. Следовательно, этот сон выполняет какую-то еще неизвестную жизненно важную функцию по обслуживанию потребностей самого мозга.
Не подтвердилось и предположение Лилли о том, что однополушарный сон связан со сторожевой функцией одного глаза. Опыты показали, что появление нового или необычного предмета в поле зрения смотрящего над водой глаза дельфина, если он открыт, приводит к немедленному пробуждению животного даже в том случае, если этот глаз противоположен «спящему»
полушарию (у дельфинов каждый глаз связан только с одним противоположным ему полушарием, поле зрение каждого глаза-почти 180 градусов). То есть глаз, если он открыт, продолжает видеть и во сне, однополушарный сон для этого не нужен.
Открытие советскими учеными явления чередующегося однополушарного медленного сна у дельфинов вызвало значительный интерес как в нашей стране, так и за рубежом. Недавно его авторам — Л. Мухаметову и А. Супину — выдан диплом на открытие Госкомитетом по изобретениям и открытиям при СМ СССР.
Естественно, возникает вопрос: а как же спят другие водные млекопитающие, в первую очередь ластоногие? На Утришской станции были поставлены опыты с каспийскими тюленями. И оказалось, что тюлени спят всего лишь около трех часов в сутки. И могут спать в разнообразных условиях и позах: на помосте под водой, на поверхности воды, в толще воды и лежа на дне бассейна. Иными словами, далее выяснилось, что сон тюленей — это типичный сон млекопитающего с хорошо выраженными фазами медленного и парадоксального сна, четкой цикличностью — медленный сон всегда строго симметрично и одновременно протекает в обоих полушариях. Если тюлень спит на помосте или на поверхности воды, но так, что его ноздри находятся на воздухе, то он может и не просыпаться для каждого дыхательного акта. Если же ноздри погружены в воду, то животное просыпается для каждого акта, при необходимости всплывает и выставляет ноздри наружу. В этих случаях тюлень отсыпается урывками во время дыхательных пауз. Таким образом, тюлени демонстрируют другой, менее радикальный вариант приспособления ко сну в воде. Это и не удивительно, если вспомнить, что эволюция ластоногих насчитывает всего 10
