Сергей Михайлович Иванов - Утро вечера мудренее
Приливы эти регулируются химическими процессами, протекающими в нейронах и других мозговых клетках. В промежутках между нейронами, синапсах, выделяются медиаторы — норадреналин, серотонин, ацетилхолин. Норадреналин — инициатор бодрствования и спутник быстрого сна. В медленном сне его совсем мало. Развитие медленного сна поддерживает серотонин. Затем он участвует в запуске быстрого и уходит за кулисы. Американские исследователи Уильям Демент и Барри Джекобс впрыскивали кошкам перед сном вещество, блокирующее поступление серотонина во все отделы мозга. Спали кошки, как обычно, но сны им снились не во время сна, а во время бодрствования: кошки галлюцинировали.
Когда серотонина в мозгу много, сновидения или грезы не формируются, а когда мало, вырываются на свободу. Серотонин, говорит Демент, помогает бодрствующему человеку воспринимать действительность такой, как она есть, а не искаженной галлюцинациями; он связывает сновидения со сном. Если днем уровень серотонина вдруг понизится, как это бывает при приеме наркотиков вроде ЛСД, перед человеком предстанут яркие и страшные миражи. Концентрируется серотонин в ядрах шва, расположенных в стволе, и действует больше всего на зрительную кору и миндалевидное тело — часть лимбической системы, ведающей эмоциями.
У быстрого сна, как мы видим, одна химическая картина, у медленного — другая. Разграничение это распространяется не только на выработку медиаторов, но и на характер вегетативных процессов, о которых говорилось раньше, и на всевозможные гормональные и метаболические превращения. Гормоны надпочечников выделяются ближе к утру, когда преобладает быстрый сон, а гормон роста, вырабатываемый гипофизом, предпочитает медленный сон. В медленном сне мы растем гораздо быстрее, чем в быстром. И расти и смотреть сны одновременно, оказывается, нельзя.
Представим теперь себе, что в ядрах шва усилилась выработка серотонина, а в синем ядре и среднем мозге стала ослабевать выработка норадреналина. Химическим переменам соответствуют перемены электрические: мозг переходит на режим альфа-ритма. Восходящая активирующая система посылает в кору последние импульсы и переходит на «фоновый режим». Синхронизирующие системы подавляют остатки активирующих влияний и начинают перестраивать работу мозга. Накопление серотонина, главным образом в структурах ствола, способствует развитию медленного сна. На электроэнцефалограмме уже преобладают сонные веретена, а через час мы во власти глубокого дельта-сна. Активность синхронизирующих систем достигает предела и обрывается — оживает центр быстрого сна. Серотонин вытесняется норадреналином. Идет новая перестройка мозгового режима: усиливается обмен веществ, кровь энергичнее течет по сосудам, мы смотрим первый сон. Снова оживают синхронизирующие механизмы, быстрый сон сменяется медленным, потом снова приходит быстрый, наконец, наступает пробуждение.
Картина простая. Даже если мы введем в нее дельта-фактор Монье или стимулятор сна Паппенхаймера, она не станет сложнее. В известное время в мозговых химических фабриках усиливается выработка известных веществ, заставляющих аппараты сна активизироваться, а аппарат бодрствования замереть. Затем, по прошествии определенного времени, в других мозговых фабриках увеличивается выработка других веществ, а выработка первых ослабевает. Новые вещества побуждают к деятельности аппарат бодрствования, а аппараты сна выводят из игры. Но что именно запускает работу химических фабрик? Гипнотоксины и прочие продукты усталости на эту роль вроде бы не годятся. Ведь если какой-нибудь продукт усталости и способен вызвать медленный сон, то что же вызывает быстрый сон с его особой химией? А потом — снова медленный? Эта смена типов сна сильно компрометирует химическую теорию, во всяком случае в ее классическом варианте. Так что же включает и регулирует общую химию сна и общую химию бодрствования? Кто там, в мозгу, знает, когда нам пора спать и когда пора просыпаться?
КРЯЧКА ПРОТИВ БОМБАРДИРОВЩИКА
Ученые думают, что об этом знают и регулируют сон наши биологические часы, раз и навсегда заведенные главным биологическим ритмом.
Вся природа пульсирует, откликаясь на колебания космических электромагнитных полей, и мы пульсируем с нею вместе. Все на свете совершается ритмично (можно сказать «циклично» — смысл не изменится). Ритмы солнечной активности, смена времен года, лунных фаз, приливов и отливов, смена дня и ночи, сна и бодрствования, ритмы питания, походки, дыхания, обмена, сердечных сокращений — всюду, куда ни глянь, в космосе и на земле, в живой природе и в неживой, всюду ритмы и пульсации — ритмы двадцатидвухлетние, одиннадцатилетние, годичные, месячные, суточные, часовые, минутные.
Слова «ритм» и «цикл» греческие. Ритмом мы называем равномерное чередование каких-нибудь явлений или элементов — ритм танца, работы, стиха и т. д. Слово «цикл» в переводе означает «круг»; когда мы говорим о цикличности, мы имеем в виду, что нечто проходит полный круг и возвращается к начальной точке. Если промежутки между начальным моментом движения и возвращением в исходную точку более или менее одинаковы, то цикл можно назвать ритмическим.
В американском городе Питсбурге есть научное учреждение — Фонд по изучению циклов. Его сотрудники зафиксировали более пятисот различных явлений, повторяющихся со столь правильными промежутками времени, что приписать эту повторяемость чистой случайности невозможно. По их наблюдениям, устрицы раскрывают створки раковины с наступлением каждого прилива, а живущая у побережья Калифорнии рыба «атерина гренион» устремляется на берег и мечет икру в песок у воды точно через пятнадцать минут после каждого из двух наиболее высоких приливов месяца. Оба эти цикла ритмичны. Ласточки, возвращающиеся каждой весной в калифорнийский городок Сан-Хуан-Капистрано, прилетают чаще всего в день св. Иосифа — 19 марта.
Роясь в архивах компании Гудзонова залива, занимающейся заготовкой и сбытом пушнины, президент Фонда Эдвард Дьюи обнаружил, что с 1735 года по 1969 наибольшее количество рысьих шкур добывалось в среднем каждые 9,6 года. Самый богатый улов атлантического лосося тоже случается каждые 9,6 года. Канадские зайцы-беляки, куницы, совы, ястребы — все они достигают пика своей численности в среднем каждые 9,6 года. Так же как и урожай пшеницы в США и… как заболеваемость сердечными недугами в Новой Англии. Означает ли все это, что природа регулярно отбивает 9,6-годовой ритм? Может быть, это действительно так, но не все животные маршируют под этот барабан. Эпидемии чумы у мышей происходят каждые 4 года. Тяга кузнечиков к самоубийству подчиняется трем циклам — в 9,2 года, 15 лет и 22,7 года.
Темная крячка размножается и выводит птенцов на острове Вознесения, неподалеку от западного побережья Африки. В 1942 году военно-воздушные силы США сделали этот остров пунктом промежуточной посадки для бомбардировщиков. Те, кто выбирал базу, хорошо знали, что остров служит гнездовьем для темной крячки, но они решили, что гнездование происходит раз в год и что, таким образом, большую часть года птицы не будут мешать самолетам. Но бомбардировщики врезались в тучи крячек в самое неожиданное время, и дело часто кончалось катастрофами. Работники Министерства авиации обратились к орнитологу Дж. Чаплину и узнали, что крячки с острова Вознесения выводят птенцов не раз в год, а раз в 9,6 месяца.
Подобные закономерности обнаружены в самых разнообразных областях и даже, если верить ЭдварДу Дьюи, в финансово-экономической. В США публику, естественно, интересует, цикличны ли курсы ценных бумаг на бирже и можно ли их предсказать. На биржевом рынке обращается около двух тысяч видов ценных бумаг, каждая из которых имеет свои индивидуальные особенности, так что предсказывать их падение и повышение почти невозможно. Однако при анализе биржи обнаруживается много циклов разной периодичности. Если несколько коротких циклов совпадают по фазам, получается длинный цикл, и можно сделать прогноз. Вот, например, цены на хлопок. В течение 240 лет, с 1731 года по 1970-й, они колебались с периодичностью в 17,5 года. У курса обыкновенных акций выявлен 9,2-годовой цикл. Пятьдесят раз повторился 9,18-месячный цикл тонно-километров в грузовых перевозках Канадской тихоокеанской железной дороги. Циклы повторяются неуклонно, на протяжении всего того времени, о котором имеются цифровые данные, и длина циклов остается неизменной во все времена. В переменах цен на кованое железо в Англии отмечен цикл в 16,67 года. Существует он чуть ли не семьсот лет.
Дьюи и его сотрудники верят в то, что когда-нибудь они смогут полностью объяснить тайну циклов: понять, чем они вызываются, можно ли регулировать хотя бы некоторые из них и может ли человек приспособиться к тем, которые регулированию не поддаются. Разобраться в этом до конца, говорит Дьюи, было бы равносильно открытию Периодического закона.
