Текст книги "Загадки сна"

На основании результатов этих и других исследований в 2015 г. Американская академия медицины сна опубликовала соглашение экспертов из медицинского и научного сообщества. Согласно этому документу, здоровому взрослому человеку, не имеющему особых потребностей (как, например, у спортсменов или военнослужащих), на регулярной основе требуется получать не менее 7 часов сна. Спать более 9 часов здоровым людям без особых на то причин не рекомендуется, хотя «нет определенных научных доказательств вреда последнего»{9}9
  Watson N.F., Badr M.S., Belenky G., et al. Recommended Amount of Sleep for a Healthy Adult: A Joint Consensus Statement of the American Academy of Sleep Medicine and Sleep Research Society. Sleep. 2015 Jun 1; 38 (6): 843–4.


[Закрыть].

В рекомендациях академии встречаются такие оговорки, как «взрослым» и «особых потребностей». Нам известно, что дети спят много, новорожденные – почти все время. Каким же образом это соотносится с заложенной в нас генетически продолжительностью сна? Неужели у детей другие гены, нежели у взрослых?

Действительно, дети спят значительно больше, чем взрослые люди. По данным швейцарского исследователя Иво Иглоуштайна, едва родившийся ребенок спит 16 часов в сутки, в возрасте полугода – 14,5 часа, а к 16 годам достигает 8,5-часового времени сна{10}10
  Iglowstein I., Jenni O.G., Molinari L., Largo R.H. Sleep duration from infancy to adolescence: reference values and generational trends. Pediatrics. 2003 Feb; 111 (2): 302–7.


[Закрыть]. Самые большие изменения продолжительности сна происходят на первом году жизни ребенка, в это же время (до 2-летнего возраста) тело человека наиболее активно растет (второй период наиболее активного роста приходится на период полового созревания, но это уже другая история). Не вызывает сомнения, что если сон выполняет некую восстановительную функцию, то в период максимального роста организма эта потребность наиболее востребована. Механизмы, благодаря которым состояние сна способствует такому восстановлению, изучены недостаточно. Тем не менее известно, что бо́льшая часть суточной продукции гормона роста (около 80 %) выделяется именно в состоянии глубокого сна. Расхожее утверждение, что «дети растут во сне» – это не красивая метафора, которая означает, что мы не видим, как они растут, а доказанный научный факт. У взрослых благодаря такому гормональному эффекту сон способствует лучшему мышечному восстановлению. Показано, что у спортсменов при увеличении времени, отводимого на сон, улучшаются результаты, и наоборот, у пожилых людей с нарушениями сна потеря мышечной массы, обусловленная старением (саркопения), ускоряется.

Увеличение потребности во сне у детей можно рассматривать и с другой, психической точки зрения. Современные теории рассматривают сон как состояние, способствующее закреплению новой информации, а кто как не ребенок в первые месяцы жизни сталкивается с ее лавинообразным потоком! Поэтому повышение времени сна в детском возрасте представляется совершенно логичным с обеих точек зрения. Когда же эта повышенная потребность исчезает, когда детям можно спать, «как взрослым»? Если формально подходить к данному вопросу, то сначала нужно решить, когда детство заканчивается. Согласно определению Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), взрослым считается человек, достигший возраста 18 лет, значит, «по закону» с этого времени его потребность во сне должна снижаться. Если рассматривать этот вопрос не с формальной, а с научной точки зрения, то следует взглянуть на график, опубликованный на заре исследований сна, в 1966 г., в журнале Science{11}11
  Roffwarg H.P., Muzio J.N., Dement W.C. Ontogenetic development of the human sleep-dream cycle. Science. 1966 Apr 29; 152 (3722): 604–19.


[Закрыть]. Здесь мы можем увидеть, что «взрослые» 8 часов сна человек действительно начинает получать с возраста 18 лет, когда заканчивается половое созревание! В дальнейшем потребность во сне уменьшается очень медленно по сравнению с детским возрастом. Если в первые 18 лет жизни продолжительность сна ребенка уменьшилась на 88 %, то в последующие полстолетия потребность во сне снизилась только на 47 %. На основании данных этого и других исследований, проведенных в конце прошлого века, было принято считать, что пожилые люди имеют меньшую потребность во сне, поскольку расти им уже не нужно, а клетки мозга у них работают не так интенсивно. Согласно данным упомянутого «Исследования здоровья сна и сердца», ценность которого заключается в том, что сон оценивался при помощи объективного метода полисомнографии, также можно увидеть, что общее время сна изменяется в сторону уменьшения: у людей в возрасте 45–54 лет оно составило 6,1 часа, 65–74 лет – 5,9 часа, а у людей в возрасте старше 85 лет – уже 5,6 часа.

Уменьшение потребности во сне для пожилых людей является реальностью, несмотря на тот же самый генетический аппарат сна, который был задан при рождении. После того как детство с его психическими и физическими нагрузками миновало, этот аппарат, по идее, должен обеспечивать одинаковую потребность сна в последующие годы жизни; но этого не происходит! Предполагают, что уменьшение потребности во сне с возрастом связано с изменением чувствительности «рецепторов сна» (точнее, рецепторов к главному «веществу сна» – аденозину). Этих рецепторов с возрастом становится меньше, и они уже не обеспечивают пожилым людям достаточного для засыпания давления сна к вечеру (с этим термином мы познакомимся, когда будем обсуждать механизмы развития сна). В пользу представления о том, что пожилым людям нужно меньше спать, свидетельствует и установленный факт, что они лучше переносят нехватку сна, чем молодые. В 2010 г. было показано, что если специально нарушать сон здоровых людей разных возрастных групп звуковыми стимулами, то это будет сопровождаться нарастанием сонливости днем (качества такого прерывистого ночного сна не хватит для полного восстановления). Однако уровень сонливости в самой старшей по возрасту группе испытуемых (от 66 до 83 лет) оказался при этом самым низким по сравнению с более молодыми «коллегами»{12}12
  Dijk D. J, Groeger J.A., Stanley N., Deacon S. Age-related reduction in daytime sleep propensity and nocturnal slow wave sleep. Sleep. 2010; 33: 211–223.


[Закрыть]. Так что работу, связанную с нарушением сна, было бы неплохо поручать людям более старшего возраста, так как их производительность от ограничения времени сна будет страдать в меньшей степени.

Довольно часто возникает вопрос: стали ли современные люди спать меньше? Ведь научно-технический прогресс сопровождается большей интенсивностью трудовой деятельности, следовательно, большей потребностью в отдыхе. На этот вопрос удалось ответить группе американских ученых. В 2016 г. они обобщили результаты исследований, включавших объективную оценку сна методом полисомнографии за последние 50 лет, и с удивлением обнаружили, что продолжительность сна статистически достоверно (т. е. достаточно, чтобы быть научным фактом) не изменилась{13}13
  Youngstedt S.D., Goff E.E., Reynolds A.M., et al. Has adult sleep duration declined over the last 50+ years? Sleep Med Rev. 2016 Aug; 28: 69–85.


[Закрыть]. Полученные данные подтверждают представление о том, что механизм, отвечающий за продолжительность нашего сна, заложен глубоко в генетическом аппарате и не подвержен изменению: по крайней мере, для этого потребуются сотни, а может быть, и тысячи лет. Интересно, что результаты исследований сна детей противоречат такой теории, поскольку анализ данных за прошедшие 103 года (но это не были данные полисомнографии!) показал, что дети в настоящее время спят на 1 час меньше, чем в начале прошлого века{14}14
  Matricciani L., Olds T… Petkov J. In search of lost sleep: secular trends in the sleep time of school-aged children and adolescents. Sleep Med Rev. 2012 Jun; 16 (3): 203–11.


[Закрыть]. Такие же данные были получены в уже упоминавшемся исследовании Иво Иглоуштайна: за 12 лет средняя продолжительность детского сна сократилась на 0,8 часа. Наиболее вероятным объяснением этого расхождения является то, что за короткое время изменился не генетический механизм потребности во сне, а лишь стиль воспитания детей в связи с возрастанием роли женщины в общественной жизни, а также с пресловутым «эффектом Эдисона» – повсеместным введением искусственного освещения, что привело к увеличению родительского досуга (при лучине или свечах ночью особенно не пободрствуешь).

А сколько же нужно спать, чтобы стать богатым? Наука, к сожалению, об этом умалчивает. Показано, что люди с низким социоэкономическим статусом спят хуже и чаще страдают от бессонницы. В интернете можно найти немало роликов «глубокого программирования» во сне «на материальное преуспевание», однако нет никакого подтверждения эффективности методики «спи и богатей». Так что для здоровья нужно не менее 7 часов сна, а сколько для богатства – увы, до сих пор неизвестно.

В заключение этой главы следует повторить основные ее положения. Большинство людей спит 7–8 часов: по-видимому, именно такое количество сна заложено природой в генах человеческого вида. Кратковременное сокращение сна не несет опасности для здоровья, но существует минимальное его количество, около 5 часов, которое необходимо для восстановления жизненно важных функций, – «ядерный сон». Такое же время необходимо получать человеку за сутки, если он хочет воспользоваться режимом полифазного сна. В длительной перспективе человеку необходимо обеспечивать себя 7–9 часами сна, чтобы иметь наивысшую производительность труда и оптимальные показатели здоровья.

2
Спят медведи и слоны. Откуда приходит сон?

Почему не спит жираф? Чем человечество обязано кошкам? Зачем нужен парадоксальный сон? Сонные хороводы дельфинов. Фрегат и агава тоже могут спать. Какой сон самый главный? Дремлет ли карась в отсутствие щуки? Жизнь малоспящих мух. Почему медуза спит, как человек?

Согласно одному из удачных определений, которое было предложено в 1993 г. отечественным биологом Владимиром Матвеевичем Ковальзоном, сон представляет собой особое генетически детерминированное состояние организма человека (и теплокровных животных, т. е. млекопитающих и птиц), характеризующееся закономерной последовательной сменой определенных полиграфических картин в виде циклов, фаз и стадий. О генетических механизмах сна мы уже говорили, скорее всего, именно они ответственны за обеспечение одной и той же продолжительности сна у человека. Показано, что в зависимости от вида животного продолжительность его сна может значительно отличаться. Раньше считалось, что больше всех спят малые бурые ночницы – самый распространенный вид летучих мышей в Северной Америке. Продолжительность их сна составляет 20 часов в сутки. В дальнейшем выяснили, что у летучих мышей существует особое состояние оцепенения – торпор, которое не является сном (раньше его принимали за удлиненный сон). Поэтому летучая мышь «покинула пьедестал» чемпиона по сну. Среди млекопитающих чемпионом по продолжительности сна, подтвержденного полиграфически (т. е. при помощи регистрации различных видов электрической активности), является сумчатая крыса опоссум, которая спит 19,4 часа в сутки. Меньше всего спят лошади – около 2,9 часа в сутки. Предполагалось, что сон жирафов еще короче; сначала даже считалось, что жирафы совсем не спят, пока польский исследователь Бернгард Гржимек не сфотографировал спящего жирафа в природной среде. Проведенные в 1996 г. швейцарской исследовательницей Ирен Тоблер наблюдения в зоопарке позволили подсчитать различные формы сна жирафа, в результате чего обнаружилось, что жирафы в среднем спят 4,6 часа, т. е. не являются рекордсменами по короткому сну, да и методами полиграфии такая продолжительность сна у них пока не подтверждена.

Неудивительно, что травоядные животные лишены возможности спать долго, ведь сон – это состояние почти полной беззащитности, чем не прочь воспользоваться многочисленные хищники. Поэтому травоядные используют минимально допустимое время для восстановления сил, при этом они «любят» спать стоя – это тоже долгое время вводило в заблуждение исследователей, которые считали, что стоя спать невозможно. В дальнейшем было показано наличие, например, у жирафов трех форм сна – сон стоя, сон лежа и полностью расслабленный сон лежа (так называемый парадоксальный сон, но о нем мы еще будем говорить). Последний вид сна является аналогом сна со сновидениями у человека, и в это время мышцы наиболее расслаблены. Наиболее беззащитно перед хищником животное именно в данный период сна. Поэтому, видимо, он и занимал ничтожную часть сна жирафа – расслабленный сон у него случался несколько раз за общее время отдыха и был представлен периодами менее 3 минут (у человека он занимает около 25 % времени сна).

Хищники могут спать дольше, опасность им не угрожает. Лев спит 13,5 часа в сутки (однако это известно только по результатам наблюдения, а не полиграфии), а наша любимая домашняя кошка отстает от него ненамного – она спит в среднем 13,2 часа (мыши, правда, спят столько же, сколько и кошки). О продолжительности сна кошек и мышей мы имеем очень четкое представление, поскольку это одни из самых распространенных лабораторных животных и на них проводилось большое количество исследований сна.

«Поведенческое» объяснение отличий продолжительности сна у разных видов животных является, конечно, слишком упрощенным. Более убедительным может стать подход, основанный на необходимости сна для восстановления сил в зависимости от массы тела животного. Тогда чем масса тела больше, тем больший запас энергии придется животному восстанавливать во время сна. Опыт показывает, что это не так. Самые большие наземные существа, слоны, как было обнаружено российским ученым Олегом Ириковичем Ляминым в 2017 г.{15}15
  Gravett N., Bhagwandin A., Sutcliffe R., Landen K., Chase M.J., Lyamin O.I., et al. (2017) Inactivity/sleep in two wild free-roaming African elephant matriarchs – Does large body size make elephants the shortest mammalian sleepers? PLoS ONE 12 (3): e0171903.


[Закрыть], спят в природных условиях, видимо, меньше всех других млекопитающих – всего 2 часа в сутки! А мышам и прочим миниатюрным грызунам требуется для сна почти столько же времени, сколько вальяжным хищникам. Так что масса тела здесь ни при чем.

Дальнейшие исследования показали, что продолжительность сна также не зависит и от размера головного мозга. У слона мозг большой, а у мыши – маленький, а больше сна требуется именно последней. Однако существует обратная зависимость между размерами животного и интенсивностью его энергетического обмена. У мыши этот обмен как раз значительно выше, чем у слона. Интенсивность энергетического обмена приблизительно можно оценить по частоте дыхательных движений, поскольку большинство химических реакций в клетках организма требует участия кислорода; чем интенсивнее они протекают, тем чаще животному нужно дышать. Слон делает 10 дыхательных движений в минуту, а мышь – 200! Известный исследователь сна Джером Сигель предполагает, что большее количество сна животным с высоким энергетическим обменом может быть необходимо для нейтрализации образующихся в процессе химических реакций активных кислородных радикалов. Эти молекулы отличаются исключительной химической активностью и с готовностью соединяются с другими «полезными» молекулами, составляющими структурный каркас клетки или участвующими в химических реакциях. При этом снижается эффективность химических реакций, необходимых для жизни клетки. По мнению Сигеля, зависимость продолжительности сна от уровня энергетического обмена животных как раз и объясняется тем, что во время сна происходит выработка белков, нейтрализующих последствия таких повреждений, например таких важных их групп, как шапероны (в буквальном переводе – «наставники»). Шапероны помогают другим белкам живой клетки восстановить их правильную укладку (так называемое третичное и четвертичное сворачивание) в случае ее нарушения. Правильная (нативная, т. е. природная) укладка белка обеспечивает его оптимальную функцию, например в качестве катализатора химических реакций{16}16
  Siegel J.M. Clues to the functions of mammalian sleep. Nature. 2005 Oct 27; 437 (7063): 1264–71.


[Закрыть].

Таким образом, у млекопитающих продолжительность сна зависит от скорости обмена веществ, при этом кривая этой зависимости отличается в зависимости от вида питания. Хищники могут позволить себе максимально допустимое время сна, так как находятся в относительной безопасности и у них есть возможность воспользоваться всеми его выгодами, в то время как травоядные животные вынуждены использовать минимально доступное для восстановления время сна. По характеру питания выделяют еще одну группу млекопитающих – всеядные. Это люди, приматы, крысы. Кривая зависимости их продолжительности сна от основного обмена находится посередине между упомянутыми группами, как это видно на графике, в зависимости от окружающих условий они могут выбирать ту или иную стратегию сна.

Отдельно следует остановиться на роли особой формы сна животных, получившей название парадоксального сна. Он был обнаружен в 1959 г. французским исследователем Мишелем Жуве в опытах на кошках. Тогда уже было известно, что электроэнцефалограмма в состоянии сна у людей и животных существенно отличается от таковой в бодрствовании. Ученый экспериментировал с повреждением различных областей мозга животных для того, чтобы выявить центр, ответственный за возникновение сна (при его разрушении кошка должна потерять потребность в сне). Во время этих исследований он обнаружил, что во время сна у кошки периодически регистрировалось особое состояние, при котором электроэнцефалограмма была совершенно такой же, как у бодрствующего животного, в то время как поведенческие проявления бодрствования (открывание глаз, реакция на внешние раздражители) отсутствовали. Также в этот период мышцы животного становились еще более расслабленными, чем в обычном сне. Мишель Жуве назвал это состояние «парадоксальным сном», поскольку действительно было невозможно объяснить, почему на фоне такой высокой активности мозга у животного наблюдаются почти полная ареактивность и обездвиженность{17}17
  Jouvet M., Michel F., et J. Sur un stade d’activité électrique cérébrale rapide au cours du sommeil physiologique. Courjon Extrait des Comptes rendus des séances de l’Académie des Sciences, Séance du 25 Mai 1959. – Tome CLIII, n° 6, 1959 p. 1024.


[Закрыть]. Оказалось, что у кошки доля парадоксального сна во всем сне составляет 24 % (у человека – 25 %). Мы можем регулярно наблюдать это состояние у домашних питомцев, когда у спящей кошки начинают «бегать» глаза и подрагивать усы и лапки.

При дальнейших исследованиях выяснилось, что ежесуточное количество парадоксального сна у млекопитающих зависит от двух основных факторов – степени защищенности во время сна и зрелости мозга. Соответственно, его количество оказывается минимальным у травоядных и других млекопитающих, являющихся жертвами хищников и спящих на открытой местности, таких как козы или павианы. Это связано с тем, что парадоксальному сну сопутствует полное мышечное расслабление, не дающее животному шансов на защиту или быстрое бегство. Фактор зрелости мозга также влияет на количество этой фазы сна. В наибольшей степени он представлен сразу после рождения, а затем быстро убывает по мере достижения зрелости. Хорек, рождаясь незрелым, имеет 6 часов парадоксального сна в день, в то время как морской свинке, рождающейся с полностью сформированными зубами, открытыми глазами и сразу имеющей возможность передвигаться, требуется только 1 час этого вида сна. Аналогом парадоксального сна животных для человека является фаза быстрого сна (по-другому – ФБС, быстрый сон). У новорожденного она занимает 50 % времени сна, но к возрасту 1 года его доля уменьшается до 25 % и становится такой же, как у взрослых.

Предполагают, что такое большое количество парадоксального сна у незрелых животных объясняется его ролью в формировании зрительной системы. Во время этой фазы сна глаза совершают нерегулярные движения, а при регистрации электрической активности наблюдается активация нервных путей, ведущих к зрительным отделам коры мозга. Считается, что при несовершенстве зрительного аппарата плода и новорожденного парадоксальный сон играет роль «эмулятора» зрительной деятельности. Он «вхолостую» прогоняет потоки электрических импульсов через зрительные пути, которые еще неактивны, поскольку глаз еще не может ничего видеть. При этом стимулируются нейроны первичных зрительных зон коры мозга, и волей-неволей те оказываются вынуждены образовывать связи с соседними нейронами и другими отделами мозга. Необходимость стимуляции зрительного тракта для развития этих зон была доказана экспериментально. Когда новорожденным животным на длительное время закрывали один глаз, в дальнейшем обнаруживалось, что на «неактивной» стороне зрительной коры количество нейронов уменьшалось по сравнению с «нормальной» зоной. Если же при этом животное лишалось еще и парадоксального сна, то различия между двумя этими зонами становились еще более выраженными. Возможно, что большое количество парадоксального сна при рождении необходимо для стимуляции и других сенсорных систем животных (слуховой, тактильной, внутренней рецепции). Кроме того, Мишель Жуве считал, что периодические, даже кратковременные, всплески нейронной активности, характерные для парадоксального сна, необходимы, чтобы стимулировать процессы нейронального развития у новорожденных, заложенные в их генетической программе{18}18
  Siegel J.M. Why we sleep. Sci Am. 2003 Nov; 289 (5): 92–7.


[Закрыть].

Большое количество парадоксального сна в ранние периоды жизни млекопитающих может объясняться и важной ролью, которую играет эта часть сна для запоминания новой информации, хотя до сих пор данный вопрос изучен недостаточно.

Существует особая группа млекопитающих, для которых впадение в парадоксальный сон оказалось бы смертельным, если бы природа не предусмотрела защиту от этого. Речь идет о водных видах животных. У дельфинов и других зубатых китов парадоксальный сон, похоже, отсутствует вовсе. Неудивительно – ведь при полном отключении поперечно-полосатых мышц (кроме дыхательных!) они бы просто утонули, не имея возможности всплыть и вдохнуть воздух. Однако даже «обычный» сон для дельфинов опасен, поскольку они должны подниматься на поверхность для вдоха по крайней мере один раз в несколько минут, а для этого им необходимо сохранять достаточную мышечную силу и ориентацию во внешней среде. Каким же образом дельфины реализуют свою потребность во сне?

В 1970-х гг. группа российских ученых под руководством Льва Мухарамовича Мухаметова в опытах на черноморской базе впервые в мире смогла ответить на этот вопрос. Оказалось, что мозг дельфинов спит, но лишь наполовину: в то время, когда в одном полушарии регистрируется электрическая активность, характерная для сна, другое продолжает бодрствовать и обеспечивает нормальное всплытие для вдоха (это так называемый однополушарный сон). При этом глаз, который оказывается с противоположной от «спящего» полушария стороны, часто тоже закрывается, а сам дельфин-афалина во время сна либо «зависает» на поверхности воды, либо описывает круги по или против часовой стрелки{19}19
  Мухаметов Л.М., Супин А.Я. ЭЭГ-исследование различных поведенческих состояний свободноподвижных дельфинов // Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. – М.: Наука, 1975; 25 (2): 380–401.


[Закрыть]. По наблюдению в бассейне мелкие дельфины-азовки никогда не останавливаются для сна. Однополушарный сон был описан группой Мухаметова и у других видов зубатых китов, к которым относятся дельфины, например у белух.

Полученные российскими учеными в опытах с дельфинами данные были первыми свидетельствами существования локального сна – возможности мозга переходить в состояние сна не целиком, а частично, в данном случае – одним из полушарий. Тема локального сна в настоящее время очень популярна в научном сообществе – ведь таким образом можно сэкономить время, отведенное на сон. С медицинской точки зрения локальным пробуждением отдельных зон мозга объясняется возникновение такого феномена, как снохождение. Другой отечественный ученый, Иван Николаевич Пигарев, также оказался одним из первых среди исследователей феномена локального сна. В 1997 г. в опытах на обезьянах он обнаружил, что у этих животных проявления сна могут развиваться асинхронно (неодновременно) в пределах одного и того же полушария.

Существует еще одна группа млекопитающих, имеющая особые отношения с состоянием сна. Это так называемые ластоногие – полуводные млекопитающие, которые эволюционно сначала «вышли из воды», затем вернулись в нее (как это сделали дельфины), но не окончательно, сохранив способность выходить на сушу для отдыха и размножения. Сон ушастых тюленей (к которым относятся морские котики, морские львы, сивучи) подстраивается под условия места, где они находятся. При пребывании на суше (на лежбище) эти животные спят, как и другие млекопитающие, с чередованием обычного двуполушарного медленноволнового и парадоксального сна. Их образ жизни таков, что в определенное время года они уплывают далеко в океан вслед за косяками рыбы, которой питаются, и вынуждены в течение нескольких месяцев спать в воде. При нахождении в воде структура сна ушастых тюленей коренным образом меняется – они начинают спать, как дельфины, однополушарным медленным сном. В бассейне котики во сне плавают по кругу в характерной позе на одном боку и «подрабатывают» ластой на стороне спящего полушария. Периоды парадоксального сна при этом редуцируются до секундных значений (почти исчезают). При возвращении на сушу выраженной «отдачи» (резкого увеличения количества сна после временного его ограничения) парадоксального сна не наблюдается. Это означает, что при пребывании в воде потребность в парадоксальном сне действительно исчезает!

Другая группа ластоногих – настоящие тюлени – в ходе эволюции пришла к иному способу «отоспаться» в воде. Эти животные обладают способностью задерживать дыхание на более длительный период (десятки минут), чем их ушастые собратья. Сделав серию выдохов-вдохов, они погружаются в толщу воды (обладая нулевой плавучестью) или ложатся на дно, и там у них в течение примерно получаса проходит полный цикл сна, после чего они пробуждаются и всплывают для новой серии дыхательных движений, затем вновь заныривают и демонстрируют новый цикл сна. Межполушарной асимметрии ЭЭГ у них никогда не наблюдается, а парадоксальный сон хорошо выражен.

Сон птиц на земле существенно не отличается от сна млекопитающих. Мозг птиц устроен иначе, чем у млекопитающих: у него нет складок, толщина мозговой коры также значительно меньше. Интересно, что интеллектуальные способности птиц определяются вовсе не развитием коры мозга, а подкорковыми структурами, так называемым гиперстриатумом. Это тоже серое вещество (т. е. тела нейронов), но находящееся в глубине мозга, а не на поверхности, как кора больших полушарий. Состояние сна у птиц представлено, как и у млекопитающих, двумя фазами – медленноволнового (с характерными медленными волнами на электроэнцефалограмме, его еще упрощенно называют медленным) и парадоксального сна. Сон птиц очень фрагментирован – они спят «урывками» по 1–4 минуты и часто просыпаются. При этом если для млекопитающих локальный однополушарный сон является исключением, то для многих видов птиц это нормальное состояние, зависящее от степени безопасности окружающей среды. Находясь в стае и будучи окруженными другими птицами, утки спят обоими полушариями и имеют закономерное чередование медленноволнового и парадоксального сна. Оба глаза при этом у них закрыты. Если птица оказывается на краю стаи, наступает время для однополушарного сна. При этом глаз, наблюдающий за пределами стаи, остается открытым, а противоположное полушарие продолжает бодрствовать. Когда обстоятельства меняются, например птица поворачивается в другую сторону, она закрывает тот глаз, который был открыт, открывает другой и начинает спать другим полушарием{20}20
  Rattenborg N.C. Sleeping on the wing. Interface Focus. 2017 Feb 6; 7 (1): 20160082.


[Закрыть].

Виды птиц имеют различную продолжительность сна, которая, в отличие от млекопитающих, не определяется размерами или интенсивностью обмена веществ. Гуси спят 6,5 часа в сутки, куры – 12 часов, а голуби – 10,5 часа. Единственным фактором, влияющим на продолжительность сна у птиц, признана степень безопасности обитания: в опасных условиях количество сна и его глубина резко снижаются. Выяснилось, что сну птиц присуща еще одна особая функция – он отвечает за импринтинг (запечатление). Это бессознательный процесс, благодаря которому только что родившийся цыпленок определяет своего родителя (лучше, чтобы это оказалась птица его вида, а не собака или сапог хозяина). Показано, что для успешного импринтинга цыпленок должен проспать не менее 9 часов, и такое запоминание обеспечивается не структурами гиппокампа, как у млекопитающих. Другой особенностью работы памяти птиц является запоминание видоспецифичных форм пения, которое также оказалось зависящим от сна, но в неожиданную сторону: сон приводит к забыванию заученных днем трелей; это справедливо, по крайней мере, для начального этапа обучения. Проводятся ассоциации с «незрелым» мозгом человеческих детей – у них сон также часто сопровождается потерей приобретенных днем навыков!

Птицы в полете тоже нуждаются в сне, но могут его ограничивать в значительной степени. Такое семейство, как фрегатовые, известно своим размахом крыльев (до 2,3 метра), горловым мешком (они являются родственниками пеликанов) и приверженностью к летучему образу жизни – большую часть жизни они проводят в полете. Пролетая до 3000 километров за 10 дней над океаном без посадки (фрегаты не могут плавать и взлетать с поверхности воды), эти птицы приучились спать короткими эпизодами на лету, в парении, когда их тело поддерживается восходящими потоками воздуха. При этом медленноволновой сон у фрегатов может отмечаться как в одном полушарии, так и в обоих. Во время коротких эпизодов однополушарного медленноволнового сна у них также наблюдается открывание противоположного глаза и движение в его сторону (птица описывает дугу, вогнутым краем обращенную в сторону видящего глаза). Суммарное время сна в полете у фрегатов составляет только около 40 минут в сутки, в то время как при нахождении на суше, в гнезде, они спят по 12–13 часов. В периоды парения у них были обнаружены также признаки парадоксального сна в виде ультракоротких отрезков (менее 5 секунд каждый).

Птицы имеют общих предков с динозаврами, вымершими 70 млн лет назад. Про сон ископаемых динозавров мы узнать ничего не можем, но сон их ныне живущих родственников, современных рептилий (пресмыкающихся) – черепах, крокодилов, змей и ящериц, совсем не похож на сон млекопитающих и птиц. В отношении того, можно ли назвать сном периодически возникающее состояние покоя рептилий и других холоднокровных позвоночных, а также беспозвоночных животных, среди ученых существуют две противоположные точки зрения. Согласно воззрениям одной группы биологов (см. определение сна, приведенное в начале главы 2), состояние сна может иметь место только у теплокровных животных. При сохранении нормальной температуры тела в состоянии покоя их организм, в особенности головной мозг, может продолжать работать, причем совершенно иначе, чем при бодрствовании. У более низкоорганизованных холоднокровных животных имеются состояния только активности и покоя. Состояние покоя холоднокровных похоже на сон, но таковым не является, поскольку принципиальной перестройки работы мозга при этом не происходит, просто все нервные процессы при понижении температуры тела затормаживаются.

Другая группа ученых, включая представителей школы Иды Гавриловны Кармановой из Санкт-Петербурга, считает, что сон свойственен всем позвоночным животным, поскольку у них можно обнаружить регулярное, не зависящее от изменений окружающей среды, впадение в это состояние, а также характерный для сна млекопитающих феномен отдачи. Этот эффект заключается в том, что если животное в течение длительного времени лишается сна, а затем сон ему позволяется, то его количество резко возрастает. В быту мы с вами регулярно отмечаем явление отдачи сна, когда отсыпаемся в выходные после напряженной трудовой недели. Ящерицы делают так же, поэтому их сон «настоящий». Более того, в 2016 г. группа исследователей из немецкого Института Макса Планка показала наличие чередования фаз сна (медленноволнового и парадоксального) у австралийской ящерицы бородатая агава (Pogona vitticeps). У этой ящерицы был зарегистрирован характерный для парадоксального сна тета-ритм ЭЭГ (волны частотой 5–10 Гц), а также быстрые движения глаз во время этого периода{21}21
  Shein-Idelson M., Ondracek J.M., Liaw H.P., Reiter S., Laurent G. Slow waves, sharp waves, ripples, and REM in sleeping dragons. Science.2016 Apr 29; 352 (6285): 590–5.


[Закрыть]. Всего ящерицы этого вида спят 6–10 часов в сутки – прямо как люди![1]1
  Не все исследователи согласны с интерпретацией данных этих авторов, полагающих, что они открыли парадоксальный сон у рептилий. – Прим. науч. ред.


[Закрыть]