Текст книги "Утро вечера мудренее"

БЫСТРЫЕ ДВИЖЕНИЯ ГЛАЗ

Мы подходим к самому главному открытию за всю историю изучения сна. Некоторые ученые считают даже, что до этого открытия вообще никакой истории у исследований сна не было, а была одна предыстория, то есть нечто заслуживающее сожаления и пренебрежения. Во время этой предыстории сон, конечно, изучали, но, во-первых, изучали от случая к случаю, не систематически, а во-вторых, ничего особенного не открыли. Когда же началась история, все чудесным образом переменилось. «За последние двадцать пять лет мы узнали о сне больше, чем за двадцать пять предшествующих веков», – писала в 1977 году американский психолог Кэрол Таврис, и это было мнение подавляющего большинства ученых.

Доктор Натаниэль Клейтман, руководитель лаборатории сна в Чикагском университете, изучал связи между биоритмами и дятельностью вегетативной нервной системы. Объектом его исследований были грудные младенцы. Записывая у них биотоки, он доказал, между прочим, что эти младенцы бодрствуют не два часа в сутки, как думали прежде, а целых восемь часов. Просто они подолгу лежат в задумчивости и с закрытыми глазами. Об этом во всяком случае свидетельствовали их электроэнцефалограммы.

За теми же младенцами наблюдал и Юджин Азеринский, аспирант доктора Клейтмана. В один прекрасный день – это было в 1952 году – он заметил, что во сне у них глазные яблоки время от времени начинают совершать быстрые движения, сопровождающиеся на электроэнцефалограмме столь же быстрыми низковольтными ритмами. Движения глазных яблок наблюдали у спящих, конечно, и раньше, но им не придавали никакого особого значения, не записывали их и не сопоставляли с электроэнцефалограммой. Никому из ученых не приходило в голову, что эти движения могут быть связаны со сновидениями – Клейтман первый догадался об этом – и что они служат признаком совершенно новой, никому еще не ведомой фазы сна, наступавшей сразу за четвертой стадией, которой заканчивалась отработанная десятилетиями классификация.

Началась эра систематических исследований. Детям, за которыми велись наблюдения в лаборатории Клейтмана, прикрепили к ресницам кончики микроскопических электродов и стали изучать новое явление со всех сторон. Затем к экспериментам были привлечены взрослые испытуемые, студенты Чикагского университета, и, разумеется, подопытные животные, в основном кошки. Предметом исследований была REM-фаза сна, названная по первым буквам английских слов rapid eye movement – быстрые движения глаз.

Довольно скоро выяснилось, что у подавляющего большинства взрослых людей быстрые движения глаз начинаются через час-полтора после засыпания и повторяются от четырех до шести раз за ночь. Интервал в час-полтора сохраняется в основном до пробуждения, но длительность быстрых движений глаз к утру возрастает. Первый раз они продолжаются от пяти до десяти минут, а последний – около получаса. Предшествующие им глубокие стадии сна (третья и четвертая) становятся все короче и короче; иногда к утру сохраняются одни только сонные веретена – вторая стадия, и REM-фаза наступает сразу за нею. Электроэнцефалограмма REM-фазы очень похожа на энцефалограмму бодрствования: сплошная десинхронизация. Между тем мышечный тонус в этой фазе еще ниже, чем при глубоком дельта-сне. Мышцы обмякают совсем, разбудить человека в это время труднее всего – и это при электроэнцефалограмме, показывающей чуть ли не бодрствование! Вот почему французский невролог Мишель Жуве и назвал REM-фазу парадоксальным сном. Есть у нее еще одно, третье название – быстрый сон. В наши дни все три названия мирно сосуществуют и пользуются одинаковым статусом. Выбор целиком определяется вкусом автора; автор выбирает последнее – быстрый сон. Для сна обычного, изучавшегося до 1952 года, название сохраняется одно – медленный сон.

Ночной сон складывается, таким образом, из нескольких циклов, а цикл – из четырех стадий медленного сна и стадии быстрого. «Если судить по глубине сна и нарисовать соответствующую кривую, – пишет крупнейший наш невролог, профессор А. М. Вейн, в своей книге „Три трети жизни“, – то у нас получится несколько спусков по лестнице вниз, заканчивающихся подъемами на лифте: после быстрого сна мы сразу поднимаемся в поверхностный. Эти спуски и подъемы образуют своего рода биологический ритм, равный приблизительно полутора часам… Есть предположение, что полуторачасовой ритм является одним из основных биоритмов и в неявной форме не покидает нас и во время бодрствования».

Вот главные черты быстрого сна: десинхронизация ритмов, резкое падение тонуса мышц, особенно на шее и на лице, усиление мозгового кровообращения (вспомним опыт Моссо и наблюдения в трепанационное окошечко!), скачкообразные движения глаз, колебания сердечного ритма и кровяного давления. Но самое, конечно, замечательное, это связь быстрого сна со сновидениями. Почти все испытуемые Клейтмана, которых будили во время быстрого сна, сообщали, что они только что видели сон, и охотно рассказывали его. Если же их будили хотя бы через несколько минут после окончания быстрого сна, они свой сон почти весь забывали. Прежде считалось, что есть люди, которые видят сны, и есть люди, которые снов не видят. А оказалось, что сны видят все, только не все их помнят.

Когда мы появляемся на свет, доля быстрого сна занимает у нас половину всего сна, когда нам два года – треть, когда пять лет – пятую часть. У взрослых, по данным А. М. Вейна, процентное соотношение между всеми стадиями сна такое: первая стадия, дремота, занимает в среднем 12,1 процента ночного сна, вторая, сонные веретена, – 38,1, третья, дельта-сон, – 14,2, четвертая тоже дельта-сон, но более глубокий, – 12,1 и, наконец, быстрый сон – 23,5 процента. Видят ли сны новорожденные, мы обсудим позже; мы же с вами, без сомнения, их видим, причем видим почти буквально, так как быстрые движения глаз означают, что мы смотрим. И учащенное наше дыхание, и переменчивый пульс, и повышающееся давление – все это вегетативный аккомпанемент к смотрению снов. А что обычно кроется за учащенным дыханием, неровным пульсом и скачками давления? Усиленный обмен веществ со значительным расходом энергии, а главное – волнения и переживания. Вот вам и отдых!

Глубина и поверхностность, пассивность и активность – сколько противоположностей переплетено в быстром сне! Да сон ли это в самом деле? Это же настоящее бодрствование, только обращенное внутрь. А может быть, это третье состояние, третья форма жизни? Бодрствование, медленный сон и быстрый сон… Вот о чем думали исследователи, столкнувшись с парадоксами быстрого сна.

Хотя в организации быстрого сна участвуют древние отделы мозга, его распределение на эволюционной лестнице не свидетельствует об его очень уж древнем происхождении. В виде ясно выраженной фазы мы видим его только у птиц, но за редким исключением это всего лишь доли процента общей продолжительности сна. У кроликов он занимает всего три процента ночного сна, у овец тоже, у крыс достигает двадцати, а у кошек – тридцати процентов. Легко догадаться, почему у кошки быстрый сон длиннее, чем у кролика. Кошка хищница, а кролик жертва хищников. Жертвам не полагается видеть сны, они должны держать ушки на макушке. Жвачные тоже жертвы, и у них быстрый сон так же короток, как и у кролика. Они жуют свою жвачку всю ночь – спят с открытыми глазами и жуют. Чтобы жевать, им нужно держать голову и шею выпрямленными, и мышцы у них во сне напряжены. Не сон, а одно мученье!

БОДРСТВОВАНИЕ СПЯЩЕГО МОЗГА

Лихтенберг, как вы помните, заметил, что важнейшие жизненные функции отправляются непрерывно и предназначенные для этого органы никогда не засыпают. Прерывают во время сна свою деятельность лишь те органы, которые больше всего необходимы «для функций души». Через сто лет, а именно в 1892 г., наука в лице М. М. Манасеиной также зафиксировала, что «во время сна прекращается только сознание в человеке, все же остальные функции если не усиливаются, то, во всяком случае, продолжаются, хотя бы в ослабленном виде». Более чем справедливо: едва только мы начинаем засыпать, вегетативная система наша перестраивается – именно перестраивается, а не ослабевает; вот единственная поправка, которую в этом пункте современная медицина вносит в науку прошлого столетия. Дыхание делается более редким, дышим мы громче, чем во время бодрствования, но не столь глубоко. В дельта-сне дыхание замедляется еще больше и становится неритмичным. Но вот уже и быстрый сон: дыхание то медленное, то частое, а то и вовсе с остановками. Да и как же иначе: сновидения не могут оставить нас равнодушными.

Во сне пульс становится реже, артериальное давление ниже, кровь замедляет свое течение. Но едва только мы достигаем дельта-сна, как пульс учащается, а давление поднимается. В некоторых отделах мозга кровь циркулирует усиленно всю ночь напролет: очевидно, в этих отделах усиливается обмен веществ. Температура тела, не колеблясь и не реагируя на смену фаз, неумолимо снижается: у женщин она падает в среднем до 35,7, а у мужчин до 34,9 градуса. Температура же мозга, напротив, следует за фазами сна: в медленном она снижается, а в быстром, благодаря усиленному притоку крови или усиленному обмену веществ, поднимается и даже бывает выше, чем в бодрствовании.

Влажные ладони – признак волнения, но, оказывается, лишь у бодрствующего человека: во сне у нас ладони сухие, даже если мы прокричим и простонем всю ночь. Во сне меньше выделяется слез: вот отчего, когда нам хочется спать, мы трем глаза, а утром их продираем. В медленном сне желудок работает вяло, а в быстром – энергично: пища переваривается под аккомпанемент сновидений. Отчего так, не совсем ясно. Вообще область сна полна маленьких физиологических загадок, в большинстве своем со сновидениями не связанных. Возьмем, например, зевоту: вот загадка из загадок. Специалист скажет нам, что зевота это сложный акт, в котором участвуют такие-то и такие-то мозговые системы и мышцы. Но что ее вызывает и зачем она? Часто мы зеваем от скуки, что и отметил наш великий поэт: «…Потом на сцену в большом рассеяньи взглянул, отворотился, и зевнул, и молвил: „Всех пора на смену; балеты долго я терпел, но и Дидло мне надоел“. Зеваем оттого, что хотим спать, но зеваем и от волненья. Кардиологи склонны думать, что зевоту вызывает недостаток кислорода, но откуда он берется столь внезапно, как гром среди ясного неба? Зевота заразительна – вот главная ее тайна. Стоит в компании или в вагоне зевнуть одному, как начинает зевать вся компания и весь вагон. Один этнограф утверждал, будто зевота у наших далеких предков, еще не владевших речью, служила сигналом ложиться спать. Но для чего им был такой сигнал? И почему мы сладко зеваем утром, после сна, особенно когда никуда не торопимся? Увы, на все эти актуальные вопросы мы никогда не найдем ответа: наука зевотой специально не занимается.

На активность спящего мозга обращали внимание давно, задолго до открытия быстрых движений глаз. В уже цитировавшейся нами статье «Сон» И. Р. Тарханов специально подчеркивает, что во сне не спят центры дыхания и кровообращения, находящиеся в мозгу, не спят центры речи, ибо во сне мы разговариваем, не спят центры внимания, слуха, обоняния, не спит, наконец, мозжечок, о чем свидетельствуют различные случаи сомнамбулизма, когда спящие люди «производят самые рискованные мышечные акты на крышах домов, чистые чудеса эквилибристики», а также то, что усталые солдаты спят на ходу, а птицы – стоя на одной ноге. Что же тогда спит? Перебрав все, Тарханов приходит к заключению, что «вполне засыпают только те его части, которые составляют анатомическую основу сознания». Вот почему «сон может быть лучше всего охарактеризован как время полного отдохновения сознания».

В начале XX века, когда были написаны эти строки, науке уже было хорошо известно, что всякая функция имеет свое представительство в мозгу. Раз функция отправляется – мозговой ее центр работает, спит функция – должен спать и центр. Тарханов еще не знал, что составляет анатомическую основу сознания, мы же знаем, что искать ее надо в верхних отделах ствола и задних отделах гипоталамуса. Спит ли она? Если бы это было так, мы не могли бы запомнить своих сновидений, а возможно, и видеть их; мать бы не услышала плач своего ребенка, сиделка – стон больного, животное – приближающуюся опасность. Да и вполне ли спит само сознание? Разве не говорит оно нам, когда мы готовы закричать от страшного видения: не надо бояться, ведь это только сон.

Когда восходящую активирующую систему раздражают током, на электроэнцефалограмме появляется плоская линия, спящее животное просыпается, а бодрствующее настораживается. У бодрствования (которое мы здесь удобства ради отождествили с сознанием) один центр, у сна – несколько. Гипногенная зона, которую открыл Гесс, находится в области переднего гипоталамуса и перегородки. Еще одну, в нижней части ствола, нашел Моруцци. Там же через некоторое время обнаружилась и третья зона. Потом в соседних отделах нашли четвертую и пятую. Но среди этих зон, связанных исключительно с медленным сном, есть главная, ведущая: таламокортикальная система. Это она запускает синхронизацию и погружает нас в дремоту. Остальные зоны и отделы выполняют подсобную роль. Что же касается быстрого сна, то у него в мозгу один только центр – ретикулярные ядра варолиева моста.

И вот все эти зоны и центры, все отделы и подотделы, связанные со сном и не связанные, с наступлением сна сами-то и не думают засыпать и выключаться. Они просто переходят на иной режим работы. Ни отделы не отдыхают во сне, ни нервные клетки, причем их поведение во многом определяется уровнем активности во время бодрствования. Нейрофизиолог А. Б. Коган изучал работу нейронов в теменной коре кошки и установил, что если при бодрствовании частота импульсации нейрона была ниже средней, то в медленном сне она в большинстве случаев увеличится, а если выше средней, то уменьшится. Тот же нейрон в быстром сне поведет себя иначе: если была в бодрствовании частота низкой, то в быстром сне она будет еще ниже, а если была высокой – будет еще выше. Средняя частота импульсации всех нейронов с наступлением медленного сна снижается, по сравнению с бодрствованием, на 17 процентов, а с наступлением быстрого – увеличивается на 15 процентов.

Кроме частоты импульсации у нейронной активности есть еще одна характеристика – последовательность импульсов, или их рисунок. У каждой анатомической структуры рисунок свой – у сетчатки глаза один, у гипоталамуса другой, у гиппокампа третий. Особенно интересен рисунок у коры и таламуса – главной гипногенной системы. И в быстром сне и во время бодрствования он одинаков: нейроны разряжаются одиночными импульсами, выдерживая между разрядами нерегулярные интервалы. Как только начинаются быстрые движения глаз, частота импульсов усиливается, точь-в-точь как при бодрствовании, когда мы начинаем во что-нибудь всматриваться. Но это и не удивительно: во время быстрых движений глаз мы всматриваемся в образы наших сновидений. Как замечает нейрофизиолог Л. М. Мухаметов, судя по всему, кора и таламус работают во время быстрого сна и бодрствования одинаково, а психологические различия между этими фазами определяются другими структурами. Как бы то ни было, если те, кто считает быстрый сон третьей формой жизни, и хватили немного через край, то те, кто называет его бодрствованием, обращенным внутрь, попали в самую точку.

ВОЛНЫ НАКАТЫВАЮТСЯ НА БЕРЕГ

Интересно наблюдать как за динамикой нейронной активности, так и за узорами биопотенциалов, например за распространением дельта-волн. Волны эти возникают сначала в коре, а потом в стволовой части мозга. В коре они тоже появляются не во всей сразу: электроды регистрируют их сначала в передних отделах сенсомоторной и теменной коры, а затем уж, через несколько секунд, в других местах. С передних отделов все начинается неспроста: у них самые тесные связи с гипногенными зонами. Ритмы сна распространяются не только спереди назад, но и снизу вверх. В наружных слоях коры еще господствуют сонные веретена, а глубинные уже охвачены дельта-волнами. Таким образом, как пишут Н. Н. Демин, А. Б. Коган и Н. И. Моисеева в своей книге «Нейрофизиология и нейрохимия сна», «развитие сна проявляется в последовательном изменении пространственно-временных отношений» и напоминает прилив, «когда волна за волной накатываются на берег и каждая последующая волна покрывает сушу намного дальше предыдущей».

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?