Текст книги "Загадки сна"

Кроме сна у ящериц и других рептилий имеются особые состояния покоя, возникающие преимущественно в дневное время (состояния покой-1 и покой-2, по И. Г. Кармановой). При этом животное сидит неподвижно, его мышцы сохраняют восковую гибкость, при которой конечности можно устойчиво фиксировать в различных позах (покой-1). Это состояние называется каталепсией. У людей оно может возникать при некоторых формах шизофрении. В состоянии покоя-2 неподвижность рептилии обеспечивается другим механизмом – повышением мышечного тонуса по типу кататонии, при котором мышцы постоянно напряжены и изменить позу животного не удается. У больных шизофренией может возникать и такое состояние. Мы видим, что более древние формы животных имеют, кроме сна, несколько дополнительных состояний покоя. У них эволюция еще не выбрала, какому состоянию отдать предпочтение для наилучшего восстановления организма[2]2
  Эти данные, полученные в лаборатории Кармановой много лет назад, не получили подтверждения в работах других авторов. – Прим. науч. ред.


[Закрыть].

Наличие «настоящего» сна с чередованием медленноволновой и парадоксальной фаз пока показано только для одного вида ящериц. Для других рептилий, например крокодилов, живших одновременно с динозаврами, было зарегистрировано изменение электроэнцефалограммы в состоянии, похожем на сон, когда они лежат неподвижно с закрытыми глазами. В одном из сообщений (2015) говорилось о том, что ученым удалось обнаружить у крокодилов однополушарный сон, подобный сну птиц. Некоторые периоды времени крокодилы находятся в неподвижности, сохраняя один глаз открытым, при этом реагируют на приближающегося человека (т. е. зрительная зона мозга у них не спит){22}22
  Kelly M.L., Peters R.A., Tisdale R.K., Lesku J.A. Unihemispheric sleep in crocodilians? J Exp Biol. 2015 Oct; 218 (Pt 20): 3175–8.


[Закрыть].

Таким образом, по мере накопления данных о сне различных видов животных формируется представление о том, что сон, не охвативший весь мозг, локальный, не является такой уж уникальной особенностью жизни в особой среде обитания (в воде, как у дельфинов, или в воздухе, как у фрегатов), а представляет собой допустимый способ восстановления даже в обычных условиях.

Сон другого представителя отряда рептилий – черепах – изучен очень неплохо (черепахе трудно убежать от ученого). Проведенные исследования показали наличие у них признаков сна как такового (неподвижность, замедление обмена веществ, реакция на лишение сна).

Для чего же ученым приходится тратить столько усилий и денег, чтобы изучать сон различных животных, не похожих на человека, – млекопитающих, птиц и рептилий? Одной из главных целей такой работы является определение происхождения и назначения различных фаз сна. Ученые задаются вопросом, какая фаза «главнее» и важнее для организма – медленноволновой или парадоксальный сон? Для ответа на этот вопрос используется эволюционный подход – мы как бы опускаемся по эволюционной лестнице все ниже и ниже для того, чтобы проследить, какая из двух фаз сна в итоге останется у самых первых живых существ. Да и вообще неплохо было бы узнать, какое из них могло совсем обходиться без сна и что последующее поколение живых существ приобрело особенного, потребовавшего появления сна как такового (мозг, способность реагировать на изменение освещенности или что-то другое)? Такой подход к изучению цикла сон-бодрствование (это не просто изучение сна, ведь, например, у рептилий есть и другие сноподобные состояния) называют эволюционным. В нашей стране его использовали многие известные неврологи и психиатры (С. Н. Давиденков, М. Б. Кроль, М. И. Аствацатуров), рассматривая поведение больных при некоторых заболеваниях, например шизофрении, как проявление в человеке более древних, сформировавшихся раньше, в процессе эволюции, паттернов реагирования (к примеру, феномен кататонии, характерной для рептилий, у больных шизофренией). Эволюционный подход к изучению сна в нашей стране использовался группой исследователей из Санкт-Петербурга под руководством И. Г. Кармановой и Г. А. Оганесяна.

Одни ученые высказывали предположение, что раньше всего в эволюционной цепочке зародился парадоксальный сон, поскольку центры, его обеспечивающие, находятся в самых древних, появившихся первыми, отделах мозга – в стволе (область, которая опускается от полушарий вниз и затем переходит в спинной мозг). В стволе мозга также сосредоточены главные центры, управляющие жизненными функциями человека и животного, – дыхательный и сосудодвигательный. Когда наступает парадоксальный сон, млекопитающие, в том числе и человек, ведут себя как рептилии – они становятся «холоднокровными», поскольку температура тела в этот период сна начинает следовать за изменением температуры окружающей среды (в обычных условиях внутренняя температура тела млекопитающих может изменяться в очень узких пределах – не более 1° С в течение суток). В качестве доказательства древности парадоксального сна приводятся данные о том, что в наибольшей степени эта фаза представлена у новорожденных существ и продолжительность ее определяется степенью зрелости плода: у животных, рождающихся несформированными, его количество больше. Эти представления наиболее часто связывают с именами итальянских исследователей научной группы Элио Лугарези.

Другая группа ученых считает, что медленноволновой сон важнее. У человека эта фаза занимает бо́льшую часть всего сна – 75 %, медленноволновой сон всегда предшествует парадоксальному. Парадоксальный сон исчезает полностью или почти полностью на длительное время, когда животное попадает в экстремальные условия (например, при длительных перелетах у птиц). В медицинской литературе описаны документированные случаи полного отсутствия этой фазы сна у нескольких человек, при этом проблем в повседневной жизни они не испытывали. Кроме того, известно, что у больных депрессией, которые получают антидепрессанты, ежесуточное количество парадоксального сна резко снижается, но самочувствие на фоне лечения, наоборот, улучшается. Эти исследователи предполагают, что раз без парадоксального сна обойтись можно, а его место всегда занимает медленноволновой, то второй и является наиболее важным и эволюционно более древним. Такая точка зрения подтверждается и результатами недавних исследований, призванных идентифицировать гены, участвующие в организации этих фаз сна (медленноволновой и парадоксальной). Было выявлено, что у мышей мутация гена соль-индуцированной киназы 3-го типа (SIK3) сопровождается изменением количества медленноволновой, но не парадоксальной фазы сна{23}23
  Funato H., Miyoshi C., Fujiyama T., et al. Forward-genetics analysis of sleep in randomly mutagenized mice. Nature. 2016 Nov 17; 539 (7629): 378–383.


[Закрыть]. Эти гены ранее были обнаружены у мух (дрозофил) и у круглых червей. Таким образом, был сделан вывод о том, что наличие медленноволнового сна зависит от гена, появившегося в самом начале эволюционной цепочки миллионы лет назад.

Согласно теории, примиряющей обе точки зрения, организму животного одинаково нужны и медленноволновой, и парадоксальный сон, поэтому в процессе эволюции они развивались параллельно – быстрый сон произошел либо из разных форм покоя рептилий, как считала И. Г. Карманова, либо из некоторых состояний «примитивного» бодрствования, как считал еще М. Жуве. В соответствии с этой гипотезой состояния бодрствования и медленного сна появляются в эволюции одновременно с возникновением теплокровности, а быстрый сон представляет собой результат эволюционной трансформации примитивного бодрствования холоднокровных животных{24}24
  Ковальзон В.М. Основы сомнологии. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. С. 138–139.


[Закрыть].

Рыбы и насекомые появились раньше рептилий – наблюдаются ли признаки сна у них? Что происходит, когда мы подходим утром к аквариуму, в котором на месте «стоит» стайка рыбок, смещаясь в одном направлении? Мы включаем свет, и рыбы начинают хаотичное целенаправленное движение, связанное с поиском корма. Спали ли эти рыбки, пока мы к ним не подошли?

Благодатным материалом для экспериментаторов оказалась аквариумная рыбка-зебра (Danio rerio), или дамский чулок. Эта прозрачная рыбка быстро развивается – эмбрион проходит стадии от яйца до малька всего за 3 дня. Мозг ее в области ствола весьма похож на мозг млекопитающих, а многие гены, кодирующие важные для сна белки, такие же, как и у млекопитающих. Рыбка-зебра стала первым домашним животным, генетически модифицированным генами биолюминесценции в 2003 г. (чтобы можно было наблюдать активность нужных генов у живых особей). Российской исследовательницей Ириной Валерьевной Ждановой в 2011 г. у этой рыбки были обнаружены признаки поведенческого сна, соответствующие критериям сна живых существ{25}25
  Zhdanova I.V. Sleep and its regulation in zebrafish. Rev Neurosci. 2011; 22 (1): 27–36.


[Закрыть]. Путем генетической модификации рыбок удалось выявить, что их функциональное состояние зависит от активности гистаминовых рецепторов. Известно, что гистамин является медиатором, поддерживающим бодрствование у млекопитающих. Рыбки, у которых неэффективно работал ген гистидин-декарбоксилазы (белка, который катализирует выработку гистамина), спали больше, так как у них «выключалась» одна из важных систем, поддерживающих уровень бодрствования, – гистаминовая. При этом антигистаминные препараты, которые у человека используются для лечения аллергии и вызывают сонливость, у рыбки-зебры также увеличивали количество сна. В другом исследовании было показано, что изменения сна в зависимости от возраста у этой рыбки такие же, как у человека: чем старше она становится, тем меньше сна требуется, а качество его, наоборот, ухудшается, как у пожилых людей. Окончательно подтвердить наличие сна у рыб можно было бы регистрацией электрической активности их мозга, однако пока таких исследований проведено не было, поскольку в водной среде не удается уверенно зарегистрировать электрический сигнал. В 2015 г. группа ученых из Исландии попыталась определить, случаются ли у рыбки-зебры быстрые движения глаз во время сна. Это позволило бы подтвердить предположение, что и у рыб присутствует парадоксальный сон. Однако исследователи не нашли признаков быстрых движений глаз, так что вопрос о наличии у рыб парадоксального сна остается открытым{26}26
  Árnason B.B., Þorsteinsson H., Karlsson K.Æ. Absence of rapid eye movements during sleep in adult zebrafish. Behav Brain Res. 2015 Sep 15; 291: 189–94.


[Закрыть].

У земноводных (амфибий), таких как лягушки или тритоны, которые являются эволюционно более молодыми животными, чем рептилии, наличие сна было задокументировано как на основании наблюдений за поведением, так и при записи электроэнцефалограммы (обнаруживались такие же волны, как при медленноволновом сне). При этом, как и у рептилий, у лягушек, в дополнение к ночному сну, в дневное время наблюдаются еще два состояния покоя – с восковой гибкостью и ригидностью мышц. В одном из исследований на ЭЭГ у лягушки была зафиксирована картина, похожая на парадоксальный сон, однако после 1979 г. эти данные подтверждены не были{27}27
  Libourel P.A., Herrel A. Sleep in amphibians and reptiles: a review and a preliminary analysis of evolutionary patterns. Biol Rev 2016 Aug; 91 (3): 833–66.


[Закрыть].

Судя по всему, «главным сном» все же является медленноволновой, а парадоксальный сон в эволюционной цепочке появился тогда, когда первые живые существа начали приспосабливаться к сухопутным условиям. Они получили возможность спать более «комфортно», при этом часть времени бодрствования рыб (или амфибий) переместилась в область сна и заняла там небольшую зону (3–25 % в зависимости от вида животного). Сходство этой зоны с бодрствованием и определяет «парадоксальность» этой фазы сна – высокую активность мозга при отключении реакции на внешние раздражители. Функцией этой части сна, по мнению М. Жуве, является считывание генетических программ врожденного поведения и приведение их в соответствие с приобретаемым опытом. Для только что родившейся особи это очень важно, поскольку своего опыта она не имеет и должна довольствоваться памятью предков. По мере взросления эта часть памяти уже не требуется, животное обогащается собственным опытом и получает возможность обходиться почти совсем без парадоксального сна, как, например, люди, принимающие антидепрессанты.

Мозг насекомых устроен значительно проще мозга рыб и амфибий. У любимейшей (даже больше, чем рыбка-зебра) модели генетиков – плодовой мушки дрозофилы (Drosophila melanogaster) мозг состоит из 100 000 нейронов (у человека – из 86 млрд), разделенных на 43 субъединицы. Эти субъединицы по назначению можно разбить на пять функциональных модулей. Четыре из них соответствуют центрам обработки информации: обонятельный, звуковой или механосенсорный, два зрительных модуля по одному в каждом полушарии. Соответствие зон мозга у дрозофилы и человека отсутствует, однако из 14 000 генов дрозофилы многие аналогичны таковым в человеческом геноме как по структуре, так и по функции. Около 61 % известных человеческих генетических заболеваний имеют аналоги в генетическом коде дрозофилы. В настоящее время полностью прочитаны геномы 23 линий этих мушек. У дрозофилы всего 4 пары хромосом (у человека – 23), что вместе с большой плодовитостью этого животного (период развития от яйца до взрослой особи занимает 10 дней) и обусловило такой интерес к ней генетиков.

Сконструированы системы автоматического мониторинга сна дрозофил, которые оценивают их активность в прозрачном сосуде около источника пищи при помощи инфракрасного излучателя и приемника. Когда мушка находится около источника пищи, но не ест, а сидит, сложив крылышки, такое положение соответствует поведенческому сну. Состояние сна плодовой мушки регулируется четко работающим молекулярным механизмом, гены которого определены; соответственно, включение или выключение определенных генов позволяет выяснить их роль в организации сна, в том числе и у человека. Показано, что нарушение сна у дрозофилы приводит к ухудшению ее умственных способностей (как еще назвать то, что мушки, вместо того чтобы стремиться к свету, как другие насекомые, выбирают темный туннель в том случае, если в нем лежит кусочек сахара?) и сокращению продолжительности жизни. «Малоспящие» мухи живут меньше. В 2002 г. была впервые зарегистрирована электроэнцефалограмма дрозофилы (точнее – локальные потенциалы определенных зон мозга, так называемых грибовидных тел, связанных с организацией движений) и было показано, что эти сигналы существенно отличаются в состоянии сна и бодрствования{28}28
  Nitz D.A., van Swinderen B., Tononi G., Greenspan R.J. Electrophysiological correlates of rest and activity in Drosophila melanogaster. Curr Biol. 2002 Nov 19; 12 (22): 1934–40.


[Закрыть].

У тараканов время сна характеризуется неподвижностью, опущенными антеннами и ухудшением реакции на внешние стимулы. Так же, как и у других животных, продолжительность этого состояния изменяется после периода лишения сна и зависит от введенных фармакологических средств.

Долгое время считалось, что самым примитивным из организмов, у которых обнаружены изменения активности, похожие на сон, является маленький (длиной 1 мм) круглый червь (нематода) Caenorhabditis elegans. Этот червячок стал первым многоклеточным организмом, геном которого был полностью секвенирован в 2002 г. Он состоит из 20 000 генов, почти как у дрозофилы. Нематода обладает одной из самых простых нервных систем. Взрослая гермафродитная особь состоит из 959 клеток и имеет всего 302 нейрона, связи между которыми полностью описаны. Поэтому Caenorhabditis elegans является удобной моделью для изучения механизмов, посредством которых нервная система участвует в управлении функциями организма. У этих червей обнаружено периодически возникающее состояние относительной неподвижности и пониженной реакции на внешние стимулы, называемое летаргусом (lethargus). Оно возникает перед каждой линькой личинки червя (всего их происходит четыре), что подразумевает участие сноподобных состояний в процессе развития особи, по меньшей мере, физического (а не нервной системы, которая остается такой же). Летаргус возникает с периодичностью 10–16 часов и продолжается 2–4 часа. Если нарушить процесс одного летаргуса, то последующий за ним удлинится, как это бывает при эффекте отдачи сна. Показано, что на периоды летаргуса оказывают действие модификации генов PER и LIN-42, которые отвечают за линьку, т. е. этот процесс не связан с суточным чередованием освещенности. Сноподобное состояние летаргуса наблюдается только у личинки; после того как червь превращается во взрослую особь, он начинает реагировать на суточный ритм освещенности и на степень пищевого насыщения{29}29
  Nichols ALA, Eichler T., Latham R., Zimmer M. A global brain state underlies C. elegans sleep behavior. Science. 2017 Jun 23; 356 (6344).


[Закрыть].

Совсем недавно, в 2017 г., группе американских биологов из Калифорнийского технологического института в Пасадене удалось показать, что состояние сна присутствует и у медуз{30}30
  Nath R.D., Bedbrook C.N., Abrams M.J., et al. The Jellyfish Cassiopea Exhibits a Sleep-like State. Curr Biol. 2017 Oct 9; 27 (19): 2984–2990.e3


[Закрыть]. Разработанная учеными система автоматического распознавания активности позволила зарегистрировать изменение частоты пульсации медузы Кассиопея (перевернутой медузы) в течение суток. В ночное время пульсации этой медузы значительно редели, снижалась и реакция на внешние стимулы. При лишении медузы этого состояния покоя на последующий день ее активность и реакция на внешние стимулы снижались так же, как это бывает у животных и людей, лишенных сна.

Итак, сноподобные состояния появились у живых существ миллионы лет назад. По-видимому, они были необходимы для обеспечения процессов физического восстановления и роста. С развитием головного мозга сон стал играть роль еще и в обучении, приспособлении к условиям внешней среды, которые не соответствовали врожденным формам поведения. Это привело к разделению сна на две части – основную, древнюю, медленноволновую и более новую, являющуюся «осколком» бодрствования, парадоксальную. Продолжительность сна определяется не установленным пока генетическим механизмом и зависит от вида животного, интенсивности его обмена веществ и способа питания.

3
Теории сна. Зачем терять время на сон?

Сон и пища. Щенячьи ласки. Крысы на карусели. Думает ли мозг во сне о кишечнике? Мусоровоз мозга. «Десятиминутки силы». Аккумулятор сна. Восстанавливаются ли нервные клетки? Спать, чтобы помнить, или спать, чтобы забывать? Сон и картография

Без сна живому существу долго обойтись нельзя, и даже самые древние животные имеют состояния, аналогичные сну. Что же происходит в это время такого, что требует переключения в особый режим, когда животное оказывается совершенно беззащитным перед нападением хищника, а человек теряет массу времени, которое он мог бы употребить на создание гениальных произведений искусства, как, по преданию, это делал Леонардо да Винчи?

Попытки ответить на вопрос о назначении сна предпринимались начиная с возникновения научного взгляда на мир. Величайший мыслитель Древнего мира Аристотель занимался вопросами назначения сна и сновидений и описал результаты применения своего философского метода в трех работах, посвященных этому вопросу: «О сновидениях», «О сне и бодрствовании» и «О гадании по снам», которые входят в корпус психологических трактатов с общим названием Parva naturalia{31}31
  Аристотель. О сновидениях / Пер. О.А. Чулкова. Академия. Вып. 6. – СПб., 2005. С. 423–432. Аристотель. О предсказаниях во сне / Пер. М.А. Солоповой // Интеллектуальные традиции античности и средних веков. – М.: Круг, 2010. The works of Aristotle (translated into English under the editorship of J.A. Smith and W.D. Ross). Vol. I to XII. Oxford At The Clarendon Press. 1908.


[Закрыть] (короткие трактаты о природе). «Все животные спят, обитают ли они в воде, воздухе или на земле, поскольку сон наблюдается и у разных рыб, и у моллюсков, и у всех иных, кто имеет глаза», – писал Аристотель{32}32
  The works of Aristotle (translated into English under the editorship of J.A. Smith and W.D. Ross). Vol. I to XII. Oxford At The Clarendon Press. 1908.


[Закрыть]. По мнению философа, возникновение сна связано с питанием, так как воздействие пищи на рост происходит более в состоянии сна, чем в состоянии бодрствования. Еда приходит извне в предназначенные для нее помещения – желудок и кишки. Это первое правильное указание на путь, который проходит пища. Там происходят изменения – хорошее попадает в кровь, плохое изгоняется, но также определенного рода субстанции путем испарения переходят в кровь. Эти вещества поступают в центр тела – к сердцу, первоисточнику жизни. От испарений, происходящих из пищи, и возникает, по мнению Аристотеля, сон. Испаряемое вещество есть теплота, поэтому оно стремится вверх, точно так же как теплый воздух всегда поднимается кверху, затем поворачивает и попадает вниз. Поэтому еда и питье, особенно же вино, содержащее много теплых веществ, действуют усыпляюще. Так Аристотель впервые предположил, что сон возникает в связи с действием неких веществ, которые приходят вместе с пищей, а важным назначением сна является ее усвоение. Такое предположение, конечно, не ответило на вопрос, почему спят даже голодные люди или животные, причем спят ежедневно через практически равные промежутки времени.

Философский метод не подошел для того, чтобы объяснить природу сна: возникла необходимость проводить научные эксперименты. И наиболее логичным стал подход через лишение сна – ведь, чтобы понять, насколько нам что-то нужно, этого следует сначала лишиться. Или лишить кого-то другого. Опыты с лишением сна называют депривацией (с латинского буквально так и переводится – «лишение»). Первые в мире исследования такого рода были проведены Марией Михайловной Манасеиной. Она была врачом и выдающимся ученым своего времени – занималась проблемами алкогольного брожения, воспитания детей и гигиены. В 1892 г. Мария Михайловна написала книгу, посвященную вопросам сна, – «Сон как треть жизни человека, или Физиология, патология, гигиена и психология сна»{33}33
  Манасеина М.М. Сон как треть жизни человека, или Физиология, патология, гигиена и психология сна. – М.: «Русская» типолитография, Тверская Д. Гинцбурга, 1892.


[Закрыть]. Она провела самые первые опыты по лишению сна животных – эксперименты были выполнены на 10 щенках 2–4-месячного возраста, которых поддерживали в состоянии постоянного бодрствования, лаская и заставляя непрерывно двигаться. Это привело к гибели всех животных в течение пяти суток, причем чем моложе был щенок, тем быстрее наступала смерть. Обследование мозга погибших собак обнаружило значительные изменения – кровоизлияния, разрушение сосудов, дегенерацию мозговой ткани. Сравнив эти данные с картиной мозга собак, погибших от голода, Мария Михайловна сделала вывод, что сон для организма важнее пищи, а причиной гибели животных назвала «нарастающее утомление». Она предположила, что главным назначением сна является восстановление деятельности мозга, поскольку именно в этом органе отмечались наибольшие повреждения в результате нехватки сна{34}34
  Manacéïne M. de.Quelques observations experimentales sur l’influence de l’insomnie absolue // Archives Italiennes de Biologie. 1894. V.21. P.322–325.


[Закрыть]. После публикации работы в итальянском научном бюллетене долгое время считалось, что опыты проводил какой-то француз de Manacéïne или немец von Manassein, и только в XX в. благодаря усилиям В. М. Ковальзона правда о личности забытого основателя отечественной сомнологии восторжествовала.

Работа Манасеиной повлияла на формирование методики депривации сна – ее повторили другие ученые, добравшиеся, наконец, и до человека. Значение исследований Марии Манасеиной признается в мире, несмотря на то что выполненные на современном уровне опыты по лишению животных сна опровергли первоначально сделанные Марией Михайловной выводы. В настоящее время установлено, что столь выраженные изменения мозговой ткани животных были следствием не столько лишения сна, сколько воздействия стресса, когда животных сутками заставляли находиться в неестественных условиях.

Щадящий подход к лишению животных сна был реализован значительно позднее в лаборатории американского исследователя Алана Рехтшаффена в 1983 г. и получил название «карусель Рехтшаффена». В рамках этого опыта в установку помещались две крысы. Когда одна из них засыпала, диск, снабженный вертикальной неподвижной перегородкой, начинал медленно вращаться, и от столкновения с перегородкой спящая крыса сбрасывалась в воду, от чего тут же просыпалась. Вторая крыса жила одновременно на том же диске, в тех же условиях, но в воду не падала – таким образом, она служила «спаренным контролем», поскольку испытывала те же воздействия, кроме лишения сна. Сравнивая продолжительность и структуру сна у обоих животных, можно было точно определить последствия лишения сна в чистом виде. Одни и те же несильные физические воздействия применялись и к депривируемой, и к спаренной контрольной крысам. Разница заключалась лишь в том, что у депривируемой крысы механические воздействия были строго приурочены к моменту наступления сна. У спаренного же животного такие воздействия оказывались квазислучайно распределенными во времени. Поэтому спаренная крыса могла отсыпаться в те периоды, когда депривируемое животное проявляло поведенческую активность и диск оставался неподвижен.

В результате пребывания на карусельном диске был выявлен разительный контраст между депривированными и спаренными животными. У спаренных животных суточная представленность сна во время депривации была снижена примерно на 30 %. Никаких нарушений внешнего вида, поведения, обмена веществ, а также со стороны внутренних органов (по результатам вскрытия) не отмечалось. Круглосуточная, почти полная депривация всего сна примерно через три недели (от 11 до 32 дней у разных животных) приводила к неизбежной смерти подопытного. При этом состояние погибшей крысы описывалось набором специфических признаков. Прежде всего по ходу эксперимента начинала уменьшаться масса тела на фоне увеличенного потребления пищи, что, безусловно, свидетельствовало о резком снижении эффективности пищеварения. Животные приобретали истощенный вид, на коже их лап и хвоста появлялись многочисленные изъязвления. В какой-то момент происходило повышение, а затем выраженное снижение внутрибрюшинной температуры тела. В конечном итоге резко изменялась электроэнцефалограмма – она становилась совершенно плоской, т. е. активность нейронов была минимальной. После этого животные больше не засыпали и примерно через сутки погибали. Вскрытие погибших животных выявило многочисленные язвы всего желудочно-кишечного тракта.

Проведя исследования депривации сна на вращающемся диске, ученые не смогли подтвердить результаты опытов М. М. Манасеиной – у крыс, которые в результате этих опытов погибали, изменения в мозге были минимальными: «Наверное, единственным органом, в котором не было обнаружено видных невооруженным глазом отклонений от нормы, был мозг»{35}35
  Cirelli C., Shaw P.J., Rechtschaffen A., Tononi G. No evidence of brain cell degeneration after long-term sleep deprivation in rats. Brain Res. 1999. 840: 184–193.


[Закрыть], – пишут исследователи[3]3
  Существует и другая точка зрения, что описанные изменения возникали вследствие грубого нарушения обмена моноаминов в мозге. – Прим. науч. ред.


[Закрыть]. В то же время отмечалось значительное поражение внутренних органов. Это наталкивает на мысль, что состояние сна исключительно важно, прежде всего, для обеспечения деятельности внутренних органов, а не головного мозга. Причиной гибели животных в данном случае называли развитие окислительного стресса во внутренних органах. При этом химическом процессе внутри клетки образуются высокоактивные молекулы, которые стремятся вступить во взаимодействие «со всем подряд», мешая, таким образом, протеканию естественных, необходимых для жизни реакций, или же, соединяясь с молекулами клеточной стенки, нарушают ее целостность, что приводит к гибели клетки. Экспериментально возникновение окислительного стресса из-за нехватки сна было показано в 2008 г. на клетках печени{36}36
  Chang H.M., Mai F.D., Chen B.J., Wu UI, Huang Y.L., Lan C.T., Ling Y.C. Sleep deprivation predisposes liver to oxidative stress and phospholipid damage: a quantitative molecular imaging study. J. Anat. 2008. 212: 295–305.


[Закрыть]. Авторы исследования сделали вывод, что снижение в клетках печени уровня фосфолипида, важнейшего компонента клеточных мембран, происходит из-за специфического влияния утраты сна, а не из-за ослабления физической активности или ограничения питательных факторов. По мнению российского ученого Ивана Николаевича Пигарева, результаты экспериментов лаборатории А. Рехтшаффена и его последователей поставили под сомнение доминирующее представление о том, что сон необходим для обеспечения высших интеллектуальных функций, памяти, сознания. «Стало очевидно, что основное назначение сна – это в первую очередь обеспечение нормального функционирования висцеральных систем организма»{37}37
  Пигарева М.Л., Пигарев И.Н. Депривация сна животных – методы и последствия //В сб.:. Сомнология и медицина сна: национальное руководство памяти А.М. Вейна и Я.И. Левина / Ред. М. Г. Полуэктов. – М.: Медфорум, 2016. C. 151–172.


[Закрыть].

Иван Николаевич развивает оригинальную концепцию, которая получила название «висцеральная теория сна». В 1994 г., «почти случайно» (слова Пигарева), при исследовании деятельности первичной зрительной коры у кошки он обнаружил, что, когда кошка засыпала, нейроны изучаемой области мозга продолжали работать, несмотря на то что видеть во время сна животное ничего не могло, поскольку его глаза были закрыты{38}38
  Pigarev I.N. Neurons of visual cortex respond to visceral stimulation during slow wave sleep // Neuroscience, 1994. V. 62, p. 1237–1243.


[Закрыть] («первичной» зрительная кора называется потому, что непосредственно получает сигнал от зрительного анализатора). Профессор Пигарев предположил, что во время сна происходит переключение путей поступления сигнала: мозг начинает обрабатывать сигналы, которые поступают не извне (поскольку сон как раз и характеризуется снижением возможности реагировать на внешние раздражители), а изнутри – поток информации во сне идет из внутренних органов. При этом те области мозга, которые в бодрствовании занимаются обработкой сигналов, приходящих из внешнего мира, во сне, «чтобы не простаивать», начинают обрабатывать информацию от сердца, кишечника, печени и других органов, выполняя, по-видимому, какую-то важную восстановительную функцию. С точки зрения И. Н. Пигарева, мозг – это своего рода процессор, которому все равно, какого рода информацию обрабатывать, а состояние сна, по крайней мере медленноволнового, позволяет перевести этот «переключатель» в положение, когда информация начинает поступать в мозг преимущественно со стороны внутренних органов.

Для читателей, не знакомых с анатомией человеческого организма, следует объяснить, что информацию о состоянии наших органов мы получаем постоянно от рецепторов, расположенных в их толще. В бодрствовании эта информация, конечно, доступна нашему мозгу, хотя может не осознаваться, если порог возбудимости соответствующих зон, так называемых корковых отделов анализатора, не превышается. На сознательном уровне информация от рецепторов начинает восприниматься лишь при возникновении неполадок в организме. Например, если у человека болит в правом боку, это может означать, что на фоне воспаления желчного пузыря выделяющиеся химические вещества раздражают болевые рецепторы в стенке пузыря и капсуле печени, и эта информация через чувствительные нервы (в данном случае через правый диафрагмальный нерв) передается в спинной, а затем в головной мозг, где и формируется ощущение боли в определенном месте. Во время сна ощущение боли подавляется, поскольку на одной из «релейных станций», где переходит переключение восходящего потока возбуждения с одного нейрона на другой, – это место называется таламусом, зрительным бугром, – оно затрудняется из-за помех со стороны других нейронов, начинающих активно работать во сне (нейроны ретикулярного ядра таламуса).

По версии И. Н. Пигарева, во время сна мозг переходит на обработку не той информации, которая поступает в него по обычным чувствительным нервам (поток этой информации во сне блокируется), но той, которая направляется через вегетативные нервы; для печени – это нервы симпатического сплетения и правый парасимпатический нерв. По классическим представлениям, через симпатические нервы передаются стимулы, активирующие деятельность внутренних органов, «реакцию стресса». Этим путем достигается ускорение сердечного ритма, расширение дыхательных путей, увеличение потоотделения и т. д. Парасимпатические нервы отвечают за передачу импульсов, «тормозящих» деятельность внутренних органов, что способствует их восстановлению, росту, накоплению энергии. Сон раньше даже называли «царством вагуса» (по названию блуждающего нерва, содержащего парасимпатические волокна), поскольку в это время наиболее выражены процессы, обеспечивающиеся парасимпатическим отделом нервной системы.

Однако известно, что вместе с эфферентными, т. е. идущими от мозга к телу, путями в симпатических и парасимпатических нервах проходят и чувствительные волокна, по-видимому обеспечивающие «обратную связь». Например, 80 % чувствительных нервов толстого кишечника несут информацию в мозг именно в составе блуждающего нерва. Высказывается предположение, что во сне пути, обеспечивающие передачу информации именно по вегетативным нервам, не блокируются и наш мозг в отсутствие внешних раздражителей использует их, чтобы «тонко настроить» деятельность внутреннего органа, подготовить его к последующей активности бодрствования. Отражением этой подготовительной работы и могут служить сигналы, зафиксированные в «неподобающих» (тех, которые, по современным представлениям, не должны активироваться во сне) областях мозга.