Сон. Почему мы спим и как нам это лучше всего удается

Я тоже часто просыпался в первую ночь в лаборатории. Ничего уди­вительного, что мне в этой необычной ситуации не удавалось быстро заснуть снова. Однако тут помогали профессиональные знания. Я ста­рался не шевелиться, точно знал, что все в порядке, знал также, что вре­мя сейчас течет намного медленнее, чем обычно, и что я лежу без сна совсем не так долго, как мне представляется. И в самом деле, позже мне сообщили, что перерывы в сне составляли лишь от 5 до 15 мин.

На следующее утро

И вот — наконец! — наступило утро. Я проснулся, почувствовал, что вы­спался, но не могу сообразить, который мог бы быть час. Дневной свет в эту мрачную палату, конечно, не проникает. Здесь спят исключительно ради науки — и такой важный фактор, влияющий на сон, как освеще­ние, разумеется, не отдан на волю случая. Проходит некоторое время, прежде чем я окончательно понимаю, на каком я свете. Интересно, ко­торый все-таки час? Можно мне уже встать? Получил с меня компьютер столько данных, сколько нужно?

Я еще сонный. Мозг не работает на полную мощность. Полнота бодрствующего сознания ко мне еще не вернулась. Поэтому я остаюсь лежать. Мне кажется, что пока так будет лучше. «Хорошо еще, что по утрам ванная комната не оказывается вдруг в другом конце квартиры и зубная щетка никуда не убежала», — комментирует наше странное со­стояние сразу после пробуждения мюнхенский биолог Тиль Реннеберг. У нормального человека эта фаза продолжается около получаса, но в особых случаях может длиться целый час.

В первые десять минут после пробуждения наша работоспособность составляет лишь две трети от обычной, выяснили в 2006 г. Адам Вертц с коллегами из Боулдерского университета в США. В одном из опытов участникам предлагались простые арифметические задачи. Через ми­нуту после пробуждения правильные ответы давали лишь 65% подо­пытных, в то время как после 26 ч лишения сна 85% справлялось с теми же задачами без ошибок.

Этим опытом сомнологи хотели не только добиться научного ре­зультата, но и предупредить всех людей, которым по роду деятельности приходится, резко проснувшись, сразу принимать серьезные решения: врачи, медсестры, дежурные, пилоты нередко должны начинать дейс­твовать сразу после будящего сигнала. Чтобы не переоценить себя в этой ситуации, они должны сознавать, что их промежуточное сонное состояние может иметь серьезные последствия, и дать сознанию время проясниться. Это может спасти человеческие жизни.

Правила лаборатории сна

За стеной что-то хлопает. И вот я уже слышу, как ассистентка лаборато­рии Клавдия Ренц открывает первую из двух дверей и приветливо жела­ет мне доброго утра. Сейчас половина восьмого, время, когда я просил меня разбудить. Невероятно, но мне действительно удалось проспать до утра.

Ренц снимает с меня провода и говорит, что сейчас я могу не спеша принять душ и позавтракать, а потом мы посмотрим мою сомнограмму. Зигзаги на экране, словно в замедленной съемке, демонстрируют мое­му внутреннему взору минувшую ночь. Сперва удивительно быстрое, но показавшееся мне вечностью засыпание, потом первый глубокий сон, за которым следует первая фаза быстрого движения глаз, потом ужасно долгая 15-минутная фаза бодрствования. Дальше я сплю хорошо: по монитору пробегают еще несколько ничем не возмущаемых циклов сна, какие можно найти в любом учебнике. И наконец, я окончательно просыпаюсь.

Ассистентка отлично владеет своим сложным и утомительным ремеслом. Считывая сохраненные данные, полученные минувшей ночью, она наметанным глазом удивительно быстро определяет, в какой именно стадии сна я в данный момент находился. Клавдия Ренц использует стандартную схему, принятую по всему миру. Так было не всегда. Когда в конце 1950-х гг. пионеры сомнологии впервые поделили свои лабораторные записи на четыре стадии «МС + БС» на основании простой ЭЭГ, каждый делал это, как ему вздумается. Для анализа более тонких деталей, чем сама глубина сна, не хвата­ло твердых правил, определяющих, какая ЭЭГ к какому состоянию сна относится. Растущее сообщество специалистов с трудом могло сравнивать свои результаты. Кроме того, простая запись электри­ческой активности мозга не всегда позволяла однозначно опреде­лить глубину сна.

Это изменилось лишь в 1968 г., когда международный коллектив сомнологов взялся подводить итоги основополагающим открытиям двух предшествовавших десятилетий и устанавливать общие прави­ла анализа сна. Аллен Рехтшаффен, работавший в чикагской группе Клейтмана, и Энтони Кейлз из Лос-Анджелеса, разработавший метод электромиографии, объединили данные о движениях глаз, электри­ческой активности мозга и напряжении мышц и написали своего рода инструкцию, с помощью которой любой человек и по сей день может проследить структуру сна, если у него есть приборы для снятия базовой сомнограммы, то есть ЭЭГ, ЭОГ и ЭМГ.

«Руководство по стандартизированной терминологии, приемам и расшифровке стадий сна у человека» занимает 64 страницы, лежит в любой лаборатории сна и в обязательном порядке изучается всеми ас­систентами. По указанным там правилам они раскладывают сигналы на небольшие отрезки и, основываясь на процентном соотношении разных мозговых волн, степени мышечного напряжения и силе и скорости дви­жения глаз, относят их к одной из пяти возможных стадий сна или к состоянию бодрствования.

В результате расшифровки врачи или исследователи получают в свое распоряжение профиль сна, называемый также гипнограммой. Взглянув на него, непрофессионал никогда не догадается, какой ад­ский труд за ним стоит. Однако альтернатив пока не существует. Сон — слишком сложное явление, более грубые упрощения, а тем более передача ответственности машинам, не удаются. «Все попыт­ки написать компьютерную программу для расшифровки гипног­рамм пока заканчивались полным провалом», — рассказывает Ди­тер Кунц, главный врач университетской психиатрической клиники Шарите при больнице св. Хедвиги в Берлине, лично участвовавший в работе комиссии по разработке автоматизированного измерения стадий сна. Ведь и разделение на 5 стадий само по себе является уже чрезмерным упрощением, оставляющим за бортом много су­щественной информации. «Через 20 лет сомнологи будут над нами смеяться, — говорит Кунц. — К этому времени ученые будут намно­го лучше знать, что в сне действительно важно».

Так что даже моя личная гипнограмма не даст мне ответов на все вопросы. Но за эту ночь я очень много думал о сне и его смысле. Я понял, что сомнологи и спустя 80 лет после первых открытий в этой науке остаются изобретательными умельцами и ловкачами, которые с помощью разнообразнейших уловок неутомимо пытаются выве­дать решение почти неразрешимой загадки. Ведь одно из основных свойств явления, которое они хотят изучить, — это его недоступность для сознания.

Глава 2 Как мозг управляет сном

Бодрствовать и засыпать по плану

Кому не хотелось бы получить средство, позволяющее спать и бодр­ствовать, когда и сколько нам вздумается? Кто не мечтал о неограни­ченной работоспособности, позволяющей круглые сутки продуктив­но работать или веселиться на празднике ночь напролет, не мучаясь к рассвету от непрерывной зевоты и свинцовой тяжести в ногах? И наоборот: кто не хотел бы в нужный момент в любом месте мгновенно засыпать — чтобы отключиться от мучительных мыслей, или усколь­знуть от чудовищной скуки, или просто насладиться без угрызений со­вести прекрасным, освежающим состоянием сна?

С незапамятных времен человечество мечтает о том, чтобы подчи­нить себе сон и бодрствование. Эта мечта с глубокой древности вела к экспериментам с самыми разными веществами. В результате мы получили такие ужасные вещи, как кока-кола, придуманная для того, чтобы дольше не спать, или «усыпляющие компакт-диски» со стран­ными еле слышными звуками, якобы убаюкивающими наш мозг до со­стояния дельта-сна. Изготовители пищевых добавок и фармакологи­ческая индустрия постоянно открывают и разрабатывают все новые и новые, более или менее удачные рецепты для быстрого засыпания или поддержания активности. Во всем мире снотворные и тонизирующие средства — самые популярные медикаменты после болеутоляющих. Ни одно из них не удовлетворяет всем требованиям, и абсолютно у всех имеются побочные действия.

Поиск идеального тонизирующего или совершенного снотворно­го до сих пор напоминает стрельбу в потемках с весьма скромными результатами. Не приходится удивляться, что желание управлять бодрствованием и засыпанием остается одним из мощных стиму­лов исследования сна. Во главе угла стоит вопрос о том, как наш мозг вообще управляет сном и бодрствованием. Поэтому ученые давно уже пытаются отыскать в мозге контролирующий и регули­рующий центр сна, который наподобие коммутатора собирает пос­тупающие из тела сигналы, чтобы в нужный момент передвинуть рычаг на сон.

Если бы удалось отыскать такой центр, легко было бы выяснить, какие биологические молекулы его возбуждают или блокируют, какие проводящие пути соединяют его с другими мозговыми центрами и ка­кие сигнальные вещества он выделяет, чтобы вызывать в организме сон­ливость или бодрость. Тогда нетрудно было бы, вероятно, и сознатель­но влиять на его деятельность. Появилось бы множество мишеней, на языке фармацевтов называемых «таргетами», куда могло бы нацелиться новое поколение более совершенных снотворных и тонизирующих пре­паратов. Мы перестали бы быть рабами непредсказуемой потребности в сне и могли в любой момент свободно выбирать между двумя состо­яниями сознания.

Но это в теории. Сегодня, 90 лет спустя после первых попыток отыскать центр сна в мозге, специалисты смотрят на вещи более трез­во: «Единого центра сна, который можно было бы просто вырезать из мозга, не существует, — пишет берлинский сомнолог Дитер Кунц. — Все полученные на данный момент результаты указывают на много­численные ареалы мозга, связанные в единую сеть». Работа ученых, прослеживающих эту сеть участок за участком, — особая глава в ис­тории нейробиологии. Она включает интереснейшие повествования о необычных психических расстройствах и педантичные эксперименты множества исследователей.

В поисках центра сна

В 1990 г. актеры Роберт де Ниро и Робин Уильямс снялись в голливудс­ком фильме «Пробуждение», собравшем миллионную публику. Уильямс сыграл там, под именем доктора Сэйера, известного психиатра Оливера Сакса, который в своей книге «Пробуждения» рассказал историю, лег­шую в основу фильма и действительно произошедшую в конце 1960-х гг. В нью-йоркской больнице Маунт-Кармел под надзор Сакса попала странная группа из 80 пожилых пациентов, которые вот уже более 40 лет страдают от неизвестной болезни, пребывая в сумеречном состоя­нии, напоминающем аутизм или болезнь Паркинсона.

Пациенты словно заточены в непокорном им теле под властью злого духа. У них случаются припадки, во время которых они говорят изме­ненными голосами, испытывают странные боли, страдают от тяжелых депрессий или на продолжительное время «замораживаются». Многие следуют навязчивым моделям поведения. Один из этих людей погру­жается в странный, гениально остроумный и называемый им самим

«мыслительным расстройством» нереальный мир. Другой в невероят­ном темпе и неизменной последовательности непрерывно хватает себя за уши, нос и очки. Женщина считает букву Е на обложках книг и читает целые предложения от конца к началу. Некоторые пациенты утратили речь. Все они испытывают большие трудности в установлении контакта с окружающей средой. Почти у всех заметно повышена потребность в сне. Некоторые просто почти все время спят.

Уильямс, играющий Сакса, возвращает пациентов к реальности с помощью нового разработанного им лекарства Левадопа. Они почти забыли предшествующие десятилетия, зато хорошо помнят время до болезни. Один из пациентов вдруг начинает рисовать автомобили, ка­кими они были 40 лет назад, как будто время для него остановилось в этом периоде. Все переживают великолепный период нормально функционирующего, бодрствующего сознания. «Я не могу без сильней­шего волнения вспоминать это время — оно было важнейшим, самым захватывающим как в моей жизни, так и в жизни пациентов. Все мы в больнице Маунт-Кармел были переполнены эмоциями, возбуждением, восторгом, почти благоговением», — пишет Сакс.

К сожалению, новое лекарство, предшественник нейромедиатора дофамина, используемого обычно для лечения болезни Паркинсона, действует лишь недолгое время, а его побочные действия становятся все более непредсказуемыми. В конце концов психиатр вынужден отме­нить препарат. «Пробуждение» несчастной кучки больных оказывается слишком кратким.

Пациенты Сакса были последними остававшимися в живых жертва­ми загадочной эпидемии, внезапно начавшейся в Европе зимой 1916— 17 года, перекинувшейся затем на весь мир и унесшей в период после Первой мировой войны жизни 5 млн человек. В 1927 г. эпидемия вне­запно прекратилась. Заболевшие погружались во внезапную апатию и страдали от высокой температуры, нарушений зрения и галлюцинаций. Затем болезнь переходила в хроническую форму, симптомы которой были настолько разнообразны, что врачи затруднялись поставить диа­гноз и предполагали горячку, полиомиелит, шизофрению, рассеянный склероз, болезнь Паркинсона, атипичное бешенство — все эти болезни будто бы вдруг появились в новом, заразном варианте.

Венский невролог барон Константин фон Экономо не желал верить в одновременное появление такого количества новых возбудителей. Он первым составил обобщающее описание болезни и обнаружил при этом важнейший общий для всех инфицированных признак: все они страдали серьезным расстройством сна. Больные спали слишком много. Примерно треть пациентов неделями, месяцами, а то и годами про­сыпалась лишь ненадолго для приема пищи и питья. Многие умирали, так и не проснувшись. Зато небольшая часть заболевших почти не мог­ла спать. Такие люди чувствовали крайнюю усталость, однако засыпали лишь ненадолго, быстро просыпались и остаток дня уже не могли за­снуть вновь.

Фон Экономо назвал эту болезнь летаргическим энцефалитом, что означает в переводе «воспаление мозга, погружающее в сон». Ее назы­вают также «болезнь Экономо» или «европейская сонная болезнь». Воз­будитель болезни, по всей вероятности вирус, так и не был обнаружен. Зато Экономо обнаружил нечто, до сих пор занимающее умы сомноло­гов. Он обследовал мозг скончавшихся от болезни пациентов и обна­ружил общую для всех анатомическую особенность: на определенном участке промежуточного мозга у них наблюдалась массовое отмирание нервных клеток.

Этот участок мозга называется гипоталамусом, поскольку располо­жен под таламусом, зрительным бугром. Мы уперлись бы в него, если бы могли прямо вставить указательный палец в голову на уровне пе­реносицы. Это один из важнейших мозговых центров, управляющих бессознательной вегетативной нервной системой; он регулирует, в частности, температуру тела, кровяное давление, аппетит, сексуальную потребность и жажду. Всего этого Экономо, разумеется, не знал. Од­нако он заподозрил, что здесь должен находиться центр, управляющий сном. Сегодня это кажется очевидным, учитывая другие функции этой области мозга.

Экономо пошел еще дальше. Он обнаружил, что у всех больных, имевших проблемы с засыпанием и продолжительным сном, были за­деты лишь клетки переднего гипоталамуса. «Видимо, — заключил он, — эти клетки делают что-то, благодаря чему мы засыпаем». Тем самым Экономо стал одним из первых исследователей, понимавших сон как активный, управляемый мозгом процесс. Большая часть пациентов, ко­торая спала слишком много, напротив, имела повреждения в заднем ги­поталамусе, на границе между промежуточным и средним мозгом. «Ве­роятно, — писал Экономо, — именно здесь возникают или передаются возбуждающие сигналы, рождающие состояние бодрствования».

Насколько он был прав, специалисты убедились лишь в 1996 г., после публикации работы коллектива исследователей под руководством Клиф­форда Сейпера из Гарвардского университета в Бостоне. Нейробиологи с помощью современных высокоспецифичных антител искали в мозге крыс особый белок, который содержат в большом количестве лишь клетки в состоянии повышенной активности. Всякий раз, как грызуны засыпа­ли, этот FOS-протеин появлялся в основном в группе нервных клеток по имени ВЛПО (вентролатеральная преоптическая область) — именно там, где Экономо в свое время заподозрил центр сна. Напротив, когда крысы бодрствовали, эти клетки отдыхали. Очевидно, что какая-то связь между ВППГ и управлением сном действительно существует.

Далее Сейпер и его коллеги проследили, в какие части мозга ведут аксоны — отростки этих активных во сне клеток. Ученые хотели выяс­нить, какие области мозга находятся под непосредственным влиянием предполагаемого центра сна. Обнаружилось, что аксоны ведут вниз в средний мозг и далее к мосту мозга, как раз туда, где ряд ученых в про­шлые годы обнаружил несколько областей, порождающих возбуждение и поддерживающих нас в состоянии бодрствования. Для того чтобы эти области могли удержать нас от засыпания, им, в свою очередь, необ­ходимо иметь отростки, ведущие в задний гипоталамус, который, со­гласно исследованиям Экономо, был разрушен у большинства людей, страдавших сонной болезнью.

Сейпер и его коллеги сделали следующий вывод: клетки в передней части гипоталамуса представляют собой центр засыпания, который с помощью своих аксонов подавляет центры бодрствования в стволе мозга, включающем средний мозг и мост. Этот процесс в конечном сче­те приводит к засыпанию. «Возможно, это и есть ключ ко всему меха­низму, который через гипоталамус управляет состоянием сна и бодрс­твования».

Переключатель засыпания

Клиффорд Сейпер и многие другие нейробиологи продолжали иссле­дования еще несколько лет, пока не удалось наконец создать обоб­щающую модель управления сном, которую Сейпер в 2005 г. опуб­ликовал в научном журнале «Nature». Она представляет собой сеть из нескольких связанных между собой нервных узлов, взаимодействие которых определяет, спим мы или бодрствуем.

Единственное ответвление этой сети, ведущее в эволюционно более древние части мозга, — это центр сна ВЛПО с его длинными аксонами, обнаруженный Сейпером в 1996 г. в мозге крыс. Когда его клетки воз­буждены, то есть когда мы спим, он блокирует активность двух парал­лельных ответвлений, поднимающихся от моста мозга через средний и промежуточный мозг к коре больших полушарий и поставляющих туда возбуждающие сигналы. Эта «система возбуждения» особенно активна, когда мы бодрствуем.

Сеть сон-бодрствование: Сверху: сеть из нескольких нервных центров проводит две волны возбуждения от моста мозга через средний и промежу­точный мозг (гипоталамус и таламус) в большой мозг. Первая (обозначен­ная белым цветом) возникает в области, называемой «formatio reticularis» (FR). Вторая (обозначенная черным) начинается в Locus coeruleus (LC). Это система возбуждения (Arousal-System), благодаря которой мы бодрствуем. На с. 39: От центра засыпания в переднем гипоталамусе (ВЛПО) к центрам возбуждения направляется волна торможения. Она блокирует их деятель­ность, и мы получаем возможность уснуть.

В сетевой модели отразились, разумеется, не только результаты Сей- пера и Экономо. Многие крупные исследователи мозга добавили важные элементы в разгадку головоломки. К примеру, бельгийский нейрофизиолог Фредерик Бремер еще до Второй мировой войны отделял у подопытных животных ствол мозга от больших полушарий, в результате чего они не­медленно погружались в сон. Как у людей с европейской сонной болезнью, у этих животных отсутствовали возбуждающие сигналы из среднего мозга и моста. Бремер сделал из этого неверное заключение, что сон наступает лишь от того, что мозг в ситуации спокойствия и защищенности от внешне­го мира получает от тела недостаточно сигналов для обработки.

Лишь швейцарский нейрофизиолог Вальтер Рудольф Гесс сумел окончательно доказать, что орган мышления активно погружает нас в сон. Он целенаправленно стимулировал мозг подопытных животных тонкими электродами и открыл таким образом, кроме многих других важных мозговых центров, вызывающий сон нервный узел в передней части гипоталамуса. При раздражении этого ареала животные немед­ленно погружались в сон. Гесс получил за свои основополагающие работы о функциональной организации промежуточного мозга и ко­ординации деятельности внутренних органов Нобелевскую премию по медицине 1949 г.

Вторую часть системы сон-бодрствование, возбуждающие центры в стволе мозга, открыли итальянский нейробиолог Джузеппе Моруцци и американец Хорас Мэгун. Они раздражали ствол мозга у спящих жи­вотных и обнаружили несколько скоплений нервных клеток, имевших общую особенность: при их стимуляции животные немедленно просы­пались. Моруцци и Мэгун назвали эту область «ретикулярной форма­цией», то есть сетевым образованием.

В следующие годы совместными усилиями многих ученых был от­крыт еще ряд стимулирующих мозговых центров, способных поддер­живать нас в состоянии бодрствования. Сейчас известно, что «система возбуждения» в сейперовской сети сон-бодрствование базируется на восьми нервных узлах, образующих две параллельных ветви, по кото­рым волны возбуждения передаются в кору больших полушарий. Одна ветвь начинается в ретикулярной формации, другая — в так называ­емом синем (или голубоватом) пятне (Locus coeruleus). Находящиеся здесь клетки вырабатывают большую часть всего имеющегося в мозгу возбуждающего нейромедиатора норадреналина. Здесь возникают та­кие эмоции, как страх и паника, а также, видимо, значительная часть возбуждения, ответственного за наше бодрствование.

Третий ареал играет особую роль у людей, страдающих внезапными приступами сна — нарколепсией. Здесь, в боковом гипоталамусе, собра­но несколько десятков тысяч нервных клеток, вырабатывающих нейроме­диатор орексин, или гипокретин. Это вещество ученые выделили лишь в 1998 г. у страдающих нарколепсией собак1. Если орексина слишком мало или если не хватает соответствующих ему молекул-рецепторов, возни­кает редкостная болезнь, когда человек днем ни с того ни с его внезапно глубоко засыпает и так же быстро вновь пробуждается.

Эти симптомы лишний раз доказывают, как уязвима для помех наша сеть сон-бодрствование, стоит лишь немного вывести ее из равновесия. А главное — они наглядно демонстрируют, что произойдет, если пере­ход от бодрствования ко сну осуществится внезапно, помимо непре­рывного процесса постепенного утомления и нарастания глубины сна.

Дело в том, что сеть регуляции сна функционирует как клавишный переключатель, способный только включать или выключать — без вся­ких промежуточных возможностей. Это система, не знающая переходных фаз, устойчивая лишь в одном из двух крайних состояний. Самое важное здесь то, что центры засыпания и возбуждения взаимно блокируют друг друга. Как только одна из сторон получает преимущество, вся система моментально переходит в противоположное состояние. В том, чтобы она не переключалась поминутно туда-обратно, особую роль играет, судя по всему, нервный узел, производящий орексин. Он возбуждает все центры бодрствования, не подавляя при этом центр сна. Этот небольшой дисба­ланс осложняет коммутатору переключение как раз настолько, чтобы мы относительно редко переходили от сна к бодрствованию и наоборот.

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 сознания

Фатальная 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.

Источник сновидений

А что происходит, когда наш мозг переключается на третье состоя­ние? Где и как принимается решение о переходе из глубокого сна в БС? Исследовательская группа Клиффорда Сейпера и тут взялась за поиск причин и нашла соответствующий переключатель. Здесь также задействованы различные нервные узлы, с некоторыми из кото­рых мы уже встречались ввиду их важной роли при переключении с бодрствования на сон.

На все эти узлы оказывают влияние две небольшие области в мосту мозга, имеющие противоположные задачи: одна включает БС, другая его выключает. И поскольку клетки этих двух областей блокируют де­ятельность друг друга, то, как и в ситуации сон-бодрствование, собы­тиями в каждый момент времени управляет лишь какая-то одна из них. Положение переключателя зависит от того, какие из управляющих им нервных узлов в данный момент доминируют. Одни из этих узлов спо­собствуют БС, другие препятствуют ему.

Например, во время бодрствования переключатель БС всегда стоит на позиции «выключено». Лишь у страдающих нарколепсией это не так. Поэтому они средь бела дня испытывают приступы, при которых мус­кулатура полностью расслабляется, и возникают галлюцинации наяву. Раньше врачи считали нарколепсию одной из форм эпилепсии. Сегодня совершенно ясно, что больные посреди периода бодрствования пере­живают краткие фазы БС.

Когда мы спим, переключение коммутатора определяется раз­личными дополнительными факторами. Особенно важны здесь внут­ренние часы. «Если человек ложится в непривычное время, БС тем не менее приходит в то же время, что обычно», — говорит берлинс­кий психиатр Дитер Кунц. «Правда, в начале сна мы, судя по всему, не так легко впадаем в БС, поскольку потребность в глубоком сне в это время особенно велика»,— поясняет цюрихский исследователь Александр Борбели. — Продолжительность БС в течение ночи уве­личивается еще и потому, что уменьшается потребность в МБС». И лишь когда перевешивают те сигналы, которые способствуют БС, переключатель резко переходит в другое положение. Электрическая активность мозга оживляется, мы начинаем вращать глазами, видим яркие сны и в то же время полностью парализованы.

Если модель БС-переключателя относительно нова, то с цент­ром БС в мосту мозга ученые знакомы уже давно. Он расположен в непосредственном соседстве с недавно открытым переключате­лем и то запускается им, то выключается. В активном состоянии он обеспечивает типичные особенности БС: во-первых, блокирует все проводящие пути, ведущие вниз к костному мозгу, и тем самым обеспечивает полное расслабление мышц во время БС. В то же вре­мя посредством возбуждающих отростков, идущих до самого пе­реднего мозга, он порождает необычную, загадочную активность мозга во время ярких сновидений, почти неотличимую от ЭЭГ в со­стоянии бодрствования.

Как обнаружил еще в 1970-е гг. американский исследователь Аллен Хобсон из Гарвардского университета в Бостоне, центр БС выполняет свою работу посредством нервных клеток, вырабатывающих распро­страненный нейромедиатор ацетилхолин. Когда ученые вспрыскивали аналогичное вещество подопытным животным в мост мозга, те тут же оказывались в состоянии БС. И наоборот, животные, чей БС-центр медикаментозно блокировался, уже не могли впадать в БС.

Почему лекарства от аллергии вызывают сонливость