Питер Шпорк - Сон. Почему мы спим и как нам это лучше всего удается
Для того чтобы нам удалось заснуть, система возбуждения (arousal-system) должна ослабнуть, а активность центра сна в то же время — усилиться. Этот процесс, протекающий обычно очень медленно, знаком нам как постепенно нарастающее утомление. В первой стадии сна переключатель на несколько мгновений зависает на переходе и несколько раз колеблется взад-вперед.
Переключатель сна: Слева: когда мы бодрствуем, центры активности блокируют центр засыпания (ВЛПО). Орексиновая система (ORX) стабилизирует состояние. Справа: когда мы спим, центр засыпания блокирует центры активности и орексиновую систему.
Иногда сон все-таки нападает на нас неожиданно, например когда вечером после утомительного дня мы садимся перед телевизором. В этом виновата главным образом система возбуждения. Она дает нам возможность до позднего вечера сосредоточено работать, несмотря на уже весьма сильную в это время активность центра сна. Пока мы заняты решением важных интеллектуальных или физических задач, возбуждающие нервы в стволе мозга работают на полную мощность, и переключатель, словно приклеенный, стоит в положении бодрствования.
Но как только возбуждение спадает, например потому, что работа сделана и мы удобно расположились в кресле перед телевизором, усталость охватывает нас намного быстрее и внезапнее, чем обычно. Центр засыпания, давно уже подспудно работавший с большим напряжением, наконец берет свое.
Этот процесс может таить в себе опасность для жизни в том случае, если человек после утомительного рабочего дня должен в одиночестве добираться домой на машине, покрывая большое расстояние. Ведь управление автомобилем на шоссе — очень монотонное занятие, не предполагающее ни всплесков напряжения, ни развлечения. Возбуждение в нашем мозге неизбежно угасает с такой же скоростью, как перед телевизором. Вот только засыпание на автостраде при скорости 150 км/ч может закончиться несравненно хуже, чем в кресле перед экраном.
Засов для сознанияФатальная семейная инсомния — крайне редкое врожденное нарушение, в силу которого отмирают определенные нервные клетки в промежуточном мозге. Как и болезнь Крейцфельда-Якоба, или «коровье бешенство» (BSE, bovine spongiform encephalopathy), она вызывается так называемыми прионами. Во всем мире насчитывается лишь несколько десятков семей, где передается по наследству ответственный за это нарушение ген. Человек, у которого один из родителей болен, с 50 %-й вероятностью заболеет тоже, как правило, по достижении среднего возраста.
Заболевание начинается с устойчивого подъема температуры тела и артериального давления. Человеку все труднее даются расслабление и отдых. Спустя некоторое время больной уже почти не может заснуть. Затем сон полностью прекращается, человек на глазах слабеет и теряет контроль над собственным телом, а иногда и над психикой. Примерно через 15 месяцев после начала болезни пациенты впадают в апатию, затем в кому и умирают.
Итальянский сомнолог Элио Лугарези из Болонского университета в конце 1980-х гг. обследовал семью, где это нарушение встречалось достаточно часто. Он выяснил, что фатальная инсомния практически не затрагивает гипоталамус, а разрушает преимущественно клетки таламуса. Эта часть мозга расположена непосредственно над центром, управляющим сном и бодрствованием, и многие из путей, проводящих возбуждение, пролегают через нее. Одна из важнейших задач таламуса в состоянии бодрствования — упорядочивать бесконечное количество информации, поступающее от органов чувств, и лишь самые важные данные направлять к коре больших полушарий, где происходят осознанные процессы ассоциирования.
Но какое отношение имеет эта задача к засыпанию? Самое прямое, как выяснилось со временем. Судьба пациентов Лугарези ясно показывала, что таламус также играет важнейшую роль в нашем путешествии в мир ночи. Многое указывает на то, что переключатель системы засыпания в состоянии сна посылает в таламус сигналы о необходимости запереться от бодрствующего сознания. Когда засов задвинут, промежуточный мозг больше не пропускает сигналов от чувственного восприятия, и мы можем спокойно спать. У людей со смертельной врожденной бессонницей этот пограничный пост разрушен. С какого-то момента их сознание уже не может выключиться. Они теряют способность заснуть.
Строго говоря, отключение сознания — это тоже постепенный процесс. В фазе легкого сна таламус пропускает еще довольно много чувственных впечатлений. Мы просыпаемся от легчайшего шороха или других незначительных помех. Чем глубже мы спим, тем меньше впечатлений достигает нашего сознания и тем труднее нас разбудить. Таламус становится во сне центром экстренного пробуждения. Он решает, какие сигналы достаточно важны, чтобы нас разбудить.
Самое удивительное, что порой он пропускает совсем слабые раздражения, если мы по какой-то причине особенно чувствительно на них реагируем. Например, таламус молодых матерей всегда пропускает движения или звуки, исходящие от младенца. Их восприятие во сне бессознательно с полной отдачей сосредоточено на детской кроватке. И только если оттуда не раздается никаких необычных звуков, ни плача, ни тихого всхлипа или причмокивания, мать спит спокойно. Но стоит ребенку заплакать, например, от боли в животе или от голода, она мгновенно просыпается даже из глубокого сна. Этот феномен, прозванный «сном кормящей матери», когда связь с младенцем не прерывается всю ночь, обеспечивает ребенку своевременное кормление и заботу в случае какого-то неудобства или недомогания.
Люди, которые постоянно ссорятся с соседом из-за того, что он днем поднимает слишком большой шум, ночью по той же самой причине слышат сквозь стену даже тихую музыку и мгновенно приходят в ярость. В таких случаях имеет смысл изменить внутреннее отношение к помехе, по возможности примириться с соседом и признать, что музыка на самом деле не такая уж громкая и по-настоящему не мешает. Тогда вас не разбудят даже звуки в десять раз большей мощности.
Однако различение предположительно более важной и менее важной информации — не единственная задача верхней части промежуточного мозга во время сна: судя по всему, таламус контролирует также и глубину сна. Вначале он задвигает засов перед сознанием и обеспечивает таким образом засыпание, а затем участвует в решении вопроса, на какую глубину сна из четырех возможных мы погрузимся. Ученые обнаружили, что таламус порождает или, по крайней мере, значительно поддерживает мозговые волны второй-четвертой стадий.
Несомненно, что сонные веретена зарождаются как краткий всплеск энергии именно в этом ареале мозга, а потом распространяются по всей его поверхности. Похоже также, что верхняя часть промежуточного мозга собственной колебательной активностью участвует и в замедленном ритме мозговых волн. Сомнолог Александр Борбели объясняет это так: «При переходе из состояния бодрствования в глубокий МС изменяется электрическая активность воздействующих на кору больших полушарий нервных клеток таламуса. Регулярное чередование разрядов переходит в рисунок, при котором за периодами бездействия следуют всплески сильной активности. Этот рисунок разрядов — клеточная аналогия медленных волн на ЭЭГ».
Такая модель наводит на мысль, что клетки таламуса работают как генератор ритма, поскольку их электрический заряд регулярно то повышается, то ослабевает. С одной стороны, это обеспечивает порядок в огромной нейронной сети. С другой стороны, согласно новейшим данным, полушария большого мозга не нуждаются непременно в таком генераторе. Во всяком случае, изолированные препараты клеток большого мозга способны собственными силами порождать длинные волны глубокого сна.
«Кора больших полушарий, обработавшая за долгий день множество впечатлений, в какой-то момент испытывает насыщение, — предполагает нейробиолог из Любека Ян Борн. — В этом случае клетки большого мозга склонны самостоятельно синхронизировать свою активность, и это может стать для остального мозга сигналом, что пора погружаться в сон». Мы, стало быть, ощущаем усталость не в последнюю очередь потому, что все большее число клеток большого мозга сплачивается и начинает собственными силами порождать медленные электрические колебания. По мере их нарастающей синхронизации сознание отключается, и в конце концов мы засыпаем.
«Этот процесс можно запустить искусственно, — говорит Борн. — Если с помощью прикрепленных к коже головы электродов стимулировать с частотой дельта-волн кору больших полушарий на значительном участке, у многих подопытных наблюдается постепенное утомление и порой засыпание».
Однако действительно ли, как утверждает Борн, сон спускается «сверху вниз», то есть решающий импульс засыпания исходит от высших обрабатывающих информацию центров в коре больших полушарий — этот вопрос на настоящий момент остается полностью открытым. Несомненно лишь, что синхронизация клеток коры головного мозга — еще одна компонента сети засыпания, дополняющая сигналы промежуточного мозга и мозгового ствола. Соответственно, процесс засыпания и глубина сна — результат работы всей центральной нервной системы, а не какого-то одного ее ареала. Следовательно, единого центра сна в принципе быть не может.
