Питер Шпорк - Сон. Почему мы спим и как нам это лучше всего удается
Уильям Демент, организовавший в 1970 г. в Стэндфордском университете в США один из первых в мире центров исследования сна, доказал это более 30 лет назад с помощью пугающе простого эксперимента. Лежащим в постели подопытным фиксировали веки так, чтобы они не могли моргнуть или закрыть глаза при засыпании. При этом каждые несколько минут в лицо им светили яркой лампой. Подопытный, увидев вспышку, должен был нажать кнопку. Одновременно снималась энцефалограмма.
Этот эксперимент, граничащий с пыткой, удавался потому, что подопытным в предшествующую ночь почти не давали спать, так что они находились в состоянии крайней усталости. Поэтому, несмотря на принудительно распахнутые веки и неуютную обстановку, они постоянно впадали в легкий сон и не замечали вспышки. Если сразу вслед за этим подопытные просыпались или бывали разбужены, они отрицали, что спали, и утверждали, что никакой вспышки просто не было. Но исследователи, конечно, точно знали, что вспышка была, и получили неоспоримый результат: всякий раз, когда подопытные не реагировали на свет, их ЭЭГ регистрировала типичные тета-волны с частотой примерно 5 колебаний в секунду.
«Отныне мы могли определить начало сна как момент, когда однозначно и явственно меняется рисунок волн электрической активности мозга, — вспоминал позже Демент. — Сон наступает тогда, когда мозг захлопывает окошко и отгораживается от внешнего мира». Правда, на протяжении нескольких минут орган мышления то приоткрывает, то снова закрывает это окошко.
О легком и глубоком снеИтак, в полусне бодрствующее и сонное состояния некоторое время борются друг с другом. Тета-, альфа-, а порой и бета-волны добиваются каждая для себя доминирования на ЭЭГ. Если мы внутренне не слишком возбуждены и вокруг не возникает помех, сон побеждает. С этого момента ЭЭГ регистрирует почти исключительно тета-волны.
Только теперь можно считать, в соответствии с определением, что мы по-настоящему заснули. Наступила вторая стадия сна. В этой фазе на ЭЭГ впервые появляются два специфических рисунка, типичных для спящего мозга. Во всем мире ассистенты, оценивающие по одним и тем же правилам показания сомнограмм, видят в них первое несомненное свидетельство того, что подопытный окончательно перебрался в таинственный мир сна.
Первый рисунок похож на поперечно лежащее веретено, почему и называется «сонным веретеном». Продолжается такой ритм чуть меньше секунды и напоминает постепенно раскачивающиеся вверх и вниз альфа-волны. В этот момент, начавшись в определенном участке промежуточного мозга, по всему мозгу от нейрона к нейрону распространяется небольшой всплеск возбуждения. Все больше нейронов поблизости от электрода присоединяется к быстрому, энергичному ритму, вместе они устраивают краткий, но отчетливо регистрируемый концерт, а затем снова теряют интерес друг к другу и погружаются в анонимность низких тета-волн.
Десять секунд из пяти типичных ЭЭГ различных состояний сна и бодрствования
Второй надежный признак сна — это К-комплексы, единичные большие волны, которые на 0,5–1 с выделяются на ЭЭГ, словно цунами посреди мирной зыби спокойного моря. В эти мгновения нейроны особенно хорошо синхронизированы и почти не способны к внезапному возбуждению. Зато их электрическая активность постоянно поднимается на удивительно высокий уровень, а затем также заметно падает.
Этот «легкий сон», который даже неспециалисты при минимальной тренировке легко распознают на ЭЭГ по характерному рисунку тета-волн, несколько раз в минуту прерываемому сонными веретенами и К-комплексами, — то состояние, в котором мы пребываем в течение ночи чаще всего. Во второй стадии мы проводим примерно половину времени сна — для человека, прожившего 75 лет, это составляет около двенадцати с половиной лет жизни.
Но сначала легкий сон — всего лишь переходная стадия, занимающая примерно 15 мин. Затем К-комплексы возникают все чаще и становятся длиннее. Скоро вместо единичных волн необычно большой амплитуды перед нами появляются целые отрезки высоких гор и глубоких впадин с частотой колебаний от 1 до 4 раз в секунду. Это знаменитый дельта-ритм, посланец глубокого сна, который специалисты называют также дельтасном. Похоже, данное состояние настолько важно для здоровья всех высокоразвитых животных, в том числе и человека, что организм старается получить его тем больше, чем дольше до этого ему не удавалось спать.
Сперва мы снова оказываемся в переходной фазе, где чередуются тета- и дельта-волны. Она называется третьей стадией сна — это легкий глубокий сон, от которого нас уже довольно трудно разбудить. Отсюда совсем недалеко до четвертой стадии — настоящего глубокого сна, особенно полезного для организма. Разбудить человека на этой стадии очень трудно, а если все же удастся, можно ожидать, что он будет в прескверном настроении. В отличие от выхода из легкого сна по пробуждении мы не сразу понимаем, где мы и что мы, и привыкание к яви нередко занимает несколько минут.
В четвертой стадии тета-волны практически исчезают, сонные веретена и К-комплексы едва распознаются. Теперь на ЭЭГ виден лишь равномерный до скуки, зато с большим размахом колеблющийся вверх- вниз узор дельта-сна. В последние годы его исследованием занимаются несколько исследовательских коллективов под руководством крупнейших сомнологов. Ученых интересует, чем, собственно, заняты нервные клетки, когда их электрическая активность строго синхронизирована и протекает хоть и медленно, но так интенсивно, что на ЭЭГ возникают огромные, растянутые в длину волны.
Все большее число исследователей склоняется к мнению, что мозг в такие моменты закладывает на многих уровнях важнейшие основы нашей способности припоминания. Все больше данных свидетельствует о том, что в фазе дельта-сна происходит интенсивная обработка всего пережитого в предшествующие несколько дней. Мозг отрабатывает вновь выученные движения, повторяет формулы или новые слова, взвешивает, сравнивает и сортирует показания чувств и снабжает их эмоциональными связями.
Третье состояние«Упанишады» — один из древнейших в мире философско-богословских текстов. В 800–600 гг. до н. э. брахманы сформулировали в них важнейшие догматы индийской религии. Известный сомнолог Александр Бор- бели из Цюрихского университета обратил мое внимание на то, что в этой древней книге говорится о четырех формах человеческого бытия: бодрствование, глубокий сон, дрема со сновидениями и сверхсознательное состояние подлинного Я.
О том, существует ли на самом деле четвертое, сверхсознательное, состояние, и сегодня спорят так же яростно, как в те далекие века. Но даже третье состояние сознания в нашей культурной традиции дожидалось признания более 2500 лет: ведь одно из важнейших достижений современного изучения сна состоит в признании того факта, что мы не только либо спим, либо бодрствуем, а еще и пребываем время от времени в третьем состоянии, принципиально отличном от этих двух.
Так было и со мной в базельской лаборатории. Вот я еще нахожусь в глубоком сне. Около получаса мое тело наслаждается идеальной, заданной самой природой программой регенерации. Но вскоре картина меняется. Сон снова делается легким, и наконец происходит нечто из ряда вон выходящее: на ЭЭГ появляются неровные высокие зубцы, быстрые, выбивающиеся из ритма сигналы, как будто я проснулся. Однако это не так. Я, несомненно, мирно сплю. Веки сомкнуты, но глазные яблоки под ними быстро движутся туда-сюда.
Биолога Мириам Мюнх это нисколько не удивляет — она привыкла к такой картине. Всего лишь полстолетия назад сходные данные поставили в тупик молодого нейрофизиолога из Чикагского университета. В 1953 г. Юджин Азеринский в качестве ассистента Натаниэля Клейтмана, отца современной сомнологии, следил за сном подопытных в лаборатории. Вначале целью опытов был анализ медленных движений закрытых глаз, которые наблюдаются у всех людей сразу после засыпания и перед пробуждением. Клейтман предположил, что эти движения должны повторяться с регулярными промежутками в течение ночи.
Поэтому чикагские физиологи изобрели употребительный и по сей день метод наблюдения за электрической активностью глазных яблок с помощью электродов — ЭОГ. Но Азеринский не был уверен в его надежности. Когда в записи движений глаз стали периодически повторяться всплески необычной быстроты и силы, он заподозрил неполадки в аппарате. Однако загадочное явление повторялось регулярно. Спустя несколько ночей молодой исследователь не выдержал и отправился к кровати подопытного, чтобы разобраться, в чем дело. Можно представить себе его безграничное изумление, когда, посветив неярким фонариком на веки спящего, он увидел, что видная сквозь них легкая выпуклость радужной оболочки вращается с необычной скоростью.
