Питер Шпорк - Сон. Почему мы спим и как нам это лучше всего удается
Дальнейшие исследования вписывались в эту картину. Клетки СХЯ вырабатывают сигнальное вещество главным образом днем. В одном из центров возбуждения в мозге хомяков находятся клетки, чувствительные к ТГФ-альфа. Видимо, именно эти рецепторы отвечают за сон грызунов, подавляя их систему возбуждения. Во всяком случае, вещество, активирующее те же рецепторы, также заставляет животных прекратить беготню. А мыши с модифицированными генами, у которых этот рецептор поврежден, проявляют гиперактивность.
Судя по всему, наши внутренние часы вырабатывают блокаторы возбуждения главным образом ночью, посылая тем самым важный сигнал наступления усталости. Это звучит банально, но в прошлом столетии ученым пришлось еще доказывать, что мы действительно засыпаем ночью несравненно легче, чем днем. Широкую известность получил так называемый эксперимент 7/13 израильского сомнолога Перетца Лави: он заставлял людей на протяжении целых суток 7 мин пытаться заснуть, а 13 мин быть активными. При этом Лави отмечал, в какое время подопытным чаще всего удавалось заснуть.
Если бы внутренние часы никак не влияли на сон, люди могли бы с равной частотой засыпать или не засыпать в любое время суток. На самом же деле в результате эксперимента получился график, удивительно напоминающий статистику несчастных случаев на дорогах. Между 14 и 16 часами подопытные постоянно засыпали во время семиминутных пауз, а между 22 и 7 часами это происходило почти всегда. Следовательно, поздно ночью и после обеда наблюдалась особенная склонность ко сну — как раз в это время происходит наибольшее число несчастных случаев.
Ночью экспериментатору с большим трудом удавалось добиться от людей бодрствования между промежутками сна. Однако гораздо больше ученых удивило другое: в определенное время суток подопытные не засыпали почти никогда. Для многих это было время между 20 и 22 часами. В эти «запретные для сна зоны», как выразился Лави, биологические часы, видимо, стоят на отметке «бодрствование», независимо от того, насколько человек устал.
Процесс S и процесс СОчевидно, внутренние часы занимаются не только тем, что в определенное время посылают сигналы усталости. В другое время они активно поддерживают нас в состоянии бодрствования. К примеру, утром биологический датчик времени взбадривает нас даже в том случае, если мы перед этим не спали. Каждый, кому случалось проводить бессонную ночь, может вспомнить, что страшная сонливость, почти необоримая посреди ночи, с приближением нового дня отступает. Даже совсем не выспавшись, мы снова становимся внимательнее, работоспособнее, сосредоточеннее, а настроение улучшается.
Однако за этим, обычно к полудню, а самое позднее к вечеру, следует неприятное «пробуждение»: как только тело немного снижает свою активность, на невыспавшегося человека нападает неодолимая потребность в сне. Видимо, организму необходимо что-то добрать, и внутренние часы сообщают нам, когда это лучше всего сделать. Следовательно, кроме хронобиологического влияния на нашу потребность в сне существует и вторая составляющая, которая заставляет нас ощущать тем большую усталость, чем дольше мы не спали. Это так называемый гомеостатический фактор, стремящийся поддерживать потребность в сне по возможности на одном уровне.
Сам по себе данный процесс функционирует совершенно так же, как термостат, поддерживающий в холодильнике постоянную заданную температуру. Чем дольше мы бодрствуем, тем с большей силой центр засыпания испытывает потребность переключить коммутатор на сон. Чем дольше мы спим, тем меньше потребность в сне, так что в какой-то момент мы окончательно «выспались» и просыпаемся. «Гомеостатический процесс — функция от продолжительности предшествующего бодрствования», — пояснил мне заведующий отделением психофармакологии и сомнологии Цюрихского университета Александр Борбели во время нашей беседы весной 2006 г.
Не приходится сомневаться, что Борбели знает, о чем говорит: ведь не кто иной, как он разработал в 1982 г. так называемую двухфакторную модель регуляции сна. Согласно этой модели, наша потребность в сне в определенный момент времени есть результат взаимодействия хронобиологических и гомеостатических факторов. Эти компоненты ученый назвал процессом S и процессом С. Процесс S — это гомеостатическая составляющая потребности в сне, а процесс С — влияние внутренних часов, главная задача которых — оставить для долгого сна именно ночь. Когда исследователи удаляли у подопытных животных центральные внутренние часы и тем самым прекращали процесс С, зверьки начинали засыпать на короткое время независимо от времени суток и так же быстро просыпаться.
«Процесс S, напротив, напоминает песочные часы, — говорит Борбели. — Во время бодрствования песок пересыпается сверху в нижний сосуд, при засыпании часы переворачиваются». Поэтому для ощущения хорошего отдыха важно не только, сколько времени подряд мы проспали, но и сколько времени мы потратили в течение дня, чтобы сформировать составляющую S. Значит, если вы знаете, что в ближайшую ночь вам не удастся выспаться, можно попробовать поспать заранее в середине предыдущего дня.
Модель Борбели в усовершенствованной форме стала сегодня не только общепризнанной, но и привлекает все больше внимания, вероятно, в связи с общим подъемом интереса и доверия к сомнологии. «Индекс цитирования со временем возрастает, что необычно для научной статьи», — не без гордости замечает автор. В «своем» институте он работает уже четыре десятилетия. Все это время посвящено психофармакологии, а также исследованию биологических ритмов и сна. Его коллектив пользуется среди сомнологов мировой популярностью. И сам Борбели после самого большого своего успеха — опубликования модели регуляции сна — стал в своей области настоящей суперзвездой.
Одну из причин популярности своей модели Борбели видит в том, что «это совсем просто». Вторая причина, думается, в том, что модель объясняет сразу множество явлений. Так, процесс S регулирует в основном нашу потребность в глубоком сне. Чем значительнее компонента S, тем больше дельта-волн порождает наш мозг после засыпания. По той же причине сон в течение ночи становится все более поверхностным. Чем больше песка пересыпалось в сосуд бодрствования, тем меньше дельта-волн появляется на ЭЭГ. Только из-за грандиозного недосыпания мозг даже после 3–4 ч постоянного снижения компоненты S может продолжить включать фазы глубокого сна.
С точки зрения математики процесс S идет по экспоненте. Непосредственно после засыпания или пробуждения он сильно снижается или повышается, а потом постепенно приближается в некоему постоянному значению. В одном случае такое насыщение — максимальная форма бодрости, когда человек выспался, в другом — кульминация сонливости, которая достигается лишь после двух или трех проведенных без сна ночей.
Частота и продолжительность БС, напротив, связаны и с внутренними ритмами. Они сообщают центру БС, когда ему включаться, а именно каждые 90 минут. Ближе к концу ночи эти фазы появляются чаще и длятся дольше, чем в первые часы сна. Поэтому мы во время послеобеденного отдыха почти никогда не видим снов, и по той же причине люди, работающие в ночную смену и вынужденные, вопреки сигналам своего организма, спать днем, часто получают слишком мало БС.
Но что за физиологический механизм скрывается за таинственным S-процессом? Что, собственно говоря, регулирует в данном случае наше тело? Тот, кто смог бы ответить на этот вопрос, значительно приблизился бы к решению великой загадки — почему мы должны спать. Во всяком случае, не существует сонной отравы «гипнотоксина[2]», которую искал еще в 1913 г. французский врач Анри Пьерон в мозге долго не спавших собак — в его экспериментах вспрыскивание их спинномозговой жидкости нормально высыпавшимся сородичам погружало тех в сон.
Однако нервные клетки центров сна вырабатывают химические вещества, вызывающие усталость, потому что они, в частности, блокируют центры возбуждения. «Но действуют они не в одиночку, — говорит Александр Боберли — Единственного, за все ответственного «сонного вещества», вероятнее всего, не существует. Процесс S регулируется многими факторами». Многое указывает на большую роль вещества аденозин, которое возникает как продукт распада в процессе потребления нервными клетками энергии. По крайней мере, его уровень неизменно нарастает в некоторых областях мозга у кошек, когда исследователи искусственно не дают животным спать. Кроме того, особенно много сна требуется людям с необычным вариантом фермента, замедленно снижающим количество аденозина. Что аденозин вызывает сонливость, было известно уже давно. Ведь именно этим объясняется воздействие кофеина, блокирующего рецепторы аденозина.
