Владимир Ковальзон. Маятник сна. by Premia Prosvetitel

Владимир Ковальзон

Маятник сна

Минск «Дискурс» 2021

УДК 612.821.7 ББК 28.707 К56

Литературная обработка Надежды Белохвостик

К56

Ковальзон, В. М. Маятник сна / Владимир Ковальзон. — Минск : Дискурс, 2021. — 288 с. ISBN 978-985-7251-19-3.

Кто из нас не мечтал поспать подольше и наконец-то выспаться? Люди — единственные существа на Земле, которые могут себе позволить спать по восемь часов подряд… но это не очень полезно. В то же время большинство наших бессонниц — мнимые, а мелатонин, с помощью которого с ними борются, не помогает. Кое-что о сне мы уже знаем. Например, у нас есть фазы медленного и быстрого сна — благодаря их чередованию человек способен мыслить и в принципе существовать. Но главные загадки: чем занят мозг во время сна? почему мы видим сны? как возникает быстрый сон? — до сих пор остаются без ответа. Тем интереснее научный поиск. УДК 612.821.7 ББК 28.707

ISBN 978-985-7251-19-3

Оглавление От автора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Глава 1. История сомнологии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Между жизнью и смертью . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Сон возникает от избытка «нервного духа» — предвестники современной сомнологии . . . . . . . 18 Первая женщина с высшим медицинским образованием . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Где находится «центр сна»? Рождение современной сомнологии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Открытие электроэнцефалографии . . . . . . . . . . . 49 Парадоксы парадоксального сна . . . . . . . . . . . . . . 55 Наперекор лысенковщине. Советская и российская сомнология во второй половине ХХ и начале XXI века . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Глава 2. Когда возник сон . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Снотворные действуют даже на примитивных животных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 Загадка быстрого сна . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

Оглавление

Хорошо и плохо спящие звери . . . . . . . . . . . . . . . . 86 Дельфины не видят снов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Что снится утконосу? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Быстрый сон нужен для развития мозга? . . . . . 100 Глава 3. Спим, чтобы бодрствовать, или бодрствуем, чтобы спать? . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 Механизмы поддержания бодрствования . . . . . 104 Как мы спим каждую ночь? . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 Восьмичасовой ночной сон — продукт цивилизации? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Идеальный сон — сон годовалого ребенка . . . . 112 Где спрятаны центры бодрствования? . . . . . . . . 115 Где живет «душа»? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 Не бейте клоуна по голове! . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 Нарколепсия: как провалиться в быстрый сон прямо на ходу . . . . . . . . . . . . . . . . 130 Орексин — продукт нейронов бодрствования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 Глава 4. Механизмы медленного сна . . . . . . . . . . . . 143 Медленный сон — царство ГАМК . . . . . . . . . . . . 145 Почему мы не проваливаемся в сон моментально? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 Большинство случаев бессонницы — мнимые? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 Почему у Брежнева заплетался язык? . . . . . . . . . 158 Идеальное снотворное пока не создано . . . . . . . 163

Оглавление

Почему наш мозг не любит снотворные, но обожает кофе? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 Мозговой яд можно было купить без рецепта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Мы спим — нейроны работают. Но не все! . . . . 173 Глава 5. Третье состояние организма человека . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 Механизмы быстрого сна . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 Быстрый, парадоксальный, активированный… . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 «Небывалые комбинации бывалых впечатлений» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 Когда жизнь висит на волоске… . . . . . . . . . . . . . 197 Зачем мы видим сны? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 Кошкам не снятся эротические сны . . . . . . . . . . 206 Предвестник болезни Паркинсона . . . . . . . . . . . 211 Даже ангина может вызвать нарушение поведения во время быстрого сна . . . . . . . . . . . . 216 Глава 6. Как заводятся биологические часы . . . . 221 Устройство центрального осциллятора . . . . . . . 222 Можно ли сбить циркадианные ритмы? . . . . . . 225 Достаточно ли 24 часов в сутки? . . . . . . . . . . . . . 228 На Севере люди больше страдают не от холода, а от длинных ночей . . . . . . . . . . . . . 232 Совы, жаворонки, голуби… . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 Мелатонин не спасает от бессонницы . . . . . . . . 236

Оглавление

У ребенка мелатонина вырабатывается намного больше, чем у взрослого . . . . . . . . . . . . . 241 Мелатонин старикам вреден . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 Мы влюбляемся весной, потому что мелатонина становится меньше . . . . . . . . . . . . . . 249 Почему после бессонной ночи порой не хочется спать? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 Лекарство от гриппа и депрессии . . . . . . . . . . . . 261 Вместо послесловия. Мишель Жуве и его время . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269

…И уже не слыхать, как приходит весна, лишь вершины во тьме непрерывно шумят, словно маятник сна. Иосиф Бродский

От автора Зачем мы спим? Как мы спим? Чем занят мозг во время сна? Что происходит с нашим сознанием, когда мы спим? Эти вопросы человечество задает уже тысячи лет и до сих пор ищет на них ответы. Но сегодня сомнология развивается невероятными темпами. И даже пока писалась эта книга, уже появились научные работы, которые смогут внести в нее изменения. Сейчас ученые пользуются методами, о которых прежние поколения физиологов не могли и мечтать. К примеру, оптогенетика позволяет с помощью лазеров возбуждать и тормозить специфически отобранные нейроны в таких глубинах мозга, в таких удаленных структурах, которые иначе никак нельзя было до сих пор исследовать (рис. 1). Но сон все равно остается для нас загадкой, и чем больше мы его изучаем, тем запутаннее и интереснее становится эта загадка. С одной стороны, вроде бы понятно, что сон — древнейшее и, видимо, жизненно необходимое состояние, зародившееся на заре эволюции, ведь аналог медленного сна человека — сноподобное состояние покоя — появляется уже на уровне кольчатых червей и насекомых. С другой стороны, летом 2019 года в одном из ведущих научных журналов вышла статья британских авторов, в которой

Источник: Williams S. C. P., Deisseroth К. Optogenetics // PNAS, 2013. October 8. 110 (41). 16287

От автора

Рис. 1. Благодаря оптогенетике уже удалось разрешить многие вопросы, касающиеся работы мозга

описывается исследование, проведенное на мухах дрозофилах (рис. 2). У мух, конечно, нет человеческого сна, но есть сноподобное состояние покоя, а некоторые гены, которые завязаны на это состояние, гомологичны (сходны по составу) тем генам, которые экспрессируются в медленном сне человека. То есть состояние медленного сна у человека и состояние покоя у примитивных животных до некоторой степени схожи. Возможно даже, одно произошло от другого. И в той статье сказано, что среди почти тысячи дрозофил-самок, спящих в среднем 5 часов в сутки (самцы спят 10 часов), ученые обнаружили множество мало спящих мух, в том числе трех особей, спавших 15, 14 и даже 4 минуты в сутки! Казалось, они должны были бы очень скоро погибнуть. Но они живут день за днем, неделя за неделей и прекрасно себя чувствуют. А жизнь мухи дрозофилы — около 40 суток. Вот почему эту сенсацию обсуждает весь ученый мир.

От автора

Рис. 2. Любимые объекты молекулярных биологов: а — рыбка-зебра (Danio rerio); б — плодовая мушка (Drosophila melanogaster); в — круглый червь (Caenorhabditis elegans)

Это исследование вновь подняло вопрос, на который, казалось, уже давно найден ответ: сможет ли человек прожить без сна? Пока мы думаем, что нет. Млекопитающее, тем более человек, — не муха. Физиологически нам нужен сон, причем нам жизненно необходимы обе его фазы: и медленный, и быстрый сон; без них человек не может мыслить, его сознание не в состоянии работать.

От автора

Недавно нами были получены данные путем экспериментов на голых землекопах. Это поразительные, странные животные, которые, исходя из всех научных знаний, должны жить 3–4 года. Но они живут по 40 лет! Многие ученые считают, что «знают» секрет этого долголетия. Мы же вживили электроды в мозг голых землекопов, и оказалось, что у них регистрируется необычно много быстрого сна — сна со сновидениями (у человека он в норме длится не больше 2 часов за ночь). Похоже, наблюдается корреляция между продолжительностью жизни и высоким процентом быстрого сна (рис. 3).

Рис. 3. Голый землекоп (Heterocephalus glaber). В чем секрет его долголетия?

Таким образом, постоянно возникают все новые и новые вопросы, на которые пока не удается найти ответы. В этой книге я пытаюсь ответить на некоторые вопросы, но понятно, что все относительно. Так мы видим ситуацию сегодня, а завтра все, возможно, будет по-другому. Мы словно движемся вокруг проблемы по спирали, познаем ее все глубже и глубже, но вряд ли когда-нибудь сможем познать до конца.

Глава 1

История сомнологии

Глава 1. История сомнологии

Между жизнью и смертью Сон сопровождает человека с момента рождения до конца его дней, процесс сна и психическая активность во время сна (сновидения) интересовали людей с древнейших времен. Отключение сознания в процессе сна и возникновение необычных феноменов психической деятельности (сновидений) делают это состояние загадочным, что всегда вызывало ужас и благоговение. Состояние сна неизменно ассоциировалось с чем-то магическим; многие народы рассматривали сновидения как способ общения с потусторонним миром. Так, в Древней Греции, в храмах, посвященных богу врачевания Асклепию, существовала система «диагностики» болезней на основе сновидений (рис. 4). Во многих древних культурах сон воспринимался как состояние, промежуточное между жизнью и смертью. Об этом свидетельствуют существующие до сих пор поверья, согласно которым во время сна душа человека выходит за пределы тела и парит в «мировом космосе», связанная с телом тонкой нитью. Утром душа возвращается обратно в тело, но если разрисовать лицо краской или изменить внешний облик человека, то душа не сможет узнать свое тело и человек умрет. Таким верованиям способствовало отсутствие у спящего человека реакций на внешние воздействия, а также нередкие случаи смерти во сне или при пробуждении (в теперешнем понимании — от инфаркта или инсульта).

Между жизнью и смертью

Рис. 4. Асклепий врачует спящего пациента наложением рук. Барельеф V века до н. э. Археологический музей Пирея, Греция

Представления о связи сна со смертью нашли отражение в древнегреческой мифологии. Так, бог сна Гипнос приходился братом богу смерти Танатосу, а также Харону — перевозчику умерших душ. Такой же взгляд на природу сна характерен и для античной философской мысли. До нас дошел трактат Аристотеля «О сне и бодрствовании» (рис. 5). В этом труде он рассуждал, является ли сон функцией души или тела, и высказывался в том смысле, что, если снятся сны, значит, сон недостаточно глубокий. В другом труде, «О возникновении животных», Аристотель говорил о близости сна к состоянию смерти: «…сон же, по-видимому, принадлежит по своей природе к такого рода состояниям, как, например, пограничное между жизнью и не жизнью, и спящий ни не существует вполне, ни существует, ибо состоянию бодрствования жизнь присуща главным образом благодаря

Глава 1. История сомнологии

ощущению». Сходных взглядов на природу сна придерживались и другие античные философы и врачи, например Платон и Гален.

Рис. 5. Аристотель (384–322 годы до н. э.)

Понимание сна не как активного процесса, а пассивного, маргинального состояния, близкого к смерти, царило в умах европейцев до конца XIX века и до сих пор находит отражение в их представлениях и языках (рис. 6). Это во многом задержало и замедлило возникновение и развитие науки о сне — сомнологии, о чем речь пойдет в дальнейшем. В то же время на Востоке, в Индии и Китае, сну отводилось более важное и почетное место. Индийские религиозно-философские трактаты Веды и Упанишады, созданные неизвестными авторами в незапамятные времена (не позднее чем за 500 лет до Будды и за 1000 лет до Христа), в течение многих веков

Между жизнью и смертью

Рис. 6. Ночь и двое ее сыновей — Сон и Смерть (фрагмент). Работа немецкого художника А. Я. Карстенса (конец XVIII века). Веймар, Германия

передавались жрецами в виде устных пересказов и наконец в начале нашей эры были записаны на санскрите на столь недолговечных носителях, как древесная кора и пальмовые листья. В конце XIX века они были переведены на английский, а в конце XX попались на глаза ученым-сомнологам, которые с удивлением обнаружили там нечто весьма сходное с самыми современными представлениями относительно природы бодрствования и сна. В этих произведениях, чудом дошедших до наших дней, описывалось три состояния человека: бодрое, когда душа слитна с телом; сон, когда душа покидает тело, но пребывает невдалеке, всегда готовая вновь слиться с телом в момент пробуждения;

Глава 1. История сомнологии

и сон со сновидениями, когда душа пребывает в состоя нии частичного слияния с телом (рис. 7). Такое представление и впрямь близко к современным классификациям сна, которые выделяют три функциональных состояния: бодрствование, медленный и быстрый сон.

Рис. 7. Спящий Будда

Сон возникает от избытка «нервного духа» — предвестники современной сомнологии Итак, представление о родстве сна и смерти, сформировавшееся в западной культуре, на протяжении столетий тормозило изучение сна. До нас дошли некоторые средневековые рассуждения о причинах

Сон возникает от избытка «нервного духа»

возникновения сна. В XII столетии монахиня-бенедиктинка Хильдегарда Бингенская описывала сон как состояние сродни пище и связывала его с грехопадением Адама. В XVII–XVIII веках причинами сна стали считать недостаток или избыток каких-либо основополагающих субстанций. Среди них — недостаток «животного духа», расходующегося при физических нагрузках; нехватка «жизненного эфира», вызываемая утомлением; избыток «нервного духа», выделяемого мозгом при бодрствовании; сгущение крови, препятствующее току «духов», и т. д. Среди титанов прошлого необходимо в первую очередь упомянуть Рене Декарта (рис. 8), который весьма интересовался проблемой сна и сновидений, сам обладая при этом врожденной необычной — особенно для тех времен — манерой сна (см. главу 6). Современники Декарта считали, что сознание и душа — разные понятия, поскольку сознание периодически исчезает (во время сна), тогда как бессмертная душа, согласно религиозным представлениям, вечно бодрствует. Декарт пытался разрешить это противоречие. Он полагал, что сознание до некоторой степени присутствует, во-первых, в сновидениях, а во-вторых, и во время сна без сновидений. В это время разум продолжает хранить воспоминания и ранее запечатленные образы, приобретенные в период предшествующего бодрствования в ходе индивидуального чувственного опыта. То есть для того, чтобы признать разум потенциально мыслящим, а следовательно, существующим, достаточно допустить, что он хранит, но не обязательно использует ранее обретенные им образы и навыки. Однако, пишет Декарт, во время

Глава 1. История сомнологии

сна без сновидений мозг не может приобретать новые познания, не может накапливать сведения о происходящих событиях, так как в эти периоды разум отдыхает, устраняясь от выполнения этих функций, — поразительно точное описание работы мозга в фазе медленного сна!

Рис. 8. Рене Декарт (1596–1650). Портрет работы Франца Хальса

Декарт проводит четкое различие между состоянием мозга во время переживания сновидений и вне его. Развивая свою гипотезу, он говорит о том, что во время

Сон возникает от избытка «нервного духа»

сновидений сознание может расширять свои границы, вплоть до полной имитации реальности. Например, возможно, вам только снится, что вы читаете этот текст! Таким образом, далее рассуждает мыслитель, все заключения, которые основаны на ощущениях, связанных с сенсорным притоком, могут быть поставлены под сомнение — а вдруг это лишь иллюзорная продукция мозга, видящего сны? Такая логика приводит к возникновению виртуального «великого мистификатора», «злого демона», который развращает разум и заставляет сомневаться во всем… Чтобы избежать ситуации, когда, опираясь на «аргумент сновидений», любой может опровергнуть все его предыдущие учения, Декарт был вынужден выдвинуть еще один, по-настоящему истинный аргумент — знаменитое изречение Cogito ergo sum («Я мыслю, следовательно, я существую»). Оно означает, что, не сомневаясь в собственном существовании, человек не может не мыслить, и тем самым акт мышления является доказательством его собственного существования. Декарт много размышлял о процессе сна и о его важнейшей роли в жизни человека и, в отличие от многих других натурфилософов и ученых, далеко отошел от аристотелевского догматизма, опередив и в этом вопросе свою эпоху на три века. К сожалению, ни его современники, ни последующие поколения ученых вплоть до наших дней не обратили должного внимания на оригинальность и новизну его точки зрения на проблему сна и сновидений. Под влиянием натурфилософов, ученых и просветителей XVII и XVIII веков, в силу развития естественных

Глава 1. История сомнологии

наук мистические представления о природе сна постепенно стали уступать место физиологическим и химическим терминам, однако суть высказываний изменилась не сильно. В XIX столетии приверженцы гемодинамической теории П. Кабанис и И. Мюллер связывали сон с застоем крови, а К. Бернар, А. Моссо и И. Р. Тарханов — с малокровием. Чешский анатом Я. Пуркинье предполагал, что сон вызывается приливом крови к нервным центрам, их опуханием, в результате чего проходящие через них волокна сдавливаются, теряют проводимость и сообщение с другими отделами мозга. Выдвигались и еще менее правдоподобные на современный взгляд теории о том, что во время сна воспринимающие нейроны втягивают свои окончания, прерывая связь с внешним миром. Несмотря на то что многие из этих теорий основывались на передовых для того времени физиологических представлениях, единственным, кто попытался доказать свою теорию опытным путем, был Анджело Моссо (рис. 9), который разместил человека на доске-весах и обнаружил, что при засыпании головной конец весов поднимается. По мнению ученого, это свидетельствовало об оттоке крови от головы. Однако после изобретения им же метода плетизмографии выяснилось, что подъем головного конца весов при засыпании и опускание при пробуждении связаны с притоком артериальной крови в конечности и ее оттоком в депо (брюшную полость), что, соответственно, сопровождается смещением центра тяжести лежащего человека. В дальнейшем было по-

Сон возникает от избытка «нервного духа»

казано, что перемещения массы крови в организме связаны с деятельностью симпатической нервной системы. Ее тонус снижается при засыпании, что сопровождается расширением сосудов рук и ног, и повышается при пробуждении, когда сосуды конечностей сужаются.

Рис. 9. Анджело Моссо (1846–1910), выдающийся итальянский физиолог

Глава 1. История сомнологии

Первая женщина с высшим медицинским образованием Одним из первых ученых, занявшихся исследованием сна, а точнее, его депривации, то есть лишения, была наша соотечественница Мария (или Марья) Михайловна Коркунова-Манассеина (рис. 10). Ее фамилия (встречается написание с одной или двумя «с») была широко известна на рубеже ХIХ–ХХ веков: Манассеину считали основателем физиологической (биологической) химии и экспериментальной сомнологии, однако в дальнейшем о ней почти забыли. Поиск в Google по ее имени выдает меньше сотни ссылок за более чем столетний период. Многие важнейшие обзоры и учебники по биохимии и физиологии, причем не только зарубежные, но и отечественные, не упоминают ее вовсе. Поскольку Манассеина публиковала свои работы как на русском, так и на французском (de Manacéine) и немецком (von Manassein) языках, ее нередко ошибочно принимают за французского или немецкого ученогомужчину. В последние годы, однако, интерес к пионерам в области изучения сна, и в частности к Марии Манассеиной, значительно возрос. Тем не менее ее жизнь и личность остаются практически неизвестными. Я попытался хотя бы отчасти восполнить этот пробел, опубликовав ее биографию на русском и английском языках. С октября 1870 по апрель 1871 года Манассеина проходила полугодовую стажировку в лаборатории Юлиуса Виснера в политехническом институте в Вене, где изучала процесс спиртового брожения.

Сон возникает от избытка «нервного духа»

Рис. 10. Мария Коркунова-Манассеина (1843–1903), одна из первых женщин-ученых в России и Европе

Она совершила крупнейшее открытие и фактически основала новую науку — физиологическую химию, или биохимию, как она теперь называется, показав, что брожение происходит под воздействием особых веществ («неорганизованных ферментов», если пользоваться терминологией того времени), которые можно выделить из дрожжевых клеток, однако сами живые дрожжи здесь ни при чем. Эти результаты опровергали «физиологическую» теорию брожения Луи Пастера и свидетельствовали в пользу «химической» точки зрения, которой

Глава 1. История сомнологии

придерживались такие выдающиеся ученые, как Клод Бернар, Юстус Либих и Марсель Бертло. Прошло более четверти века, когда эти результаты были полностью подтверждены немецким химиком Эдуардом Бухнером (1860–1917), который, однако, зная о работе Манаcсеиной, сознательно уклонился от ссылки на нее. Попытка Манаcсеиной вступиться за свой приоритет (она опубликовала два письма на немецком языке в научных журналах) ни к чему не привела. В конце концов несправедливость (увы!) восторжествовала: фамилия Манаcсеиной как первооткрывателя химической природы брожения была прочно забыта и не упоминается в современных, даже отечественных, учебниках биохимии, а Бухнер получил Нобелевскую премию за открытие внеклеточной (химической) природы брожения в 1907 году — через четыре года после кончины Марии Михайловны. Работой Манассеиной по брожению заинтересовался крупнейший немецкий химик Юстус Либих (1803–1873), который пригласил ее поработать в свою лабораторию в Гессене. К несчастью для Манаcсеиной и для биохимии в целом, но к счастью для науки о сне (!), она не смогла принять столь лестное приглашение, вынужденная срочно вернуться в Санкт-Петербург по, как пишет ее биограф, «личным (семейным) причинам». Вскоре по возвращении Мария Михайловна, «переквалифицировавшись в физиолога», стала работать в лаборатории друга Вячеслава Манассеина и ученика Ивана Сеченова, профессора Ивана Романовича Тарханова (Тархнишвили, 1846–1908) — будущего выдающегося физиолога, академика, известного

Сон возникает от избытка «нервного духа»

в истории психофизиологии, в частности, в качестве первооткрывателя так называемого кожно-гальванического рефлекса (рефлекс Тарханова). Во второй половине 1870-х годов в жизни супругов Манассеиных возникли крупные семейные неприятности, драматически завершившиеся в 1879 году полным разрывом: Мария Манасcеина ушла от мужа к Ивану Тарханову (который к тому времени уже был женат), но отказалась от развода. Возможно, она боя лась оказаться формально разведенной и потерять свои гражданские права в соответствии с тогдашними законами царской России… Таким образом, она не давала возможности своему бывшему мужу вторично жениться, но и себя обрекала на подобную участь. Вскоре после этого Вячеслав Манассеин сошелся с Екатериной Достоевской (1853–1932), племянницей Федора Михайловича, дочерью его брата Михаила, известного в то время литератора, поэта, переводчика и издателя, и прожил с нею в гражданском браке 28 лет, до самой своей смерти, формально оставаясь мужем Марии Манасcеиной. Об этом пишет биограф Вячеслава Манасcеина. Биографы же Ивана Тарханова ничего не пишут о его научной и личной связи с Марией Манассеиной. Ее имя не встречается в списке работ, вышедших из лаборатории Тарханова или выполненных при его консультации. Так или иначе, взаимоотношения этих четырех весьма достойных людей (Марии Коркуновой-Манасcеиной, Вячеслава Манассеина, Екатерины Достоевской и Ивана Тарханова) и причины, не дававшие им решить личные проблемы, остаются неизвестными. У Марии Михайловны была дочь Татьяна, но кто ее отец и как сложилась ее

Глава 1. История сомнологии

судьба, также неизвестно. Надеюсь, будущие историки науки прольют на все это свет. Манасcеина отличалась исключительным трудолюбием, она напряженно работала всю свою жизнь: проводила физиологические опыты на собаках, психофизиологические и психологические исследования на людях, писала научные и научно-популярные книги, статьи и рефераты для русских медицинских журналов, занималась переводами, много путешествовала по России и Европе, участвовала в научных конференциях, включая I Международный конгресс по медицине в Риме в 1894 году (см. далее) и IV Международный конгресс по психологии в Париже в 1900 году. На последнем она представила результаты своих опытов, касающиеся воздействия различных видов пищи на поведение собак. Необходимо отметить, что научные заслуги Ма насcеиной, похоже, остались недооцененными ее российскими современниками — она была более известна как популяризатор научных и медицинских знаний, лектор, переводчик и референт. Список трудов Марии Манасcеиной, опубликованный к 40-летию ее литературной деятельности, включает 48 работ по различным вопросам физиологии, психологии, гигиены и педагогики, 16 критико-библиографических статей и 14 книг, переведенных ею с разных европейских языков, которыми она в совершенстве владела. Вот перечень некоторых написанных ею книг, иллюстрирующий широту ее интересов: «О воспитании детей в первые годы жизни» (1870), «К учению об алкогольном брожении» (1871), «О письме вообще, о зеркальном письме в частности и о роли обоих полушарий головного

Сон возникает от избытка «нервного духа»

мозга» (1883), «О ненормальности мозговой жизни современного культурного человека» (1886, франц. перевод 1890), «Сон как треть жизни человека, или Физиология, патология, гигиена и психология сна» (1892), «Основы воспитания с первых лет жизни и до полного окончания университетского образования» (вып. 1–5, 1894–1902), «Об усталости вообще и об условиях ее развития» (1893), «Кое-что об искусстве» (1895), «О сознании» (вып. 1, 1896) и т. д. Педагогическая деятельность Манасcеиной включала лекции по психологии и педагогике в различных образовательных учреждениях, а также публичные лекции в аудиториях петербургского «Соляного городка», недалеко от ее дома на Английском проспекте, которые пользовались большой популярностью. Манасcеина была почетным членом нескольких российских медицинских обществ. Она умерла в возрасте 60 лет «после продолжительной и тяжелой болезни», как было написано в многочисленных некрологах, появившихся в популярных журналах того времени. В них отмечались ее «исключительное трудолюбие», «непременная доброжелательность» и «добрая память», которую она оставила о себе как «одна из наиболее выдающихся русских женщин».

«Либералка с оттенком революционерства» Нам, людям ХХI века, нелегко представить себе личность этой действительно незаурядной русской женщины второй половины ХIХ века. В зрелом возрасте Мария Михайловна отказалась от революционных

Глава 1. История сомнологии

увлечений молодости в полном соответствии с французской поговоркой: «Если человек в двадцать лет не был левым — у него нет сердца; если он к сорока годам не стал правым — у него нет ума». Даже выдающиеся современники высказывали о ней весьма противоречивые мнения. Несмотря на то что Мария Михайловна написала книгу о религиозном воспитании, Николай Лесков в письме к Льву Толстому от 19 сентября 1894 года отмечал, что она «…крайняя материалистка, которая все требовала: “Дайте мне твердую положительную веру с устойчивым основанием”». В 1894 году Манассеина опубликовала в Париже брошюру на французском языке под названием «Пассивный анархизм и граф Лев Толстой», в которой критиковала политические взгляды Толстого, его призыв к пассивному неприятию всякого давления со стороны государства. В связи с этим Толстой в письме В. В. Стасову от 4 сентября 1894 года писал, что Мария Манасcеина «либералка с оттенком революционерства». Шесть десятилетий спустя биографы опять не смогли прийти к единому мнению относительно личности Марии Манасcеиной. Так, Г. И. Арсеньев, биограф (сталинского периода) ее мужа Вячеслава Манассеина, писал о ней: «Отрекшись от “революционных грехов” своей молодости, она стала воинствующей реакционеркой, о чем достаточно ярко свидетельствуют те докладные записки, которые она подавала министру народного просвещения. Одна из этих записок трактовала о лучших методах борьбы с революционным студенческим движением, а другая была посвящена вопросу о том, “какими средствами

Сон возникает от избытка «нервного духа»

можно воспитать в наших юных подрастающих поколениях чувства горячей любви к царю и его семье”… Переход в реакционный лагерь бывшей участницы революционного движения и публичное изъявление верноподданнических чувств были оценены по достоинству царским правительством и награждены с необычайной щедростью. Александр III назначил Манасcеиной за “полезную литературную деятельность” пожизненную пенсию, а Николай II вскоре после своего вступления на престол распорядился выдать ей единовременное пособие в 10 000 рублей». Этот биограф, не зная, по-видимому, о выдающемся вкладе Манассеиной в русскую и мировую науку, счел возможным обвинить ее во всех грехах: «большой неразборчивости в денежных делах», «немалом корыстолюбии» и пр., — как будто в царской России XIX века женщина, даже дворянка, могла заниматься научной, общественной и литературной деятельностью, путешествовать и вообще вести независимый образ жизни иначе, чем находясь под высочайшим покровительством! И не символично ли, что все эти обвинения прозвучали в один из самых страшных периодов нашей истории, сразу после «сессии ВАСХНИЛ» и «Павловской сессии»?1 Забавно, что другие ее биографы того же периода (С. И. Винокуров и Р. В. Чаговец), наоборот, превозносили до небес «исследование Марии Михайловны

О «сессии ВАСХНИЛ» и «Павловской сессии» существует обширная литература. Одна из наиболее интересных книг на эту тему, на мой взгляд: Шноль С. Э. Герои, злодеи, конформисты отечественной науки. Изд. 3-е, перераб. и доп. — М.: Книжный дом «Либроком», 2010.

Глава 1. История сомнологии

Манассеиной», которое «показало творческую силу материалистического подхода к решению биохимических вопросов, несомненно утвердило материалистическое направление в изучении ферментов» и т. д. «Эта дискуссия (между Пастером и Либихом. — Прим. авт.), внешне чисто научная, а по существу принципиальная, философская, была радикально решена в пользу материализма исследованиями русской женщины-ученой…». При этом авторы «скромно умалчивают» о том, что все эти факты были добыты Манассеиной отнюдь не в России, а в лаборатории Юлиуса Виснера в Вене…

Сон важнее пищи Вернемся к ее деятельности в области физиологии. Иван Тарханов, между прочим, чрезвычайно интересовался проблемой сна, его перу принадлежат труды «К физиологии нормального сна у животных» и «Спит ли спинной мозг?». Вероятно, под влиянием Тарханова его сотрудница и ученица Мария Манассеина впервые в истории науки провела опыты по депривации (лишению) сна. Результаты этого исследования она представила на I Международном конгрессе по медицине в Риме в 1894 году, и в том же году они были опубликованы в журнале Archive italienne de biologie на французском языке. Эксперименты были выполнены на десяти щенках 2–4-месячного возраста, которых поддерживали в состоянии постоянного бодрствования, лаская их и заставляя непрерывно двигаться. Оказалось, что все животные неизменно погибали в течение

Сон возникает от избытка «нервного духа»

5 суток, и чем моложе был щенок, тем быстрее наступала смерть. В ходе депривации температура тела собак постепенно падала и к концу эксперимента была на 4–6 градусов ниже, чем в норме. Двигательная активность щенков по мере депривации замедлялась и ослабевала, индекс эритроцитов падал. Уменьшение веса, однако, было не очень значительным — на 5–13 %. Визуальное обследование органов (без микроскопа) выявило многочисленные кровоизлияния в мозговой ткани, разрушение мозговых сосудов, а также «дегенерацию жировой ткани» в некоторых мозговых «ганглиях». Анализируя свои результаты, Манассеина пришла к выводу, что основные эффекты продолжительного лишения сна возникают в мозгу и отличны от тех, которые появляются у собак, погибших от голода в течение 20–25 суток. Таким образом, заключила она, сон для организма важнее пищи. Манассеина отвергла «странную точку зрения на сон как на бесполезное, глупое и даже вредное времяпрепровождение». Манассеина также выполнила интересное психологическое исследование сновидений. В течение 5 лет она собирала записи снов у 37 человек и пришла к следующим выводам: люди образованные и ведущие активную мозговую жизнь видят больше снов, чем люди малообразованные и отсталые; сны образованных людей более логичны, сложны и разнообразны; у журналистов, химиков, учителей и других работников умственного труда бывает лишь от 3 до 10 ночей без сновидений в месяц, а у рабочих — от 8 до 25; сны становятся более редкими с возрастом. Впрочем, с современной точки зрения эти наблюдения отражают в большей степени особенности

Глава 1. История сомнологии

вербальных отчетов о сновидениях: естественно, что более образованные люди дают более богатые и развернутые отчеты о своих снах! В 1889 году Мария Манассеина опубликовала большую книгу под названием «Сон как треть жизни человека, или Физиология, патология, гигиена и психология сна» — настоящую энциклопедию, где впервые в популярном изложении приводились все знания того времени по проблеме сна. Французское издание книги вышло в 1896 году, английское — годом позже; известны также шведский и итальянский переводы. По мнению Манассеиной, «ученые, признающие сон за остановку или диастолу мозговой деятельности, ошибаются, так как во время сна мозг вовсе не спит, не бездействует весь целиком, а засыпанию подпадают только те части его, которые составляют анатомическую основу, анатомический субстрат сознания». Там же она писала: «Сон есть время отдохновения нашего сознания», «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…». Мария Михайловна как бы вступала в скрытую полемику со своим учителем Иваном Тархановым, который как раз писал о сне как о «диастоле мозговой активности», хотя и понимал, что какие-то функции мозга, связанные с регуляцией сердечной деятельности, дыхания и других вегетативных процессов, сохраняются и во сне. Эта книга — наиболее известное из всех произведений Манассеиной, ряд одобрительных рецензий на нее появился в отечественной и зарубежной прессе. Работы Манассеиной оказали значительное влияние на исследования сна. В 1898 году трое итальянских

Сон возникает от избытка «нервного духа»

ученых — Л. Дадди и Дж. Тароцци из Пизы и К. Агостини из Перуджи — вдохновившись ее трудами, провели более тщательное изучение депривации сна у собак. Они также пришли к заключению, что длительная непрерывная бессонница отражается на ткани мозга. Эти исследователи в целом подтвердили данные Манассеиной о связи сна с мозговой активностью и ее вывод о том, что функция сна — хоть она и остается неизвестной — является витальной. В 1896 году двое американских психологов — Дж. Патрик и Дж. Гилберт — явно под влиянием пионерской работы Манассеиной выполнили первое исследование по депривации сна у человека. Их работа была процитирована и детально изложена в английском издании книги Манассеиной 1897 года, а Патрик, в свою очередь, опубликовал положительную рецензию на книгу Манассеиной в журнале Science в 1898-м. Интересно, что сама Манассеина не предполагала образования каких-то специфических веществ при лишении сна; она считала, что причиной гибели животных в ее опытах было нарастающее утомление. Однако за несколько лет до опытов Марии Михайловны, в 1877 году, работавший в Германии британский физиолог Тьерри Вильям Прейер впервые (чисто теоретически, без какой-либо экспериментальной проверки) выдвинул идею о том, что во время бодрствования в организме накапливается некое гипотетическое вещество, которое он назвал «поногенным» (от греческого слова, означающего «нагрузка», «утомление»). Оно приводит к развитию сна и разрушается в его процессе. Прейер считал, что этим веществом могли быть креатинин

Глава 1. История сомнологии

или мочевая кислота. Первые попытки обнаружить накопление подобных веществ («гипнотоксинов») в организме лишенных сна животных-доноров и перенести их нормальным животным-реципиентам предприняли в начале минувшего столетия независимо друг от друга японский ученый Куниоми Исимори и французский Анри Пьерон. Похоже, однако, что это произошло именно под воздействием работ Манассеиной: оба исследователя ссылались на ее книгу и оба использовали в своих опытах собак, а также способы лишения сна, разработанные ею. Таким образом, главный вклад Манассеиной в психофизиологию связан с изучением сна. Большинство ссылок на ее работы, включая те, что содержатся в исследованиях тотальной депривации сна у человека и животных, выполненных во второй половине ХХ и в начале ХХI века, относятся к ее публикациям, посвященным сну. В сущности, она стала основателем экспериментальной сомнологии, и здесь приоритет русской науки является несомненным.

Где находится «центр сна»? Рождение современной сомнологии Несмотря на блестящие работы Марии Манассеи ной, в начале XX века мнение о сне как о важном процессе, заслуживающем изучения ничуть не меньше, чем бодрствование, все еще не стало общепризнанным.

Где находится «центр сна»? Рождение современной сомнологии

Вот, например, что писал в 1923 году русский физиолог Николай Яковлевич Пэрна в своей монографии «Сон и его значение»: «Из более примитивного и более общего состояния “жизни вообще” постепенно вырабатывается более сложное, но и более одностороннее состояние “жизни как координированной связи с окружающим”. Этот процесс выработки бодрствования происходил в течение всей биологической эволюции: чем выше организовано живое существо, тем совершеннее оно “умеет бодрствовать”; чем оно ниже на лестнице эволюции, тем оно больше приближается к состоянию полусна».

Константин фон Экономо — человек, опередивший свой век Однако события Первой мировой привлекли внимание к проблеме сна, и его пассивная природа была поставлена под сомнение. В конце войны весь мир поразила невиданная эпидемия таинственной болезни, с которой человечество не сталкивалось ни до, ни, к счастью, после того. Константин фон Экономо (рис. 11) — выдающийся невролог и нейроанатом. Греческий аристократ по происхождению, он родился в Румынии, но провел большую часть жизни в Вене. В 1917 году он работал врачом — специалистом по ранениям и травмам головы — в психиатрической клинике, переполненной ранеными военнослужащими. Как раз тогда в клинику поступило несколько гражданских лиц с различными

Глава 1. История сомнологии

неврологическими нарушениями, на которых персонал не обратил никакого внимания. Однако Экономо подметил общую черту в состоянии семи из этих больных — неудержимую сонливость — и заключил, что, несмотря на различия в симптомах, все они страдают от одного и того же ранее неизвестного заболевания, которое он назвал летаргическим энцефалитом (encephalitis letargica). В дальнейшем он описал еще 13 таких пациентов.

Рис. 11. Константин фон Экономо (1876–1931), выдающийся невролог и нейроанатом

Где находится «центр сна»? Рождение современной сомнологии

Заболевание это, известное также под названием «сонная болезнь фон Экономо», возникало как эпидемическое, порой в ограниченных коллективах. У больных отмечались высокая температура, нарушение сознания, зрительные расстройства, конвульсии и другие неврологические симптомы. Бóльшая часть пациентов, исследованных Экономо, страдала от непреодолимой сонливости, а меньшая — от бессонницы, невозможности уснуть. Фон Экономо выполнил посмертный анализ мозга жертв вирусного энцефалита и пришел к выводу, что «центр бодрствования», разрушение которого вирусом вызывало «сонную болезнь», расположен где-то на уровне соединения ствола и межуточного мозга, а «центр сна», разрушение которого вызывало инсомнию, — в переднем гипоталамусе. В дальнейшем он описал и промежуточную область в задне-латеральном гипоталамусе, при разрушении которой, по его мнению, возникали симптомы катаплексии (рис. 12). Итак, активная роль мозга в регуляции сна и бодр ствования была впервые выявлена в 1917 году. А спустя много десятилетий, в самом конце ХХ века, все открытия Экономо (включая обнаруженные им в мозге человека особые, ранее неизвестные нервные клетки, названные нейронами фон Экономо; см. далее) были блестяще подтверждены. Сегодня мы знаем, что через ростральную часть ствола проходят оба потока активирующих кору импульсов, что в переднем гипоталамусе локализуется ГАМК-ергический центр медленного сна, а в срединной его части расположены орексинергические нейроны, ответственные за правильное включение центра быстрого сна.

Глава 1. История сомнологии

Источник: Saper C. B., Scammell T. E., Lu J. Hypothalamic regulation of sleep and circadian rhythms // Nature, 2005. 437. 1257–1263.

Рис. 12. Рисунок фон Экономо, 1917 год. Разрушения в области среднего мозга и заднего гипоталамуса (диагональная штриховка) вызывают избыточную сонливость. Разрушения же в области базальных структур переднего мозга и переднего гипоталамуса (горизонтальная штриховка) вызывают, наоборот, глубокую бессонницу. Экономо также отметил, что разрушения между двумя вышеуказанными областями (отмечено стрелкой), включающие латеральный гипоталамус, вызывают катаплексию/нарколепсию

Вальтер Рудольф Гесс: эксперименты на кошках В 1924 году швейцарский физиолог Вальтер Рудольф Гесс (рис. 13), проводя опыты по электрической стимуляции таламуса и гипоталамуса, подтвердил предположение Константина фон Экономо. В этих экспериментах раздражение таламуса слабым током

Где находится «центр сна»? Рождение современной сомнологии

вызывало у кошки сон, а более сильным — возбуждение. За свою работу Гесс был удостоен Нобелевской премии в 1949 году.

Рис. 13. Вальтер Р. Гесс (1881–1973), лауреат Нобелевской премии по физиологии

Натаниэль Клейтман, не оценивший собственное открытие Среди пионеров изучения сна в доэлектроэнцефалографическую эру необходимо отметить Натаниэля Клейтмана (рис. 14), уроженца Кишинева, волею

Глава 1. История сомнологии

Источник: Brown C. The Stubborn Scientist Who Unraveled a Mystery of the Night / Smithsonian, 2003. 34 (7). 92

Рис. 14. Натаниэль Клейтман (1895–1999), крупнейший сомнолог первой половины ХХ века

судьбы оказавшегося в США в годы Первой мировой войны. Клейтман увлекся проблемой сна в то время, когда эта тема, кажется, еще никого не интересовала, и стал крупнейшим сомнологом первой половины ХХ века — именно он открыл REM-сон (сон

Где находится «центр сна»? Рождение современной сомнологии

с быстрыми движениями глаз). В 1995 году на ежегодной конференции Американского общества по изучению сна отмечалось столетие со дня его рождения. Это событие стало небывалым в истории науки, потому что на чествовании присутствовал сам юбиляр! Натаниэль Клейтман еще в гимназии проявил способности к математике и естественным наукам. Решив стать врачом, он поступил на медицинский факультет университета в Бейруте, который в то время был частью Османской империи. Однако успел проучиться там всего год: началась Первая мировая война, Турция выступила на стороне Германии против государств Антанты, и Клейтман, как представитель враждебной страны, был интернирован. Вместе с ним в изоляции оказались и другие «нежелательные иностранцы», большинство из которых были американцами. Им на выручку пришел американский военный корабль, взявший на борт всех интернированных и доставивший их в гавань Нью-Йорка. Заплатив 25 долларов пошлины и подписав бумагу, в которой он обязался никогда больше не возвращаться в Бейрут, Клейтман сошел на берег американцем. Он изучал физиологию и психологию сначала в университете Нью-Йорка, а затем Чикаго и по окончании учебы был оставлен при кафедре психологии на низшей должности инструктора (приблизительно соответствующей нашему препаратору). На этой кафедре Клейтман проработал всю свою жизнь, пройдя путь до «полного профессора». Он увлекся психофизиологией сна и в 1920-е годы проводил опыты по лишению сна на самом себе, которые привлекли внимание Ивана Павлова!

Глава 1. История сомнологии

В 1936 году Клейтман опубликовал энциклопедическую по охвату проблемы монографию «Сон и бодрствование». В ней он впервые сформулировал концепцию, которую считал своим крупнейшим научным достижением, — о существовании так называемого основного цикла покоя — активности (basic rest-activity cycle, BRAC). Эта гипотеза намного опередила свое время. Она получила многочисленные подтверждения в исследованиях на людях и экспериментах на животных, проведенных в последние десятилетия, и сегодня является основой одного из наиболее плодотворных и бурно развивающихся направлений в психофизиологии — исследования внутрисуточных биоритмов человека. Сейчас можно считать доказанным, что, помимо 25-часового циркадианного, всю нашу жизнь пронизывает полуторачасовой диурнальный ритм, который днем определяет чередование сонливости и бодрости, голода и жажды, а ночью — смену медленного и быстрого сна. Однажды Клейтману попалась на глаза работа русских авторов М. П. Денисовой и Н. Л. Фигурина «Периодические явления во сне у детей», опубликованная во втором сборнике «Новое в рефлексологии и физиологии нервной системы» (1926). В ней описывались периодические эпизоды учащения дыхания и движений глазных яблок, сочетавшиеся со снижением общей двигательной активности, во сне у детей от двух месяцев до двух лет. Эта работа послужила отправной точкой для революционного открытия, совершенного четверть века спустя Клейтманом и его аспирантом Юджином Азеринским. Речь идет о сне с быстрыми

Где находится «центр сна»? Рождение современной сомнологии

движениями глаз (REM-sleep; он же парадоксальный, быстрый, активированный, ромбэнцефалический, десинхронизированный сон, сон со сновидениями и пр.). Это открытие изменило все прежние представления о природе сна и, в сущности, положило начало по длинно научному подходу к проблеме. Сам Клейтман, однако, так не считал, преуменьшая значение собственного открытия. Это явствует из второго издания его книги (1963), которое он подготовил после выхода на пенсию в 1959 году, завершив, таким образом, свою научную карьеру. Согласно точке зрения Клейтмана и некоторых его сторонников, сон — это единый процесс, а фаза быстрого сна является лишь отражением периодического «вторжения» механизмов бодрствования «внутрь» процесса сна. Недаром Клейтман и Азеринский назвали это состояние Stage-1-REM (стадия засыпания (дремоты) с быстрыми движениями глаз), воспринимая его как переходное между бодрствованием и сном. Как писал в одной из своих статей Мишель Жуве, «над всеми американскими сомнологами довлели догматы психоанализа».

Иван Петрович Павлов: не собакой единой Великий Павлов (рис. 15) чрезвычайно интересовался проблемой сна и считал ее одной из ключевых в изучении высшей нервной деятельности. Общеизвестно его определение сна как «разлитого коркового торможения». После открытия быстрого (парадоксального)

Глава 1. История сомнологии

Рис. 15. Иван Петрович Павлов (1849–1936), великий русский ученый, лауреат Нобелевской премии по физиологии

сна, то есть сна со сновидениями, казалось, что павловская теория в этой части безнадежно устарела. Разумеется, мысль о разработке физиологии сновидений «и во сне не могла ему присниться», если уместно привести такой каламбур. Однако, рассматривая ме дленноволновой (медленный, ортодоксальный) сон, да

Где находится «центр сна»? Рождение современной сомнологии

и сон вообще, сейчас, в начале третьего тысячелетия, можно задаться вопросом: «А так ли уж неправ был Иван Петрович в своих представлениях о сне?» Разумеется, в ту, доэлектроэнцефалографическую эпоху эти представления могли быть лишь чисто интуитивными. Тем не менее достаточно вспомнить об открытиях последних лет (о мощной активации тормозных нейронов и выбросе их медиаторов — ГАМК, галанина и аденозина — при медленном сне: она начинается в локальных гипоталамических областях и постепенно распространяется по всему мозгу; о сильнейшей гиперполяризации, характерной для медленного сна как периода своеобразного функционального восстановления нейронов, и т. п.), чтобы убедиться в том, что интуиция на сей раз не подвела гениального ученого. В конце своей долгой жизни, в 1935 году, Павлов высказал следующую мысль: «Ясное дело, что наша дневная работа представляет сумму раздражений, которая обуславливает известную сумму истощения, и тогда эта сумма истощения, дошедшая до конца, и вызывает автоматически, внутренним гуморальным путем (выделено мной. — Авт.), тормозное состояние, сопровождаемое сном». Эту формулировку можно назвать пророческой — она звучит вполне актуально и в наши дни.

Николай Рожанский: как спится птицам В ХХ веке в России и СССР пионером в изучении физиологии сна был ученик Ивана Петровича Павлова, основатель Ростовской школы физиологов Николай Аполлинариевич Рожанский (рис. 16). В 1913 году

Глава 1. История сомнологии

он защитил в Санкт-Петербурге диссертацию «Материалы к физиологии сна». В этой работе, выполненной на основе экспериментов на собаках, и в дальнейших публикациях он высказал новое представление о бодрствовании и сне как о сложнейших биологических рефлексах «с эффектом либо разлитого понижения порогов раздражения при бодрствовании, либо разлитого торможения, то есть повышения порогов раздражения, в сонном состоянии».

Рис. 16. Николай Аполлинариевич Рожанский (1884–1957), основатель Ростовской физиологической школы, и его установка для записи актограммы суточной активности голубя: а — клетка (для птиц); б — съемная кормушка; в — пружина, поддерживающая подвижную сторону клетки; г — баллон, воспринимающий переменное давление, вызываемое движением животного; д — опорные призмы, обеспечивающие подвижность свободного края клетки; е — капсула, регистрирующая движение рычажка; ж — переменное давление в баллоне. А — суточная актограмма бесполушарного голубя при нормальной смене суточной освещенности; Б — суточная актограмма того же голубя при непрерывном искусственном освещении. Нижняя линия — время в часах (из работы сотрудника Рожанского Р. А. Лемкуля, 1935)

Открытие электроэнцефалографии

Рожанский также был первым среди ученых в изучении сна у птиц. На основе собственных экспериментов и работ своих сотрудников он пришел к выводу, что существуют отдельно центр сна и центр бодрствования, расположенные в подкорково-стволовой части мозга, так как эти рефлексы сохраняются и у бесполушарных птиц. Необходимо отметить также вклад академика Кон стантина Быкова, выполнившего в 1930-е годы (вместе с коллективом сотрудников) обширное, но, к сожалению, оставшееся неизвестным исследование последствий депривации сна у подопытных собак (эту забытую работу недавно обнаружил И. Н. Пигарев).

Открытие электроэнцефалографии Развитие сомнологии тормозило отсутствие метода, с помощью которого можно было изучать сон. Ведь о том, спит человек или нет, ученые могли судить лишь по косвенным признакам: позе, изменению частоты пульса и дыхания, температуре тела. А оценить глубину сна, не разбудив спящего, то есть не нарушив сон, было вообще невозможно. По той же причине состояние естественного сна ошибочно принимали за нечто сходное с гипнозом, комой, зимней и летней спячкой (гибернацией, торпором) и т. п. Основой для объективной регистрации сна и ключевым событием в истории всех нейронаук послужило

Глава 1. История сомнологии

Рис. 17. Ганс Бергер (1873–1941), изобретатель электроэнцефалографии

изобретение в 1928 году немецким психиатром Гансом Бергером метода регистрации биопотенциалов головного мозга — электроэнцефалографии (рис. 17). Эти потенциалы имеют столь малую амплитуду, что в то время их легко было спутать с артефактами (помехами), регистрируемыми примитивным оборудованием Бергера (рис. 18). Поэтому вначале его открытие восприняли с большим недоверием и признали только через несколько лет — после того как в 1934 году известные британские физиологи Эдгар Эдриан и Брайан Мэтьюс подтвердили его результаты. Различия в электроэнцефалографических ритмах бодрствующего и спящего человека впервые описал

Открытие электроэнцефалографии

Рис. 18. Гальванометр Бергера и первая запись альфа-ритма человека

все тот же Ганс Бергер. Это стало переломной точкой в развитии сомнологии. Объективное изучение сна заинтересовало группы ученых из Гарварда и Чикаго. В 1937–1939 годах был опубликован ряд статей, описывающих основные феномены сна, такие как сонные веретена и дельта-волны. В 1937 году А. Лумис, Е. Харви и Дж. Хобард первыми обратили внимание на непостоянство электрографической картины сна и в 1939 году создали первую классификацию стадий сна (см. далее). Много позднее (в 1976 году) важность объективного изучения дополнительно подтвердила Мэри Карскадон, которая впервые четко показала, что реальная продолжительность сна часто расходится с субъективными ощущениями пациентов.

Глава 1. История сомнологии

Рис. 19. Фредерик Бремер (1892–1982), бельгийский физиолог

Появление электроэнцефалографии позволило свершиться целому ряду открытий в изучении сна. В 1937 году Фредерик Бремер (рис. 19) в Брюсселе поставил знаменитые опыты на изолированном мозге. Он производил перерезку мозга кошки на уровне нижнего и верхнего отделов ствола и показал, что при перерезке на более низком уровне (когда связи между большей частью ствола и полушариями головного мозга остаются незатронутыми) сохраняется чередование картин сна и бодрствования, а на более высоком — мозг впадает в состояние глубокого сна.

Открытие электроэнцефалографии

Эти результаты явились важной вехой в понимании механизмов бодрствования, хотя и были ошибочно интерпретированы: изначально Бремер пришел к заключению, что мозг засыпает, поскольку снижается приток импульсов от органов чувств. Истинную причину наступления сна у кошек Бремера помогли объяснить опыты Моруцци и Мэгуна, выполненные уже после Второй мировой войны, в 1949 году (рис. 20). Они подтвердили, что переход от сна к бодрствованию проявляется десинхронизацией — сменой характера электрической активности мозга от высокоамплитудных низкочастотных ритмов глубокого сна к низкоамплитудным высокочастотным ритмам бодрствования. При этом обнаружилось, что десинхронизация запускается под воздействием

Рис. 20. Джузеппе Моруцци и Хорас Мэгун в Варшаве по возвращении с Московского международного коллоквиума по электроэнцефалографии и высшей нервной деятельности (1958)

Глава 1. История сомнологии

определенной структуры, расположенной в стволе головного мозга, — ретикулярной (сетчатой) формации. Далее выяснилось, что, хотя эта структура и активируется афферентными стимулами (идущими от органов чувств), при ее повреждении мозг переходит к непрерывному глубокому сну, как и было показано в работе Бремера. Так была открыта ретикулярная восходящая активирующая система — специальная структура, отвечающая за поддержание бодрствования (рис. 21). Вначале она считалась диффузной (более или менее равномерно распределенной по всему стволу мозга), но современная нейроанатомия описывает десяток конкретных скоплений тел нервных клеток, выделяющих различные химические передатчики. Эти нейронные кластеры — их можно назвать центрами бодрствования — находятся «внутри» системы восходящей активации и формируют ее основу.

Рис. 21. Ретикулярная формация ствола мозга (по Мэгуну и Моруцци, 1949)

Парадоксы парадоксального сна

Парадоксы парадоксального сна К середине XX века многим ученым казалось, что механизмы сна в основном уже разгаданы. О цикличности ночного сна они не догадывались, так как с целью экономии бумаги регистрация электроэнцефалограммы во время сна проводилась либо недолго в самом начале ночи, либо урывками несколько раз за ночь, каждый раз на протяжении нескольких минут. Да и перспектива бодрствовать всю ночь, регистрируя сон испытуемого или пациента, мало кого привлекала. Однако во второй половине столетия было совершено еще одно великое открытие в области сомнологии: была обнаружена (и в последующем интерпретирована как отдельное функциональное состояние) фаза быстрого, или парадоксального, сна. Как говорит наш коллега профессор Иван Пигарев: «Не столь уж важно, кто совершил то или иное открытие первым; гораздо важнее, кто совершил его последним!» Можно привести в качестве примера открытие Американского континента, которое, как теперь хорошо известно, происходило неоднократно и до, и после Колумба на протяжении веков. Последним в ряду «первооткрывателей» был Америго Веспуччи — в честь него эта часть света и названа… Эта аналогия относится и к истории открытия быстрого сна. Подобное состояние открывали неоднократно и у животных, и у людей. До наших дней дошло несколько имен таких донаучных «первооткрывателей»,

Глава 1. История сомнологии

интуитивно догадавшихся, что внутри сна есть особые периоды активации, которые у домашних животных сопровождаются выраженными мышечными подергиваниями, а у людей — переживанием ярких, эмоцио нально окрашенных сновидений. Кроме уже упоминавшихся древнеиндийских мудрецов, это римский поэт Лукреций (I век до н. э.), французский врач Жан Фернель (1554), итальянский натурфилософ Феличе Фонтана (1765) и др. Однако их разрозненные наблюдения оставались вне поля зрения широкой массы натурфилософов, врачей и вообще европейской читающей публики. Последние явно или неявно находились под влиянием аристотелевских представлений о сне как о маргинальном и пассивном состоянии. Особую роль в открытии быстрого сна в ХХ веке сыграли советские исследователи М. П. Денисова и Н. Л. Фигурин, которые в 1926 году в статье «Перио дические явления во сне у детей», опубликованной во втором сборнике «Новое в рефлексологии и физиологии нервной системы», впервые описали возникновение эпизодов движений глазных яблок каждые 50 минут, сопровождающихся учащением дыхания и сниженной общей двигательной активностью, у детей в возрасте от двух месяцев до двух лет. Я уже упоминал, что именно эта работа очень заинтересовала профессора физиологии Чикагского университета Натаниэля Клейтмана, родным языком которого был русский. Клейтман упомянул ее в своей энциклопедической монографии «Сон и бодрствование» (1939), а через много лет, в начале 1950-х годов, уже после появления первых электроэнцефалографов, поручил

Парадоксы парадоксального сна

Источник: Brown C. The Stubborn Scientist Who Unraveled a Mystery of the Night / Smithsonian, 2003. 34 (7). 92

своему аспиранту Юджину Азеринскому1 (рис. 22) проверить эти данные.

Рис. 22. Юджин Азеринский (1921–1998), открывший REM-сон 1

О жизни и творчестве Евгения (Юджина) Азеринского см. статью «Первооткрыватель Р.Е.М.»: http://naturewonder.livejournal.com/209914.html.

Глава 1. История сомнологии

Азеринский вначале пытался зарегистрировать движения глаз у собственного сына с помощью кино камеры, но ее стрекотание мешало мальчику спать. Тогда он разработал новый метод для регистрации движений глаз — электроокулографию (ЭОГ), и с его помощью исследовал ночной сон у детей и взрослых. Создание этого метода позволило Азеринскому и Клейтману отделить быстрые движения глаз от медленных, присущих засыпанию1. В основе их исследования лежала гипотеза Клейтмана о том, что движения глаз помогут отличить поверхностный сон от глубокого. В рамках сформулированной гипотезы Азеринский и Клейтман интерпретировали полученные результаты в своей знаменитой статье, вышедшей в свет в журнале Science в 1953 году (рис. 23). Однако это еще не было открытием нового состоя ния — лишь обнаружением периодически возникающих у некоторых испытуемых (не было даже ясно, у всех ли!) вспышек необычных движений глаз во время ночного сна. Открытие быстрого сна (REM sleep) как такового произошло через несколько лет и связано с именем другого аспиранта Клейтмана — Уильяма 1

Характерно, что Клейтман, отличавшийся исключительной научной добросовестностью, вначале не поверил Азеринскому и заподозрил, что тот просто сговорился с сыном и «подгоняет» результаты под выдвинутую Клейтманом рабочую гипотезу! Он привел в лабораторию свою дочь, записал у нее ЭЭГ и ЭОГ во время ночного сна (опять же урывками, так как довольно дорогую бумагу для электроэнцефалографа он покупал за собственные деньги) и убедился, что быстрые движения глаз действительно периодически появляются.

Рис. 23. Первая запись фазы сна с быстрыми движениями глаз у человека

Демента (рис. 24). Именно он впервые произвел регистрацию электроэнцефалограммы сна у 33 человек непрерывно в течение всей ночи. На основании более сотни таких регистраций Демент и Клейтман показали, что после засыпания электроэнцефалографические признаки постепенно изменяются в сторону глубокого сна, но примерно через час-полтора возникает первый эпизод сна с быстрыми движениями глаз. После этого такой цикл сна повторяется несколько раз в течение ночи, и длятся эти циклы в среднем

Источник: Aserinsky E., Kleitman N. Regularly Occurring Periods of Eye Motility, and Concomitant Phenomena, During Sleep // Science, 1953. 118 (3062). 273–274

Парадоксы парадоксального сна

Глава 1. История сомнологии

Источник: Brown C. The Stubborn Scientist Who Unraveled a Mystery of the Night / Smithsonian, 2003. 34 (7). 92

Рис. 24. Уильям Демент (1928–2020), классик мировой сомнологии

90–100 минут. Продолжительность таких эпизодов и интенсивность быстрых движений глаз нарастают от вечера к утру. Таким образом, в этих ранних работах Демента и Клейтмана были уже описаны все основные характеристики ночного сна человека. За последу ющие полвека бурного развития сомнологии удалось

Парадоксы парадоксального сна

убедительно показать, что эти закономерности присущи абсолютно всем людям на Земле без единого исключения — независимо от возраста, пола, расы, индивидуальных физиологических и психологических характеристик. По признаку наличия движений глаз Клейтман, Азеринский и Демент расценили описанное ими состояние как поверхностный сон и назвали его stage-1-REM, то есть стадия дремоты с быстрыми движениями глаз. Азеринский, Демент и Клейтман также были первыми, кто связал сон с быстрыми движениями глаз и сновидения. На эту мысль их натолкнула нерегулярная частота дыхания и сердечного ритма, которую они наблюдали в этом состоянии. Для проверки своего предположения они будили испытуемых и расспрашивали, видели ли те сны. Оказалось, что если человека разбудить в состоянии сна с быстрыми движениями глаз, то он обычно описывал красочные, эмоционально насыщенные сюжетные истории. А при пробуждениях от сна без быстрых движений глаз такие отчеты были редкостью. Иногда испытуемые рассказывали о неярких, неэмоциональных видениях. По-видимому, первым, кто адекватно описал быстрый сон у подопытных животных, был Рудольф Клауэ, аспирант известного немецкого нейрофизиолога Алоиса Корнмюллера. Еще перед Второй мировой войной, в 1937 году, он опубликовал на немецком языке статью, в которой привел результаты исследований электрической активности головного мозга и мышц шеи в ходе естественного сна у подопытных кошек, полученные с помощью воткнутых в скальп игольчатых электродов. Клауэ описал две стадии сна, названные

Глава 1. История сомнологии

им «стадия 1» и «стадия 2». Стадия 1, или легкий сон, сопровождается медленными волнами в ЭЭГ и снижением мышечного тонуса. Стадия 2, или глубокий сон, сочетается с уплощенной ЭЭГ, исчезновением мышечного тонуса и подергиванием конечностей. Ничего не зная о работе Клауэ, советский нейрофизиолог Л. Р. Цкипуридзе (к сожалению, безвременно умерший), ученик академика Ивана Бериташвили, главы грузинской физиологической школы, опубликовал в 1950 году статью, в которой описал ЭЭГ во время естественного сна у ненаркотизированных под опытных кошек. Он наблюдал преобладание высоковольтных медленных волн, которые рассматривал как показатель процессов торможения в коре, во время глубокого сна. Однако, кроме периодов глубокого сна, он описал и эпизоды так называемого беспокойного сна, во время которых рисунок ЭЭГ был совсем другим. «Во время беспокойного сна характер электрической активности [коры головного мозга] в различных отделах коры различается, но иногда в обеих [регистрируемых] областях медленные электрические потенциалы исчезают и вместо них возникают быстрые», — писал он. Фактически Цкипуридзе был одним из первооткрывателей быстрого (парадоксального) сна у лабораторной кошки. Демент ничего не знал ни об экспериментах Клауэ, ни тем более о работе Цкипуридзе и не владел методикой вживления хронических внутримозговых электродов подопытным животным. Тем не менее он тоже попытался записать ЭЭГ кошки с помощью игольчатых электродов, воткнутых в скальп. Однако записать ЭЭГ у бодрствующей кошки таким методом

Парадоксы парадоксального сна

оказалось невозможно из-за мощной мышечной активности, «маскирующей» более слабую электрическую активность коры мозга. Но когда кошка засыпала, мышечная активность спадала и ЭЭГ становилась хорошо видна. Так Дементу удалось показать, что периоды уплощения ЭЭГ и «дергания» глазных яблок регулярно появляются во сне кошек и сочетаются с подергиваниями лап и вибрисс. Однако Демент не придал достаточного значения полному исчезновению электрической активности скелетных мышц (электромиограммы, ЭМГ) в этом состоянии и не смог правильно оценить пороги пробуждения у испытуемых и подопытных кошек, отчего продолжал считать открытую им стадию «легким», поверхностным сном. Они с Клейтманом также называли эту стадию «эмергентной» (внезапно возникающей) стадией 1, в отличие от «нисходящей» стадии 1, закономерно возникающей в начале сна1. 1

Вопрос о том, является быстрый сон «легким» или «глубоким», долго оставался нерешенным: одни исследования говорили о том, что пороги пробуждения в этом состоянии у людей и животных очень высоки, другие — что низки. Тщательные исследования структуры быстрого сна показали, что во время активации его фазических компонентов (быстрых движений глаз, подергиваний и пр.) пробудить человека или подопытное животное почти невозможно. Однако в паузы между вспышками таких компонентов (в так называемые тонические периоды) пороги пробуждения такие же, как в поверхностных стадиях медленного сна (стадия 2 у человека, стадия 1 у кошки). Таким образом, оказалось, что это состояние вообще нельзя рассматривать в терминах «глубины сна».

Глава 1. История сомнологии

Автор фото: В. В. Незговорова, 2005

Известны и некоторые другие авторы, описавшие эпизоды уплощения ЭЭГ во сне кошек, но расценившие их как периоды кратковременного пробуждения. Среди них — американский физиолог А. Дж. Дербишир с соавторами (1936) и, что более удивительно, группа швейцарских исследователей, включавшая сына Нобелевского лауреата Ральфа Гесса-младшего, а также будущего основателя и первого президента Европейского общества по изучению сна Вернера Кёллу (1953). Последним в ряду «первооткрывателей» быстрого сна был Мишель Жуве (рис. 25), и именно он наконец осознал необычайную важность этого открытия. Он первым понял, что сон с быстрыми движениями

Рис. 25. Мишель Жуве (1925–2017), выдающийся нейрофизиолог, крупнейший сомнолог второй половины ХХ века

Наперекор лысенковщине

глаз не просто одна из стадий обычного (медленноволнового) сна, а отдельное функциональное состояние, и сформировал современное представление о трех принципиально различных состояниях организма: ортодоксальном (обычном) сне, парадоксальном сне и бодрствовании. Парадоксальной Жуве назвал фазу сна с быстрыми движениями глаз потому, что она характеризуется парадоксальным сочетанием высочайшей активности мозга и полного расслабления скелетных мышц, представляя собой, по его мнению, как бы «активное бодрствование, направленное внутрь» (подробнее см. «Вместо послесловия. Мишель Жуве и его время»).

Наперекор лысенковщине. Советская и российская сомнология во второй половине ХХ и начале XXI века Выше я уже писал о блестящем начале российской и советской сомнологии в конце XIX и первой половине ХХ века, связанном с экспериментальными работами Марии Манассеиной, ее учителя Ивана Тарханова, Ивана Павлова и его учеников Николая Рожанского и Константина Быкова, открытием Денисовой и Фигурина, замечательной работой Цкипуридзе… Огромный ущерб был нанесен отечественной физиологии в результате победы догматиков,

Глава 1. История сомнологии

поддержанных Сталиным, на так называемой Павловской сессии двух академий наук в 1950 году, на которой ведущих советских ученых обвинили в том, что они «подпали под влияние буржуазной идеологии». Несмотря на это, в послесталинский период в десятках лабораторий в различных городах СССР развернулись фундаментальные исследования механизмов регуляции цикла «бодрствование — сон». Центрами изучения сна стали Москва, Ленинград, Ростов-на-Дону и Тбилиси. В Москве крупный невролог Николай Гращенков (1898–1965), член-корреспондент Академии наук (АН СССР) и академик Академии медицинских наук (АМН СССР), организовал Лабораторию по изучению нервных и гуморальных регуляций, которой после кончины основателя было присвоено его имя. Эта лаборатория была организована в системе АМН СССР, а в дальнейшем переведена в «большую» Академию с целью создания противовеса удушающему влиянию Павловской сессии, последствия которой продолжали ощущаться еще много лет после смерти Сталина. В этой лаборатории можно было свободно изучать и обсуждать такие вопросы, как физиология и патология лимбико-ретикулярного комплекса, роль гуморальной регуляции в физиологии и патологии центральной и периферической нервной системы и т. п., что в других физиологических учреждениях было тогда порой затруднительно. Ученики и сотрудники Николая Гращенкова — будущий академик РАМН Александр Вейн (1928–2003) и профессор Лев Латаш (1924–2002) — сыграли ведущую роль в процессе возрождения сомнологии. Именно

Наперекор лысенковщине

в лаборатории имени Н. И. Гращенкова в 1968 году впервые в СССР молодые ученые-медики Николай Яхно (ныне академик РАН, профессор ПМГМУ им. Сеченова), Вадим Ротенберг (ныне доктор медицинских наук, лектор в отставке Тель-Авивского университета, Израиль) и Лев Сумский (1945–2020, доктор медицинских наук, сотрудник НИИ скорой помощи имени Н. В. Склифосовского) в одном из старинных одноэтажных корпусов Боткинской больницы, в крошечном помещении, переоборудованном из ванной комнаты, провели непрерывные ночные регистрации полисомнограммы на восьмиканальном ламповом электроэнцефалографе «Альвар» (Франция) у здоровых испытуемых и неврологических больных. В дальнейшем группа сотрудников Вейна и Латаша с помощью новейшего по тем временам 17-канального транзисторного полиграфа «Нихон Коден» (Япония) провела обширное изучение нарушений сна при различных видах неврологической патологии: нарколепсии (так в то время называли все заболевания, сопровождающиеся избыточной дневной сонливостью), инсомнии (бессоннице), периодической спячке, сосудистых поражениях и опухолях мозга, диэнцефальном синдроме и пр. Так в нашей стране возникла клиническая сомнология — «медицина сна». Здесь же, в лаборатории имени Гращенкова АН СССР, зародилась физиология сна здорового человека — на испытуемых-добровольцах были проведены пионерские исследования обучения и состояния памяти во сне, субъективной оценки времени во сне, эффектов депривации сна и т. п., а также сна в условиях острого и хронического стресса.

Глава 1. История сомнологии

В лаборатории имени Гращенкова мною было выполнено и одно из первых экспериментальных исследований сна в нашей стране: проведена многочасовая непрерывная регистрация полисомнограммы параллельно с высокочувствительной записью колебаний температуры мозга у лабораторных крыс. В Ленинграде пионером современного изучения сна стал Александр Шеповальников — ныне здравству ющий и активно работающий сотрудник Института эволюционной физиологии и биохимии имени И. М. Сеченова РАН. В 1971 году он опубликовал первую на русском языке современную монографию по сну, само название которой — «Активность спящего мозга» — было революционным, отвергающим догматический подход с позиций «разлитого коркового торможения». Необходимо отметить и вклад Иды Кармановой (1925–2006), заведующей лабораторией эволюции сна и бодрствования того же института, автора нескольких монографий, две из которых были переведены на английский — «Эволюция сна» (1977) и «Физиология и патология цикла бодрствование — сон. Эволюционные аспекты» (1994) (последняя написана совместно с Г. А. Оганесяном), а также сборника стихов «Маски сна» (1991). Важную роль сыграли Наталья Моисеева (1924–2000), специалист по электроэнцефалографии человека, работавшая в Институте экспериментальной медицины АМН СССР, и биохимик Николай Демин (1911–1885), сотрудник Института физиологии имени И. П. Павлова АН СССР. Моисеева и Шеповальников организовали в 1972 году в Ленинграде международную конференцию по проблемам сна, на которой с докладами выступили крупнейшие

Наперекор лысенковщине

специалисты из Европы и США того времени — Мишель Жуве, Йен Освальд, Исмет Каракан и др. В Ростове-на-Дону исследования Николая Рожанского, о которых рассказывалось выше, продолжил его преемник Александр Борисович Коган (1912–1989) со своими многочисленными учениками. В частности, Коган, Леонид Фельдман и Валентин Гусатинский в 1970-х годах выполнили замечательную экспериментальную работу, когда у натурально спящей кошки с помощью миниатюрного дистанционно управляемого ковшика, заранее закрепленного на ее черепе, брали биопсию (крошечные фрагменты ткани) обнаженной коры головного мозга для последующего биохимического анализа — и кошка при этом не пробуждалась! Они обнаружили 30%-ное снижение уровня синтеза белков и РНК по сравнению со спокойным бодрствованием в медленном сне и 7%-ное повышение — в быстром. Это исследование было опубликовано в дву язычном журнале «Доклады Академии наук СССР» и неоднократно цитировалось зарубежными авторами, что в то время (да и сейчас!) было большой редкостью. Ученик Александра Когана и Леонида Фельдмана Алексей Буриков и его ученицы — Наталья Сунцова и Ольга Дергачева — были среди первооткрывателей нейронного центра сна в преоптической области переднего гипоталамуса кошек. Другой ученик Когана и Фельд мана — Евгений Вербицкий — внес значительный вклад в изучение влияния повышенной тревожности на сон человека и опубликовал первую на русском языке коллективную монографию на эту тему. Демин, Коган и Моисеева были соавторами монографии «Нейрофизиология и нейрохимия сна» (1978),

Глава 1. История сомнологии

одной из первых на эту тему в русскоязычной научной литературе. Разумеется, сомнология в то время страдала от тех же пороков, что и вся советская наука, — изоляции и бюрократизации. С одной стороны, лишь немногие исследования проводились на мировом уровне и носили подлинно новаторский характер; с другой — они имели недостаточный резонанс и зачастую оставались абсолютно неизвестными мировому научному сообществу. Так случилось, например, с вышеупомянутой пионерской работой тбилисского физиолога Цкипуридзе, который еще в 1950 году описал стадии «спокойного» и «беспокойного» сна по поведению кошек и их электроэнцефалограмме. После закрытия лаборатории имени Н. И. Гращенкова в 1973 году центром клинической сомнологии в СССР стала лаборатория Александра Вейна в Первом московском медицинском институте имени И. М. Сеченова, а центр экспериментальной сомнологии сформировался в Тбилиси, в Институте физиологии АН Грузинской ССР, в лаборатории под руководством академика АН ГCCР Тенгиза Ониани (1928–2012). Здесь был выполнен целый ряд прекрасных работ, опубликованных в серии коллективных монографий, выпущенных в Тбилиси в советское время на английском (!) языке. Достаточно упомянуть опыты по бесстрессорной депривации быстрого сна у кошки, осуществленной с помощью щекотания ее усов мягкой кисточкой! Результаты этих опытов опровергали доминировавшие в те годы и до сих пор еще не вполне преодоленные представления о роли быстрого сна в эмоциональных и мнестических (связанных

Наперекор лысенковщине

с памятью) процессах и полностью подтверждали наши собственные данные и данные группы голландских авторов. В 1985 году Тенгиз Ониани организовал симпозиум по проблемам сна в рамках проходившего в Тбилиси Всесоюзного съезда физиологов, а в 1988-м — международную конференцию по сомнологии, на которой с докладами наряду с советскими учеными выступили крупнейшие специалисты тех лет из Европы и США: Мишель Жуве, Уилс Вебб, Аллен Хобсон, Джералд Вогел и др. Тенгиз Несторович рассматривал успех этой конференции как предпосылку для проведения в Тбилиси Европейского конгресса по сну, но последовавший распад Советского Союза и дальнейшие события в Грузии поставили крест на его мечте… Биография этого замечательного ученого и человека была недавно написана его внуком, Тенгизом Онианимладшим, и опубликована в сборнике на английском языке, вышедшем к 85-летию Тенгиза Несторовича под редакцией его сына Нико. В последний раз мне довелось видеть Тенгиза Несторовича в 1991 году на очередном Европейском конгрессе по сну в Страсбурге; дальнейшие наши прямые контакты были прерваны… Тенгиз Несторович был блестящим нейрофизиологом-экспериментатором и необычайно приятным, дружелюбным человеком. После него отечественная фундаментальная сомнология не смогла получить столь же сильного и влиятельного лидера, и это является одной из причин ее недостаточного развития в нашей стране. Мы были в очень хороших, дружеских отношениях также со всеми сотрудниками его

Глава 1. История сомнологии

лаборатории, и я храню самые лучшие воспоминания о тех счастливых и плодотворных годах, когда все мы были молоды, жили и работали в одной стране и говорили на одном языке. Хотелось бы надеяться, что следующие поколения исследователей сна вновь восстановят наши добрые отношения и наша дружба и сотрудничество продолжатся в ХХI веке. Крупнейшим вкладом послевоенной отечественной сомнологии в мировую науку явилось открытие в начале 1970-х годов группой ученых из Института эволюционной морфологии и экологии животных имени А. Н. Северцова АН СССР (ныне — ИПЭЭ РАН) под руководством Льва Мухаметова однополушарного сна у дельфинов (см. далее). В 1990-е годы, после распада СССР и катастрофического (в десятки раз) сокращения финансирования фундаментальных исследований в России, почти все экспериментальные работы в области сомнологии были постепенно свернуты, прекратилась научная смена поколений, молодежь ушла из науки в другие сферы деятельности или выехала на работу за рубеж. Во многих ведущих лабораториях мира, изучающих внутрисуточные ритмы и регуляцию цикла «сон — бодрствование», стали успешно работать молодые специалисты из бывшего СССР (России, Украины, Белоруссии, Грузии, Армении). При этом многие российские исследователи рассматривали свое пребывание за рубежом как временное и были готовы вернуться на Родину, если будут воссозданы приемлемые условия для жизни и работы. Героические и беспрецедентные усилия, предпринятые Джорджем Соросом по спасению «чистой»

Наперекор лысенковщине

науки в России, имели, к сожалению, лишь кратковременный эффект: финансировавшийся им Международный научный фонд прекратил деятельность уже через 2,5 года после своей организации. Не оказали существенного влияния и работавшие в России другие международные фонды, такие как ИНТАС и CRDF, поскольку средства, которыми они располагали, были незначительны, а спектр исследований, которые они призваны поддерживать, — весьма широк. В результате в 1990-е годы лишь несколько энтузиастов в Москве, Санкт-Петербурге и Ростове-на-Дону проводили экспериментальные исследования в области сомнологии. Медицинские аспекты сомнологии тем не менее продолжали успешно разрабатываться. Ведь медицина, в отличие от фундаментальной науки, сама находит внебюджетные источники своего финансирования. Важнейшую роль в деле сохранения и развития медицины сна в России сыграл уже упоминавшийся крупнейший невролог и сомнолог, академик РАМН Александр Вейн. При его участии в различных городах России возникли новые клинические центры по нарушениям сна. Вейн инициировал всероссийские конференции «Актуальные проблемы сомнологии», которые проводились каждые два года и продолжают проводиться после его кончины. В 2000-е годы в политике и экономике нашей страны стали происходить положительные сдвиги, которые способствовали выходу из тупиковой ситуации в российской науке, и в фундаментальной сомнологии также наметилось некоторое оживление. В 1997 году Иван Николаевич Пигарев, сотрудник Института проблем передачи информации имени

Глава 1. История сомнологии

А. А. Харкевича РАН, работавший тогда в Германии, опубликовал в одном международном журнале небольшую статью (совместно с немецким и американским коллегами) о том, что в опытах на обезьянах ими были обнаружены периоды асинхронного развития медленного сна в разных отделах коры одного и того же полушария. Длительное выполнение монотонной двигательной задачи приводило к «засыпанию» зрительной коры, что отмечалось по активности нейронов, в то время как рука обезьяны продолжала выполнять движения, демонстрируя активность моторной коры. В дальнейшем сходные результаты, полученные и другими группами в опытах на крысах, привели к формированию понятия «локального сна» у наземных млекопитающих, что значительно обогатило представления о механизмах сна. По мнению некоторых авторов, однополушарный медленный сон дельфинов является неким «предельным вариантом» локального сна, распространившегося на целое полушарие, характерного также и для наземных млекопитающих и некоторых видов птиц. Однако являются ли эти феномены аналогичными (сходными по внешним проявлениям) или гомологичными (сходными по механизмам), остается неизвестным и служит предметом текущих исследований. Ивану Пигареву принадлежит еще одно замечательное открытие: в 1994 году в опытах на кошках он показал, что нейроны первичной зрительной коры, которые во время бодрствования животного отвечают только на определенные визуальные стимулы, при засыпании начинают отвечать на сигналы, приходящие от внутренних органов — желудка и кишечника.

Наперекор лысенковщине

Дальнейшая разработка этой проблемы привела Пигарева к созданию так называемой висцеральной теории сна, значительно обогатившей существующие представления о функции сна. В настоящее время мировая наука переживает по длинную революцию в области молекулярной биологии и генетики. Внедрение новых методов породило целый каскад блестящих открытий в области нейронаук, в том числе в сомнологии. Будем надеяться, что и в нашей стране и экспериментальная, и клиническая сомнология продолжат существовать, развиваться и вызывать значительный интерес у молодежи. Как я упоминал в начале главы, идея о трех формах существования души: бодрствовании, спокойном сне и сне со сновидениями (в современных терминах это бодрствование, ме дленная и быстрая фазы сна) — впервые, видимо, прозвучала в Упанишадах и Ведах, древнеиндийских эпосах, созданных, как полагают, более трех тысяч лет назад. Однако то, что казалось естественным восточным мудрецам, оставалось неизвестным и чуждым европейской натурфилософии вследствие изолированного развития цивилизаций в те далекие времена. Начиная с Аристотеля, сон рассматривали как некое маргинальное состояние, пограничное между жизнью и смертью, а наличие сновидений — лишь как признак недостаточно глубокого сна. Таких представлений придерживались и Зигмунд Фрейд (1856–1939), который писал об охранительной роли сновидений, препятствующих преждевременному пробуждению, и Иван Павлов, выдвинувший гипотезу разлитого коркового торможения, и даже Натаниэль Клейтман — крупнейший сомнолог первой половины минувшего века. Поэтому

Глава 1. История сомнологии

гипотеза Манассеиной о том, что мозговой «субстрат бессознательного» сохраняет свою активность во сне, намного опередила свое время. По-видимому, именно Манассеина сделала первый шаг к созданию новой научной парадигмы о трех состояниях сознания, которая получила свое окончательное завершение в работах крупнейшего сомнолога второй половины ХХ века — французского нейрофизиолога и невролога Мишеля Жуве, утверждавшего: «Я сплю, я вижу сны — следовательно, я существую!» — и более того: «Я должен спать и видеть сны, дабы существовать!»

Глава 2

Когда возник сон

Глава 2. Когда возник сон

Снотворные действуют даже на примитивных животных Эволюция сна — тема чрезвычайно интересная, ведь для того, чтобы понять, зачем нам нужен сон, надо выяснить, когда он возник и как развивался. У беспозвоночных и холоднокровных позвоночных периоды покоя монотонные, и ничего похожего на сложный, циклический характер сна млекопитающих и птиц у них нет. Поэтому долгое время считалось, что признаки, о которых я расскажу далее (циклы, фазы и стадии сна), характерны только для теплокровных, а у холоднокровных позвоночных состояние покоя не имеет аналогий со сном млекопитающих, включая человека. Но в 80-е годы ХХ века ученые выявили, что монотонные состояния покоя у холоднокровных позвоночных и беспозвоночных по некоторым показателям очень похожи на медленный сон человека. Причем даже у таких примитивных, как кольчатый червь Caenorhabditis elegans (см. рис. 2). Этот червь — любимая модель молекулярных нейробиологов, так как он обладает очень простой нервной системой, состоящей всего из 302 нейронов. Все они пронумерованы, все связи между ними известны и тщательно изучены, поэтому по ним идеально изучать, как нейроны управляют простыми формами поведения. Уже в XXI веке было обнаружено, что личинки этого червя перед каждой линькой (всего их четыре) впадают в состояние под названием «летаргус»,

Снотворные действуют даже на примитивных животных

очень похожее на медленный сон человека — особенно по генам, которые экспрессируются (работают) в этот 2–4-часовой период. Такие же исследования проводили с другими примитивными животными: мухой дрозофилой и рыбкой-зеброй, которые также являются любимыми моделями биологов. Оказалось, что, как ни странно, у этих сравнительно примитивных организмов в состоянии покоя (которое, видимо, характерно для всех животных) наблюдается много сходного с медленным сном человека. Во-первых, это состояние постепенно углубляется, и повышается порог «пробуждения». Во-вторых, если вы лишаете их этого состояния, у них возникает «отдача», как у млекопитающих, — то есть восстановительный, избыточный «сон». Они принимают соответствующие позы — к примеру, крылышки у мушки, по мере того как она погружается во все более глубокое состояние покоя, опускаются все ниже и ниже. И в-третьих, самое удивительное — реакция на фармпрепараты. Выяснилось, что эти примитивные существа реагируют на них точно так же, как и мы с вами: снотворное удлиняет их периоды покоя, а кофеин укорачивает и повышает активность. Все это позволяет создать дешевые и эффективные тест-системы на плодовых мушках для анализа новых лекарственных средств. Как это работает? С одной стороны пробирки, в которую помещают мушку, расположен агар, которым она питается. Мушка ест агар и перемещается в сторону пробки, потом снова ест агар и снова перемещается в обратную сторону. Все движения регистрирует инфракрасный датчик. Если вы даете мушке

Глава 2. Когда возник сон

кофеин, она начинает перемещаться быстрее и чаще, если же снотворное — она перемещается медленнее и реже, реагирует не так активно. На основе таких тест-систем сегодня испытываются многие препараты, так как реакция примитивных животных похожа на реакцию млекопитающих, в том числе человека. Хотя общая структура мозга примитивных животных (если их вообще можно так называть!) совершенно другая, и внешние проявления совершенно иные, и определение сна к этим животным не подходит. Поэтому я и стараюсь в своих лекциях и публикациях не употреблять термины «сон» и «бодрствование» в отношении холоднокровных животных, используя слова «активность» и «покой». Все это привело ученых к выводу, что, по-видимому, медленный сон человека все же произошел от состоя ния покоя, свойственного примитивным организмам. Это, очевидно, очень древнее состояние, раз оно встречается даже у кольчатых червей. Значит, где-то на молекулярно-биологическом уровне заложена необходимость периодически как бы «перебрасывать» общий обмен с одного уровня на другой. Забегая вперед, скажу, что во время бодрствования млекопитающих одни гены активируются, а другие почему-то не могут активироваться, они молчат. Зато, когда мы переходим в состояние медленного сна, те гены, которые активировались при бодрствовании, молчат, а те, что молчали, начинают экспрессироваться, то есть работать. И почему-то работа тех и других генов должна быть разделена во времени. Например, к генам, которые работают в состоянии медленного

Загадка быстрого сна

сна и у человека, и у более примитивных животных, относятся те, что связаны с холестериновым обменом, который очень важен для нашего организма, так как, в частности, отвечает за формирование клеточных мембран. Все это очень древние механизмы, рожденные на заре эволюции.

Загадка быстрого сна Так сквозь туман незнания постепенно проступают смутные контуры будущей теории медленного сна. Мы наконец начинаем понимать, откуда он появился, как он реализуется и, может быть, для чего он нужен. Но совершенно непонятным остается эволюционное происхождение быстрого сна. Фазу быстрого сна невозможно обнаружить у холоднокровных животных. Правда, в самые последние годы за рубежом появилась пара статей о том, что исследователи якобы нашли какие-то признаки активированного сна во время состояния покоя у двух видов ящериц. Мне кажется очень сомнительным называть их аналогами быстрого сна. Но даже если и так, то возникает вопрос: откуда эти признаки взялись? Почему их нет у других холоднокровных? Скорее всего, речь все же идет не о фазе быстрого сна, а о коротких эпизодах пробуждения. До сих пор нет убедительных доказательств того, что быстрый, он же парадоксальный, сон мог появиться у холоднокровных позвоночных, особенно у беспозвоночных. Это тем более странно,

Глава 2. Когда возник сон

что по своим характеристикам быстрый сон — состояние очень древнее. Во-первых, структуры, которые его запускают, локализуются в самых древних — зад них — отделах головного мозга. Во-вторых, быстрый сон преобладает в раннем онтогенезе, когда каждое существо повторяет в той или иной степени формы, которые проходили его предки или его вид. Именно поэтому человеческий зародыш сначала похож на рыбу, потом у него отпадает хвост и т. д. Периоды, которые считаются предшественниками быстрого сна взрослых, начинаются еще у человеческого эмбриона во внутриутробном состоянии. У новорожденного ребенка половину общего времени сна занимает так называемый сон с подергиваниями, который можно считать предшественником быстрого сна взрослых. Постепенно в процентном отношении доля такого сна уменьшается и к двум-трем годам обычно достигает взрослых значений — примерно 20–25 % всего времени сна, то есть 1,5–2 часа за ночь. Кроме того, быстрый сон — такое странное состояние, во время которого исчезает терморегуляция и организм переходит в состояние пойкилотермии, как у холоднокровных животных. Если под утро вы стянете со спящего человека одеяло, температура его тела будет постепенно понижаться, пока не упадет до температуры комнаты или пока он не проснется. Все перечисленные признаки указывают на эволюционно очень древний характер быстрого сна. Казалось бы, он должен доминировать у примитивных животных, но его у них нет! Это величайшая загадка, которую, как я думаю, смогут решить следующие поколения нейрофизиологов и сомнологов в XXI веке.

Загадка быстрого сна

Но пока, повторюсь, природа быстрого сна совершенно непонятна. Получается, состояние, в котором мы с вами каждую ночь проводим по два часа, взялось неизвестно откуда и неизвестно зачем нужно! Логично было бы предположить, что оно появилось вместе с терморегуляцией. Теплокровность у животных позволила мозгу работать в периоды, когда тело находится в покое: температура тела не падает и мозг может продолжать что-то делать. И он действительно работает. В результате мозг теплокровных гораздо лучше организован и их поведение намного сложнее, ведь их головной мозг трудится круглые сутки и никогда не «отдыхает». А у холоднокровных тело остывает и нервная система выключается. Идея действительно хорошая, но она не объясняет, почему так происходит. Несколько лет назад, чтобы хотя бы логически объяснить, откуда взялся быстрый сон, я сформулировал такую гипотезу: быстрый сон произошел из состояния бодрствования пойкилотермных (холоднокровных) животных, а ме дленный сон — из их состояния покоя. Это согласуется с одной из идей Мишеля Жуве, которая заключается в следующем. Известно, что некоторые элементы поведения являются врожденными. У человека это выражено слабо: новорожденный ребенок ничего не умеет, его нужно всему учить. Но у многих животных есть навыки, которыми, к примеру, котенок или щенок владеют уже при рождении. Особенно зрелыми появляются на свет детеныши копытных животных: они умеют сосать и сразу бегут за матерью. То есть существуют целые поведенческие цепочки, которые исходно заложены

Глава 2. Когда возник сон

в мозге и при рождении просто реализуются. Таким образом, у млекопитающих и птиц есть элементы и врожденного, и приобретенного поведения. Поведение же холоднокровных животных в гораздо большей степени (порой практически полностью) завязано на врожденных формах: в их головном мозге будто «зашиты» программы, которым животное следует. В связи с этим я часто привожу поразительный случай, описанный зоологами: как туземцы ловят крокодила. Он выползает из реки через камыши и обратно обязательно ползет по той же дорожке, которую проторил, — такая программа заложена у него в мозгах. Туземцы втыкают в эту дорожку нож острием вверх. Итак, крокодил ползет к реке и распарывает себя целиком! То есть он не способен решить задачку, с которой справилась бы любая мышь: увидев нож, она просто обошла бы его. Для любого теплокровного животного это элементарно. Но не для холоднокровных позвоночных, хотя крокодилы считаются самыми высокоорганизованными среди них. У крокодилов много морфологических и физиологических черт, которые доказывают, что они находятся на переходной ступени между рептилиями и более высокоорганизованными животными. Однако этот пример демонстрирует, что все холоднокровные твари крайне примитивны, в их поведении нет никакой гибкости. А у нас с вами очень гибкое поведение и врожденных форм поведения практически нет. Наши инстинкты существуют на уровне «драйва»: ребенок чувствует, что чего-то хочет, но не знает, как это реализовать, — его должны научить родители. И в силу этого человек может подстроиться ко всему: и в космос летать, к чему

Загадка быстрого сна

эволюция его никак не приспособила, и в горы лазить, и под водой плавать. У него практически отсутствуют жесткие, «зашитые» программы. Как реализуется этот наш «драйв» — неясные внутренние потребности? Когда ребенок плачет, он зачастую сам не знает, чего хочет — спать или есть. Нечто подобное случается и в переходном возрасте, когда подростки чувствуют некое томление, они не понимают, что с ними происходит, их настроение часто меняется. Это типичное человеческое поведение, которое показывает, что в нас тоже живут инстинкты, но они глубоко запрятаны. Так как же они реализуются? Если основы врожденного поведения закодированы в генах, как они переходят из наследственной памяти в нейрологическую — память нервной системы? Жуве предположил, что этот переход из каких-то генных механизмов в нейрологическую память происходит во время быстрого сна. И в этом — главная функция быстрого сна. Жуве даже написал несколько художественных произведений, которые мне удалось перевести и опубликовать. В своих книгах: в романе «Замок снов» и повести «Похититель снов» — он в увлекательной форме, популярно, доступно для неспециалистов попытался изложить свои идеи. Но вернемся к моей гипотезе. Я предположил, что гибкие формы поведения млекопитающих, связанные с обучением в состоянии бодрствования, — новое приобретение эволюции. Старая же, более «автоматизированная» форма активности, которая была до того, как появилось сознание, не исчезла совсем, а просто трансформировалась и реализуется во время быстрого сна, когда древние формы поведения переходят

Глава 2. Когда возник сон

в память мозга. По крайней мере, частично состояние активности наших примитивных предков является предшественником быстрого сна млекопитающих. Это, конечно, пока только умозрительная гипотеза. Но она позволяет понять, откуда появился быстрый сон. Хотя пока и нет никаких соображений, как ее можно было бы проверить. Таким образом, эволюционное происхождение сна пока что остается загадочным, но, скорее всего, медленный сон произошел из состояния покоя наших холоднокровных предков. Природа же быстрого сна совсем неясна. И по моей гипотезе, он произошел из состояния активности этих же предков. А наше состояние сознательного бодрствования — новое приобретение эволюции.

Хорошо и плохо спящие звери Интересная тема — экология сна. Многочисленными исследованиями было доказано, что сон жизненно необходим. При этом чаще всего ссылаются на замечательные опыты Манассеиной на щенках (о них я рассказывал в первой главе). Оказалось, что без сна щенки погибают уже через несколько дней — гораздо быстрее, чем из-за лишения пищи. Исследовательница пришла к выводу, что сон важнее, чем пища. И что он делает в нашем организме что-то очень важное. Но что? Тогда было непонятно, не совсем понятно и до сих пор.

Хорошо и плохо спящие звери

Причем жизненно необходимы обе формы сна, раз уж они появились у млекопитающих. Значит, они должны реализовывать себя в любых условиях. Но все мы понимаем, что эти условия могут быть разными. Например, одно животное, чтобы поспать, залезает в глубокую нору, где чувствует себя в безопасности. Другие животные, те же крупные хищники, вообще никого не боятся, поэтому спят где хотят. А есть и такие животные, которые очень боятся — скажем, копытные, являющиеся жертвами хищников. Или мелкие грызуны, которые не зарываются в глубокие норы. Или обезьяны павианы, которые живут в африканской саванне и ночуют на одиноких деревьях. Спящий на ветке павиан прекрасно виден на фоне ночного неба и служит легкой добычей для леопарда. Хотя и среди обезьян есть виды, которые, прячась в гуще листвы, не боятся никого (кроме, кажется, змей). Как реализовать сон в условиях, когда тебя могут съесть? И зачем тогда он вообще нужен? Во-первых, понятно, что, если такое состояние, в котором тебя могут съесть, сохранилось в процессе эволюции, значит, оно дает какие-то более существенные преимущества для выживания, чем риск погибнуть в зубах хищника. Это очень важно. В чем заключаются эти преимущества, неизвестно, но этот тезис никем не оспаривается. Во-вторых, интересно, как животные адаптируются к этим условиям. Многочисленные исследования поведения животных не дают ответа на этот вопрос. Мы ведь не можем определить, спит животное или нет, какова структура его сна, тем более что есть множество «обманчивых» феноменов. Например,

Глава 2. Когда возник сон

в лаборатории, где я работал, исследовали тюленей, которые выползают на лед северных морей, особенно малышей; это, по сути, комок жира, лежащий возле лунки, но при первом же появлении опасности, того же белого медведя, он тут же ныряет в лунку. Итак, детеныш дни напролет лежит на льду, мать к нему подплывает, кормит и снова уплывает; он неподвижен, и глаза у него зачастую закрыты. Все зоологи думали, что щенки тюленей целый день спят, — так и писали в своих трудах. Но когда мои коллеги поставили детенышам электроды и записали полисомнограммы, оказалось, что они вовсе не спят. Сон у них очень короткий — не больше 15 % времени. Они просто лежат с закрытыми или открытыми глазами. Процент быстрого сна у них довольно высок, но общее количество сна невелико, и они все время готовы нырнуть. Как видите, наблюдения за поведением животных и впрямь мало что дают, в отличие от полисомнографических записей. Полисомнографические наблюдения сложны, и до сих пор только несколько десятков видов млекопитающих и птиц изучены по-настоящему — так, как изучен сон человека или лабораторных животных: кошек, крыс, мышей. Тем не менее эти данные показали, что если животное не боится быть съеденным во сне, то оно обычно много спит и у него высокий процент быстрого сна. К таким животным относятся норные, например кроты, которые забираются в глубокие норы под землей. Или животные, которые могут залезть высоко на дерево, на тонкую ветку, где их никто не достанет. Или крупные хищники. Кроме того, было доказано, что животные в зоопарке спят гораздо

Хорошо и плохо спящие звери

больше, чем в природе, ведь там им нечего бояться, они адаптированы к комфортным условиям. Но интереснее всего, как адаптированы ко сну копытные животные, которые чувствуют себя в постоянной опасности. Специальные исследования, которые проводились на домашних копытных: осле, лошади, овце, козе — и двух-трех видах диких, показали, что спят они очень мало и доля быстрого сна у них тоже очень мала, а адаптации ко сну имеют разные формы. Любопытно, что лошадь, пасущаяся в поле, может поспать и днем, и ночью. В табуне всегда есть сторожевые животные, которые занимают позиции по краям и наблюдают за ситуацией, потом они меняются. На ногах у лошади имеются мышцы-защелки, которые позволяют ей спать стоя — однако это касается только медленного сна. Во время быстрого сна даже эти животные должны лечь. Это происходит под утро. И вся суточная «квота» быстрого сна — примерно 30–40 минут — «выплескивается» сразу. Потом лошадь встает, и дальше у нее вновь наступает медленный сон. Жвачные, те же коровы, во время медленного сна продолжают жевать. Прекращается жвачка только в самой глубокой стадии медленного сна перед переходом к быстрому сну. В фазе быстрого сна корова обязательно ложится, и никакой жвачки в это время нет. Быстрый сон тоже короткий — 30–40 минут подряд. Тем не менее у животных — даже у тех, которые живут в экстремальных условиях, когда их могут съесть в любой момент, — имеются обе фазы сна. Недавно мой коллега Олег Лямин вместе с группой

Глава 2. Когда возник сон

ученых из Америки и Африки провел замечательное исследование: впервые в истории удалось изучить сон слона, живущего в естественных условиях. Работа была опубликована в одном из ведущих научных журналов. Ход исследования был тщательно продуман. Сначала ученые хотели ввести слону электроды, но выяснилось, что это невозможно, так как вся голова слона покрыта сетью мелких вен, которые идут от хобота, и нигде нельзя разрезать кожу, не вызвав серьезного кровотечения. Тогда было решено использовать датчик движений — очень чувствительный акселерометр, в который встроен и навигатор. Для этого исследователи отловили двух слоних в стаде, одна из них была со слоненком. Слонихе дали наркоз; слоненок оставался неподалеку, а стадо ушло, испугавшись шума вертолета. В течение 20 минут животным под коротким общим наркозом ввели под кожу миниатюрные датчики, и затем обе слонихи, догнав стадо, гуляли с ним еще месяц. Потом их снова отловили, под легким наркозом за 10 минут извлекли датчики и отпустили. Для животных все прошло без осложнений, а ученые получили очень интересные данные. К сожалению, среди них не было показателей электроэнцефалографии, поэтому о структуре сна слонов, живущих на воле, пока можно судить только косвенно. Сон слона в зоопарке поведенчески изучен и многократно описан. Оказалось, что в природе слоны, боящиеся нападения львиных стай, спят гораздо меньше, причем урывками. Кроме того, они выставляют стражей по краям стада, а слонята находятся в самом его центре.

Дельфины не видят снов

Дельфины не видят снов Все перечисленные работы показывают, что даже в крайне неблагоприятных биологических условиях обе фазы сна присутствуют у всех млекопитающих и у исследованных птиц. Но самый интересный сюрприз поджидал ученых (а это были сотрудники нашего Института имени А. Н. Северцова РАН) в начале 1970-х годов, когда удалось изучить сон дельфина. Тогда об этом много писали в прессе. У зубатых китов, к числу которых принадлежат и дельфины, нет явных врагов. Считается, что косатки могут иногда нападать на дельфинов, но они водятся только в Тихом океане и у них есть и другая добыча. А дельфины, обитающие в Черном, Азовском, Белом морях, лишены естественных врагов. Живут дельфины в воде, но дышат воздухом. Самый страшный их враг, который выполняет функцию так называемого стабилизирующего отбора, чтобы популяция сохранялась активной и здоровой, — среда, в которой они живут. Без стабилизирующего отбора различные заболевания, мутации, патологии будут процветать, множиться, и популяция в результате погибнет. А стабилизиру ющий отбор уничтожает всех неполноценных особей еще на эмбриональной стадии или сразу после ро ждения. Во времена наших исследований на побережье Черного моря еще оставались небольшие участки, где нога человека ступала сравнительно редко. Такой участок был под Анапой, в запретной санитарной зоне, где располагалась наша станция. И часто на берегу мы находили скелеты дельфинят, которые родились, видимо, с каким-то изъяном, из-за чего и погибли.

Глава 2. Когда возник сон

Итак, регистрируя ЭЭГ дельфинов, мы обнаружили, что медленный сон у них «распадается» по полушариям: сначала отсыпается одно полушарие, демонстрирует несколько периодов глубокого медленного сна, потом несколько периодов медленного сна наблюдается в другом полушарии (рис. 26). При этом в лаборатории было изучено несколько видов дельфинов, включая перуанских речных дельфинов из Амазонии. При СССР там работала наша биостанция, которую позднее сожгли местные партизаны-маоисты, но советские ученые успели выполнить важные исследования. Потом живых дельфинов привезли самолетом в Москву, и некоторое время они жили в большом аквариуме на ВДНХ. Выяснилось, что организация сна у этих пресноводных дельфинов, довольно далеко отстоящих в эволюционном плане от морских сородичей, такая же: сначала засыпают оба полушария и проходит стадия легкого сна, после чего одно полушарие просыпается, а в другом сон углубляется и далее протекает только в этом полушарии. Правда, по поведению дельфинов это можно определить не всегда, потому что большие дельфины в бассейне обычно малоподвижны. Но есть мелкий дельфиназовка, который водится в Черном и Азовском морях. В бассейне он без остановки быстро плавает по кругу. И при этом у него может отмечаться и бодрствование, и медленный однополушарный сон, и легкий двуполушарный. Вот почему раньше, наблюдая за дельфинами, люди думали, что они вообще не спят. Это поразительное явление — однополушарный медленный сон — послужило основой целого направления в сомнологии, которое сегодня очень бурно развивается и исследует

Белуха

Рис. 26. Однополушарный медленный сон у дельфинов. Верхний ряд, слева направо: белуха, афалина и поперечный срез огромного мозга дельфина с мощной корой со множеством борозд и извилин. Средний ряд: электрическая активность (ЭЭГ) левого (сверху) и правого (снизу) полушарий, видны чередующиеся периоды сна. Нижний ряд: результат спектрального анализа ЭЭГ (дельта-ритм 1–3 Гц) у белухи (сверху) и крысы (снизу) в правом и левом полушариях. Видно межполушарное чередование вспышек волн, характерных для медленного сна, у дельфина, в отличие от крысы, у которой они возникают симметрично

Источник: Lyamin et al. Cetacean sleep: an unusual form of mammalian sleep // Neurosci. Biobehav. Rev., 2008, 32 (8). 1451–1484

Дельфины не видят снов

Глава 2. Когда возник сон

так называемый локальный сон. Его тщательно изучают, в том числе для того, чтобы понять, возможно ли ввести обычное животное или даже человека в такое состояние, когда одной половиной головы он будет спать, а другой — что-то делать. Думаю, такое невозможно: как только дельфин, который спит одним полушарием и при этом носится по воде, слышит даже легкий шлепок по поверхности, спящее полушарие тут же просыпается. То есть, для того чтобы животное реагировало, нужна активность обоих полушарий. Бодрствующее полушарие обеспечивает дельфину возможность выныривать, набирать воздух, потом снова нырять и при этом контролировать, что творится вокруг, ведь, пока спишь, может разыграться шторм, а дельфину ни в коем случае нельзя хлебнуть воды. Попадание воды в легкие через дыхало на макушке смертельно: у животного развивается инфекция и оно неизбежно погибает. Поэтому и необходим постоянный контроль окружающей среды. А его осуществляет, видимо, неспящее полушарие. Конечно, это не полноценное бодрствование, но оно позволяет дельфину высыпаться. Тогда же мы столкнулись еще с одной загадкой, до сих пор не решенной. Дело в том, что дельфины — единственный вид млекопитающих, у которого не удалось обнаружить быстрый сон. Да, дельфины не видят снов. Сегодня это общеизвестный факт, об этом рассказывают во многих дельфинариях мира — правда, не упоминая об открытии советских ученых. Интересно было бы посмотреть, какими рождаются дельфины, есть ли у новорожденных быстрый сон. Несколько лет назад Олег Лямин проводил исследование

Дельфины не видят снов

поведения зубатых китов — несколько месяцев в океа нариуме в Сан-Диего круглосуточно велась видео запись. Детеныша косатки снимали с самого момента его рождения. Ученые выяснили, что он все время плыл за матерью, не останавливаясь ни на секунду в течение нескольких недель. Когда мать уставала и останавливалась, детеныш начинал тыкать в нее носом и подгонять. Наблюдатели объяснили это тем, что малыш мерзнет, так как у него еще нет подкожного жира. Потом у него начали появляться все более и более длительные паузы в движении. Очевидно, во время такого движения детеныш может спать однополушарным медленным сном, но не быстрым. Значит, скорее всего, он уже рождается без активированного сна, который у него если и есть, то только в утробе. Со времени тех первых исследований прошло по чти полвека. В последние годы с помощью самой современной аппаратуры на нашей биостанции были вновь проведены исследования сна афалин и белух. Но даже они не позволили надежно зафиксировать состояние быстрого сна — сна со сновидениями— у дельфинов. Возможно, очень короткие периоды быстрого сна, буквально секундные, каким-то образом реализуются, потому что иногда у дельфинов все же отмечаются странные состояния, похожие на те, что наблюдаются во время быстрого сна у нас с вами и у других млекопитающих. Но подтвердить это до сих пор не удалось. Вот почему мы говорим, что у дельфинов нет сна со сновидениями. Вероятно, быстрый сон для них настолько опасен, что они каким-то образом «умудрились» остаться без него. Чем дельфин за это платит, мы не знаем. Но тут важно подчеркнуть, что

Глава 2. Когда возник сон

у зубатых китов очень плохая иммунная система, они подвержены различным заболеваниям. Может, это и есть плата? Ведь есть данные о том, что быстрый сон связан с нашей иммунной системой (об этом подробно рассказано в моей книге «Основы сомнологии», в главе про депривацию сна). Через несколько лет после первых работ с дельфинами, проведенных в нашей лаборатории, следующее поколение ученых обнаружило животное, которое в каком-то смысле стало даже более ценным подарком для сомнологов, чем дельфин. Это северный морской котик. Морских котиков доставили к нам на биостанцию самолетом с Дальнего Востока. Благодаря их изучению удалось получить поразительные результаты, которые, с одной стороны, подтвердили то, что мы узнали, исследуя дельфинов, а с другой — развили наши данные. Оказалось, что котики, которые принадлежат к группе ушастых тюленей (согласно современным данным, полученным после анализа генов, ушастые тюлени относятся к другой группе тюленей, нежели тюлени обыкновенные), могут спать и на суше, и в воде. Образ жизни у них такой, что часть сезона они проводят на берегу — на лежбищах, где размножаются. А осенью в погоне за косяками рыбы уходят в море, иногда очень далеко, и месяцами остаются в воде. Таким образом, это животное часть года спит на суше, а часть — в воде. Ученые смоделировали эту ситуацию: построили в бассейне помост, который может находиться над водой или под водой в зависимости от ее уровня. И выяснилось, что, когда котик спит в воде, сон у него такой же, как у дельфина, — однополушарный, а быстрый

Дельфины не видят снов

сон исчезает практически полностью, до секундных значений (рис. 27). Когда во время быстрого сна голова расслабленного котика падает в воду, он пускает пузыри и буквально через несколько мгновений просыпается. По данным, которые потом опубликовал Олег Лямин, у морских котиков сохраняется не более 1 % быстрого сна. Когда же котик спит на суше (в условиях лаборатории — на помосте), сон его такой же, как у обыкновенного млекопитающего: двуполушарный медленный и довольно продолжительные периоды быстрого. Причем специальные исследования показали, что потребность в быстром сне у котика исчезает, когда он часть сезона проводит в воде. Иными словами, когда после длительного пребывания в воде он выходит на сушу (на помост), у него не возникает феномена «отдачи», то есть восстановительного сна. Ему не нужно отсыпаться за период круглосуточного пребывания в воде. Получается, когда котик живет в воде, потребность в быстром сне у него пропадает, а потом возвращается! И вот что еще любопытно: если

Левое полушарие

Правое полушарие Время А

Время В

Рис. 27. Одновременная запись электрической активности обоих полушарий (ЭЭГ) у котика при сне в воде. Когда котик лежит на левом боку (время А), спит левое полушарие (большие медленные волны на ЭЭГ), а когда на правом (время В) — правое

Глава 2. Когда возник сон

предоставить животному выбор (где спать — в воде или на суше), оно, как правило, постарается залезть на помост. Но обе формы сна у него сочетаются и могут переходить одна в другую. Как это регулируется, как управляется, как все устроено в голове котика, совершенно непонятно и очень интересно. И поскольку котик более доступен, чем дельфин, с ним легче работать, есть надежда, что в ближайшие годы удастся возобновить эти исследования, ведь объект для ученых просто потрясающий! Что касается обыкновенных тюленей, то у них другая ситуация. Они могут долго оставаться под водой, в отличие от дельфинов и ушастых тюленей, которым требуется по крайней мере раз в несколько минут всплывать на поверхность, чтобы выдохнуть и вдохнуть. Перед сном тюлени делают серию глубоких вдохов-выдохов, после чего ныряют и в толще воды или на дне бассейна засыпают. Там у них проходит полный цикл сна, включая хорошо выраженные периоды быстрого сна со всеми компонентами в виде подергиваний, дрожания усов, быстрых движений глаз. Потом тюлени всплывают, чтобы продышаться, и снова уходят на глубину, где проходит еще один цикл сна. В наиболее критической ситуации, когда стоит вопрос жизни и смерти — дышать или не дышать, — эволюция выбрала следующий способ: медленный сон как бы «раздваивается», локализуясь то в одном полушарии, то в другом, а быстрый сон исчезает или нивелируется до ничтожных значений. Или, быть может, уходит в «глубину» мозга и не реализуется во внешних проявлениях.

Что снится утконосу?

Что снится утконосу? Структура сна, характерная для человека, встречается не только у водных млекопитающих, но и у всех плацентарных млекопитающих, а также у сумчатых. Обе фазы сна хорошо представлены, например, у опоссумов, живущих в Северной и Южной Америке. При этом у опоссума очень примитивный мозг — практически как у рептилии. Но даже такой примитивный мозг, в отличие от ящерицы, реализует нормальную структуру сна с высоким процентом быстрого сна. Не совсем ясно, каков сон у яйцекладущих млекопитающих — ехидны и утконоса. В частности, сон ехидны изучали три группы исследователей. В одной серии работ было продемонстрировано, что у нее, как и у дельфинов, нет быстрого сна. Другие авторы показали, что быстрый сон у нее есть. А третья группа ученых утверждала, что быстрый сон у ехидны вроде бы есть, но не такой, как у нас. При этом у утконоса, по данным исследовавших его ученых, очень велика доля сна с подергиваниями, который они считают аналогом быстрого сна (рис. 28, см. вклейку). Я посмотрел видео, запечатлевшее утконоса, и на одной из научных конференций спросил ученого из третьей группы (которая изучала сон и ехидны, и утконоса), уверен ли он, что это быстрый сон, а не бодрствование, на что получил ответ: «Если бы вы видели это вживую, то не сомневались бы». У птиц тоже обнаружены обе фазы сна, но есть некоторые особенности. К примеру, периоды быстрого сна у них очень короткие — гораздо короче, чем у млекопитающих. И засечь их непросто. Но они, вне всяких сомнений, есть. Олег Лямин изучает сон страусов,

100

Глава 2. Когда возник сон

чей мозг даже примитивнее, чем у кур, и при этом процент быстрого сна у них довольно высок. И это тоже подтверждает эволюционную древность данного состояния. В принципе, у птиц сон организован так же, как у человека: медленный сон постепенно углубляется, переходит в быстрый сон, потом начинается новый цикл. У дневных птиц все это происходит ночью, у ночных — днем. Мы не можем изучать сон, как те же палеонтологи, которые по костям животных выясняют, кто от кого произошел. Мы пытаемся понять, откуда что взялось, и делаем предположения, сравнивая ныне существующие, эволюционно более новые виды с более древними. Современная наука утверждает: и медленный, и быстрый сон есть у всех млекопитающих и птиц, за исключением дельфинов, у которых быстрый сон, видимо, подвергся вторичной редукции из-за особого — полностью водного — образа жизни.

Быстрый сон нужен для развития мозга? Сон с подергиваниями начинается еще в утробе матери, примерно на шестом месяце беременности — именно тогда женщина начинает чувствовать движения ребенка. Часто утренние периоды быстрого сна у матери совпадают с максимальными периодами подергивания ребенка. Видимо, через плаценту ему передаются вещества, которые запускают и синхронизируют эти процессы. В раннем онтогенезе процент сна с подергиваниями очень высок.

Быстрый сон нужен для развития мозга?

У животных и человека сразу после рождения электроэнцефалограмма сна не выражена, так как еще не сформирован тот субстрат, который ее генерирует. Поэтому различить по электрической активности мозга состояния сна и бодрствования у новорожденного невозможно. Можно зарегистрировать только мышечные подергивания и движения глаз. Считается, что сон с подергиваниями у человека и у животных потом переходит в быстрый сон взрослого. Как уже говорилось выше, одни млекопитающие рождаются зрелыми, другие — нет. И этот феномен влияет на долю сна с подергиваниями, так называемого активированного сна — предшественника быстрого сна взрослых. У детенышей, которые рождаются незрелыми: котят, щенят — очень высок процент сна с подергиваниями. Постепенно, по мере созревания нервной системы, его доля сокращается, а когда детеныш перестает сосать и переходит на взрослое питание, быстрый сон у него регистрируется в таком же количестве, как и у взрослого животного. Напротив, у животных, которые рождаются зрелыми, таких как копытные или морские свинки, процент быстрого сна невысок с самого рождения. Более того, у копытных доля быстрого сна — и без того незначительная — резко сокращается при переходе от материнского вскармливания к питанию травой. Так, у взрослой овцы его продолжительность составляет менее 10 % от общего времени сна. Кстати, у птиц ситуация похожая. Некоторые из них, скажем воробьиные, вылупляются из яйца незрелыми, а, к примеру, кукушонок появляется на свет зрелым и выталкивает всех более слабых собратьев из гнезда. Так вот, у птиц, относящихся к первой категории,

101

102

Глава 2. Когда возник сон

процент сна с подергиваниями высок, а у рождающихся зрелыми — низок. Очень четко прослеживается и связь с питанием, метаболизмом, развитием нервной системы. Проанализировав эту информацию, один из классиков сомнологии — американский профессор Ховард Роффворг в 1966 году пришел к выводу, что быстрый сон необходим для развития мозга. И действительно, за прошедшие десятилетия были поставлены интересные эксперименты в этой области, с помощью которых ученые пытались выяснить, что изменится в поведении взрослого животного, если в раннем возрасте лишить его фазы сна с подергиваниями. Проблема в том, что для подавления этой фазы используются методы (инструментальные или фармакологические), которые сами по себе нарушают рост и развитие, поэтому все такие эксперименты подвергались серьезной критике. Но в недавней статье Роффворг, которому сейчас под девяносто, писал, что, хотя каждую из этих работ справедливо критиковали, все вместе они, несомненно, свидетельствуют в пользу его гипотезы, которая действительно кажется логичной. Правда, она не объясняет, зачем нужен быстрый сон нам с вами — взрослым людям. Ведь четко показано, что, пока нервные клетки делятся, пока идут митозы, процент такого сна очень высок — значит, эти процессы как-то связаны между собой. Как только митозы в центральной нервной системе прекращаются, процент быстрого сна падает, но не исчезает. Так зачем нам каждую ночь полтора-два часа быстрого сна? Это остается величайшей тайной.

Глава 3

Спим, чтобы бодрствовать, или бодрствуем, чтобы спать?

104

Глава 3. Спим, чтобы бодрствовать

Механизмы поддержания бодрствования Точно идентифицировать состояние неподвижно лежащего человека с закрытыми глазами по внешним признакам удается редко. Для этого нужно регистрировать минимум три физиологических показателя. Это так называемый золотой стандарт сомнологии. zz Первый показатель — электрическая активность головного мозга, или электроэнцефалограмма (ЭЭГ). zz Второй — электрическая активность глазных яблок, называемая электроокулограммой (ЭОГ). zz И третий — электрическая активность мышц затылка или подбородка, электромиограмма (ЭМГ). Эти три параметра, называемые в сумме полиграммой или полисомнограммой (а их регистрацию называют полиграфической или полисомнографической), необходимы для того, чтобы точно идентифицировать состояние, в котором человек находится, и, к примеру, отличить сон от сноподобных состояний (медикаментозного сна, наркоза, комы и т. д.). Ведь только для естественного сна характерны циклы, фазы и стадии, которые закономерно чередуются, формируя ритмическую последовательную смену определенных полисомнографических картин, маятникообразную динамику феноменов внутри самого сна. Это и есть современное определение сна.

Как мы спим каждую ночь? На схеме представлен стандартный, если можно так сказать, ночной сон (рис. 29).

Как мы спим каждую ночь?

Представим здорового человека, который лег спать в 23:00 и проснулся в 7:00 (на схеме — верхний ряд). Все мы ворочаемся во сне, но эти движения вовсе не случайны (второй ряд сверху). Спящий меняет позу в определенные моменты — обычно перед каждым наступлением фазы быстрого сна и после нее. Если у человека в среднем проходит пять полуторачасовых циклов сна за ночь (около восьми часов сна), значит, он должен примерно десять раз сменить позу. Гораздо более частые или редкие смены позы — признак патологии. Вот почему эта информация так важна для врачей. Достаточно раз десять за ночь перевернуться с боку на бок, чтобы кровоток циркулировал нормально. Если же, к примеру, пьяный человек спит всю ночь на одном боку, это может привести к печальным последствиям: некрозу почки, пережатию нервов конечностей и т. п. Третий сверху ряд, представленный в виде ломаного графика, называется гипнограммой. Это, по сути, скомпрессированный результат визуального анализа специалистом электроэнцефалограммы (точнее, полисомнограммы) за всю ночь. Каждая ступенька «лесенки» — определенное состояние, фаза или стадия сна. Сначала мы погружаемся в фазу медленного сна и постепенно «спускаемся» по первой «лесенке» от легкого сна (стадия 1) ко все более глубокому (стадии 2 и 3)1. Потом происходит короткий период «почти пробуждения», когда мы как бы «поднимаемся по лесенке» и переходим в фазу быстрого сна. Затем мы из него выходим и начинается новый цикл сна с погружением и подъемом. Полный цикл сна у взрослого человека занимает в среднем чуть более полутора часов. Согласно последней международной классификации стадии 3 и 4 объединены в одну.

105

106

Глава 3. Спим, чтобы бодрствовать

Рис. 29. Ночной сон человека

Источник: National Geographic, 1987. 12

Механизмы поддержания бодрствования 107

108

Глава 3. Спим, чтобы бодрствовать

Обратите внимание: когда мы бодры или только начинаем засыпать (стадия 1), электроэнцефалограмма носит «плоский», или десинхронизированный, характер: видны главным образом быстрые волны низкой амплитуды. По мере углубления сна (стадия 2) на рисунке ЭЭГ появляются так называемые сонные веретена и К-комплексы. Во время глубокого сна (стадия 3) они постепенно сменяются высокоамплитудными медленными волнами (дельта-волны). В фазе быстрого сна электроэнцефалограмма почти такая же, как при бодрствовании, и по ней трудно отличить, находимся ли мы в состоянии спокойного бодрствования или спим и видим сны. В связи с этим необходима регистрация движений глаз (быстрые движения глаз (БДГ) — характерный признак быстрого сна) и мышц затылка или подбородка (полное отсутствие мышечного тонуса, прерываемое короткими, так называемыми фазическими, подергиваниями). На рисунке под графиком (четвертый ряд сверху) условно показана интенсивность психической активности: наибольшая эмоциональная активность сопровождает нас во время сна со сновидениями и воспроизводится фактически в каждом цикле сна, нарастая от вечера к утру. Еще ниже (ряд 5) — движения глаз. Они тоже фиксируются во время фазы быстрого сна. Вероятно, вы заметили, что весь ночной сон можно разделить на две половины и первая будет не похожа на вторую. В первой половине ночи у нас в основном отмечается глубокий медленный сон, который перемежается очень короткими и не очень интенсивными периодами быстрого сна. А во второй половине все наоборот: глубокого медленного сна почти

Как мы спим каждую ночь?

нет — чередуются периоды легкого сна с очень длинными периодами быстрого сна. Причем они не только длиннее, но и гораздо интенсивнее, чем в первой половине ночи, — фиксируется больше движений глаз и фазических мышечных подергиваний, а в отчетах испытуемых упоминаются более эмоционально выраженные сновидения. Следующий ряд на рисунке условно показывает активность нейронов в структурах, которые генерируют быстрый сон. Подробнее я расскажу о них в следу ющих главах. Их активность нарастает от первого цикла сна к последнему, предутреннему, после которого человек пробуждается. Это доказывает, что интенсивность работы систем, генерирующих быстрый сон, действительно нарастает к утру. А самая нижняя строка на схеме показывает активность нейронов, которые управляют медленным сном. Они наиболее активны в начале ночи, в течение ночного сна их работа постепенно затухает и к утру снижается до минимума. Между наиболее глубоким медленным сном (стадия 3), когда психическая активность минимальна, и быстрым сном, когда психическая активность максимальна, существует реципрокная, как говорят нейрофизиологи, или противоположная, регуляция: чем сильнее первый, тем слабее второй и наоборот. Получается, что две половины ночи — совершенно самостоятельные явления. Меня часто спрашивают, можно ли сократить продолжительность сна — например, спать только первую половину ночи. Нет, нельзя. Потому что каждая половина периода ночного сна выполняет свою функцию.

109

110

Глава 3. Спим, чтобы бодрствовать

Первая обеспечивает фазу глубокого медленного сна — самого важного для нашей жизни и здоровья. А вторая выполняет функцию сна со сновидениями, который нам также жизненно необходим.

Восьмичасовой ночной сон — продукт цивилизации? Любопытно, что такая структура сна — монофазная, слитная — характерна только для человека. У животных деления ночи (или дня) на две половины не наблюдается; так называемый полифазный сон у них распределен (обычно неравномерно) в течение суток. Картина, когда сон длится восемь часов, а остальное время суток отдано бодрствованию, характерна лишь для нас и приматов, которые живут в зоопарках и вынуждены приспосабливаться под человеческий график. Такой странный характер сна, который изображен на нашей схеме, — следствие развития цивилизации. По своей природе, по своим генам взрослый человек, видимо, должен спать и днем тоже. Еще несколько десятилетий назад ученым-этнографам удавалось изучать жизнь изолированных примитивных племен в удаленных уголках Земли; сейчас таких мест, лишенных мобильной связи, интернета и прочих достижений современности, практически не осталось. Наблюдения показали, что эти люди «спят, как животные» — очень похоже. Они встают с восходом

Восьмичасовой ночной сон — продукт цивилизации?

солнца, около полудня у них наступает первый дневной сон, часа в четыре дня — второй дневной сон. Естественно, ночью они спят гораздо меньше, и сам ночной сон у них более дробный: они могут встать, что-то поделать, погулять, раздуть огонь и снова лечь. При этом их ночной сон, если судить по косвенным признакам, более равномерный, четкого деления на две половины, когда сначала доминирует одна фаза сна, а потом — другая, у них нет. Позже были проведены специальные исследования на испытуемых, которые по условиям эксперимента должны были лежать в постели несколько дней, будучи «отключенными» от внешнего мира. Эти исследования показали, что у людей в таких условиях постепенно восстанавливается «первобытный» сон, который, видимо, заложен в генах: относительно короткий сон ночью и два периода дневного сна. Именно эти два дневных сна — настоящая беда для современного человека, потому что периоды дневной сонливости (а гены дают о себе знать у всех) могут застать нас за рулем или в другой опасной ситуации. С этим связаны многочисленные исследования сомнологов и врачей — как предотвратить возможные катастрофы, как избавиться от дневной сонливости. Так что не стоит винить себя в том, что днем порой хочется вздремнуть: виной тому не наша лень, а законы природы. Ситуация, когда мы 16 часов бодрствуем, а потом 8 часов спим, не вполне естественна. А что же тогда естественно? То, как спит маленький ребенок, причем дошкольник. Уже со школьного возраста детей приучают к тому, что днем мы не спим. Некоторые люди могут даже плохо себя почувствовать, если поспят

111

112

Глава 3. Спим, чтобы бодрствовать

днем. Но многим короткий дневной сон помогает улучшить самочувствие. Таким образом, наш ежедневный режим можно рассматривать как 16-часовое лишение сна (депривация сна), а потом 8-часовую «отдачу» (восстановление) сна. При этом «отдача» сна всегда построена так, что сначала восстанавливается глубокий медленный сон (первая половина ночи), а потом — быстрый сон (вторая половина). Именно эту картину мы видим на схеме. Кстати, такой режим может иметь негативные последствия. Особенно опасны длинные периоды быстрого сна под утро. В частности, это касается депрессии. Животные не страдают этим заболеванием, а у человека оно очень четко связано со структурой сна, и одним из методов лечения депрессии является как раз тотальная депривация сна или избирательная депривация быстрого сна. Согласно моей гипотезе, одной из причин, провоцирующих эндогенную депрессию, являются эти очень длинные, не вполне естественные периоды быстрого сна под утро. Но об этом речь еще впереди.

Идеальный сон — сон годовалого ребенка Сон человека меняется с возрастом. Новорожденный ребенок спит 16 часов в сутки, и половина этого времени у него приходится на так называемый сон с подергиваниями, или активированный сон,

Идеальный сон — сон годовалого ребенка

который считается предшественником быстрого сна взрослых. Процент быстрого сна резко падает, когда нервные клетки перестают делиться и завершается морфологическое формирование мозга. Это происходит примерно в возрасте 3–5 лет — количество быстрого сна постепенно становится таким же, как у взрослого. Поэтому гипотеза Ховарда Роффворга, выдвинутая еще в 1966 году, связывает необходимость существования быстрого сна с формированием нервных тканей в процессе митоза (деления) нервных клеток. Остается необъяснимым, однако, зачем нам, взрослым людям, у которых нейроны давно уже не делятся — за исключением стволовых клеток, но это особая тема, — остается 20–25 % быстрого сна (от общей продолжительности). У стариков, кстати, может происходить вторичная редукция быстрого сна, когда его доля снижается до 14–15 %. С возрастом уменьшается и общее количество сна, что связано со старением всего организма (рис. 30). Ритм бодрствования — сна также меняется с годами (рис. 31). Новорожденный спит круглые сутки. У годовалого ребенка длинный период сна ночью и два коротких днем. Именно такой ритм сна, вероятно, свойственен человеку как биологическому виду. Но уже четырехлетний ребенок, который ходит в садик, лишен возможности спать днем дважды: ему позволяют спать только один раз. А десятилетний школьник вообще лишен дневного сна. Так человек вырастает, привыкая днем не спать. Но давление сна, которое записано у нас в генах, дает нам два периода «спонтанной» сонливости днем.

113

Источник: Kryger M. H., Roth T. (eds) Principles and practice of sleep medicine. 6th ed. Philadelphia, PA. Elsevier, 2017

Источник: Roffwarg et al. Ontogenetic development of the human sleep-dream cycle // Science, 1966. V. 152. 3722. 604–619

114 Глава 3. Спим, чтобы бодрствовать

Рис. 30. Изменение сна с возрастом человека

12:00

Рис. 31. Ритм бодрствования — сна и возраст

24:00

Где спрятаны центры бодрствования?

Где спрятаны центры бодрствования? В одной человеческой голове существует четыре группы совершенно разных «базисных» механизмов мозга: механизмы бодрствования, механизмы медлен ного сна, механизмы быстрого сна и механизмы биологических часов. Каждый из этих мозговых блоков имеет свою анатомию, физиологию, биохимию, эволюционную и онтогенетическую историю. Это совершенно самостоятельные «коробочки», которые из дидактических соображений можно рассматривать отдельно. Мы с вами так и поступим — имея в виду, конечно, что они существуют в одном мозгу и взаимодействуют друг с другом. Стоит также учесть, что, в отличие от компьютера, где все блоки и детали разделены, механизмы мозга пространственно перемешаны и «расплести» их очень трудно. Только в последнее время появились методы точной функциональной локализации, когда можно четко показать, какой отросток от какой клетки отходит и к какой клетке подходит, какая клетка с какой взаимодействует и какие нейропередатчики и рецепторные (воспринимающие) белки в этом задействованы. У нас в мозгу десятки миллиардов нейронов и триллионы их отростков, поэтому можно представить, какая это сложная задача. Но сейчас наука постепенно начинает ее решать. Самый сложный из четырех блоков — механизмы бодрствования. Впервые о них заговорили после открытий Джузеппе Моруцци и Хораса Мэгуна.

115

116

Глава 3. Спим, чтобы бодрствовать

В 1949 году эти ученые показали в своих опытах, что, оказывается, источником пробуждения может быть не кора головного мозга, а некие глубинные его структуры. Прибегнув к тогдашним примитивным методам раздражения и разрушения стволовых областей мозга наркотизированной кошки, они продемонстрировали, что там находится какая-то диффузная (то есть распределенная, не локализованная в каком-то конкретном месте) система, которая распространяет импульсы на кору и дает нам возможность пробуждаться от легкого наркоза или естественного сна. Эта диффузная система называется ретикулярной (сетчатой) формацией и тянется через всю мозговую ось — продолговатый мозг, мост, средний, промежуточный и конечный мозг, включая гипоталамус, таламус и кору большого мозга, активация которой и приводит в конце концов к тому, что мы просыпаемся. Моруцци и Мэгун назвали ее восходящей ретикулярной активирующей системой (ВРАС) головного мозга. Они показали, что от всех органов чувств: глаз, ушей, кожи — идут специальные проводящие пути, которые подходят к этой системе. Скажем, если воздействовать на глаз спящего человека вспышкой яркого света, то раздражение идет не только по зрительной системе — оно попадает в ствол, вызывая пробуждение. Аналогично громкий звук не только идет по слуховой системе, но и попадает в центральную стволовую систему и тоже вызывает пробуждение. Это был первый этап в изучении системы регуляции бодрствования. В последующие годы восходящая ретикулярная активирующая система подверглась тщательнейшему изучению. Сначала были опыты на кошках, причем

Где спрятаны центры бодрствования?

на кошках под наркозом, которых выводили из него путем раздражения этой структуры. Позже стали применять более деликатные методы, благодаря чему можно было проводить испытания на бодрствующих (без наркоза) животных — кошках и крысах. Затем данные, полученные экспериментально, были сопоставлены с данными, полученными в клинике (в частности, с давними исследованиями фон Экономо). В итоге за 50–60 лет изучения системы ВРАС сложилось представление о работе этих механизмов (рис. 32, см. вклейку). За полвека удалось выяснить, что ретикулярная восходящая активирующая система — не что иное, как серия из примерно десятка кластеров — скоплений нервных клеток, так называемых центров бодрствования, которые расположены на всех уровнях мозговой оси. От места, где находится граница между мостом и продолговатым мозгом, эти скопления (обозначенные цветными кружочками) тянутся через весь мозг, доходя даже до префронтальной коры. Все эти клетки связаны между собой и все вместе вызывают десинхронизацию, то есть активацию коры. Одно из крупнейших открытий в этой области было окончательно сформулировано в 1990-е годы. Оказывается, особенность нашей центральной нервной системы такова, что ни мотонейроны (управляющие двигательные клетки) спинного мозга, ни кора головного мозга не имеют внутренних механизмов активации, в которых они нуждаются. То есть, для того чтобы наша кора работала, ей нужен специальный внешний механизм, который будет поддерживать некоторую исходную деполяризацию, некоторый

117

118

Глава 3. Спим, чтобы бодрствовать

фоновый минимальный уровень активности — «режим stand-by». В нейробиологии используется термин «тоническая деполяризация» — состояние бодрствования, при котором мембрана нервных клеток находится в некотором возбужденном состоянии, благодаря чему может работать. Если же это состояние меняется, деполяризация снижается, нервные клетки переходят в состояние гиперполяризации — торможения — и активно работать не могут. То же касается и мотонейронов спинного мозга: они постоянно нуждаются в тонической активации, исходящей сверху, благодаря которой они должны быть немножко активированы, чтобы формировать «фоновый» мышечный тонус. Таким образом, в ретикулярной формации есть нисходящие и восходящие потоки. Восходящие деполяризуют кору головного мозга, а нисходящие — мотонейроны спинного мозга и формируют мышечный тонус. Хочу подчеркнуть, что тонус у нас есть почти всегда: сохраняется он и когда мы спим, а когда просыпаемся, он усиливается. Единственный промежуток, когда мышечный тонус отсутствует полностью, — фаза быстрого сна, в которой происходит глубокая гиперполяризация — сильнейшее торможение, фактически полная блокада мотонейронов, из-за чего скелетные мышцы (кроме дыхательных и глазодвигательных) оказываются парализованы; при этом наблюдается очень мощная активация коры. Поэтому Мишель Жуве и назвал эту фазу парадоксальной фазой сна. Парадокс состоит в том, что головной мозг сильно возбужден, когда спинной — полностью подавлен. А так, в принципе, на

Где спрятаны центры бодрствования?

протяжении всего времени бодрствования мы имеем тоническую деполяризацию мотонейронов спинного мозга и нейронов коры большого мозга. В этом и заключается функция ретикулярной активирующей системы. Почему-то природа позаботилась о том, чтобы ни внутри коры больших полушарий, ни в спинном мозге не было механизмов, которые обеспечивают их деполяризацию, — они должны быть отдельно. Вот они отдельно и существуют. Сразу же возникает вопрос: почему центров бодрствования так много? Все эти скопления нервных клеток (кружочки на рис. 32) выделяют разные медиаторы, разные клеточные передатчики — глутамат, ацетилхолин, норадреналин, серотонин, дофамин, гистамин… Непонятно, зачем их столько, если они делают одно и то же — деполяризуют кору. На этот счет выдвигались разные гипотезы. Кто-то говорил, что такое разнообразие обеспечивает повышенную надежность: одна подсистема сломается — другая ее заменит. Потом предполагали, что эти подсистемы связаны с определенными свойствами бодрствования. Например, гистаминовая подсистема больше связана с памятью, вниманием, усвоением нового материала, обучением. А, скажем, дофаминовая больше отвечает за эмоциональные состояния. Серотониновая связана с состоянием перехода от бодрствования ко сну. Норадреналиновая — с регуляцией мышечного тонуса. И так далее. Эта точка зрения устоялась и к 2010 году стала общепризнанной, однако в последние годы, начиная с 2011-го, подверглась значительному пересмотру. Но об этом речь пойдет ниже.

119

120

Глава 3. Спим, чтобы бодрствовать

Как же работает система бодрствования? Активирующие импульсы двумя мощными потоками — один идет через таламус (классический поток), а второй, открытый позже, — через гипоталамус — устремляются в кору и деполяризуют, активируют ее. Благодаря тому что они идут и вверх, и вниз, активируя заодно спинной мозг, мы можем думать, общаться, разговаривать, двигаться. По большому счету, система поддержания бодрствования — это самое главное, что есть в нашем мозге. Этого, кстати, не понимают даже многие нейрофизиологи, которые пишут учебники и преподают. Они исходят из индуктивной логики, рассказывая студентам об отдельных нервных клетках, мембранах, но не осознают, что огромный человеческий мозг устроен иначе: в нем есть важнейшие системы, без которых мы беспомощны. Так, при нарушении восходящих активирующих потоков наступает кома. У человека, находящегося в коме, отсутствует реакция на внешнюю среду, хотя бывают виды комы, при которых и электроэнцефалограмма близка к норме, и некоторое время сохраняются нормальные кровоток и обмен веществ. А мозг не работает, потому что «сломалась» именно та система, которая обеспечивает работу всех других систем. Если нарушается система поддержания бодрствования, то у человека нет ни восприятия, ни памяти, ни эмоций, ни движений, ни речи — ничего, он ни на что не реагирует, хотя может лежать с открытыми глазами, дышать и даже производить впечатление здорового. А о том, что случается, когда нарушается нисходящий путь и в результате не активируется мышечный тонус, знают все, кто видел по телевизору знаменитого

Где живет «душа»?

физика, ныне покойного Стивена Хокинга, страдавшего боковым амиотрофическим склерозом (БАС). Головной и спинной мозг у него были в норме, вот только связь между ними из-за болезни атрофировалась — активирующие импульсы сверху не поступали в спинной мозг. Именно этим объясняется жуткое состояние полной обездвиженности.

Где живет «душа»? Предполагается, что сложность системы бодрствования адекватна самому бодрствованию, ведь, когда мы не спим, мы делаем много сложных дел. И поэтому для регуляции бодрствования необходим сложный механизм. В этой системе есть своя строгая иерархия, вскрытая только в начале нынешнего века, и главную роль в ней играет подсистема орексина-гипокретина. Орексин, он же гипокретин, — пептид (фрагмент белка), выделяемый небольшой группой нейронов, расположенных в заднелатеральной области гипоталамуса. Орексиновая подсистема была открыта позже других — только в 1998 году, и до недавнего времени считалось, что в оркестре нервных клеток, обеспечивающих бодрое состояние, орексин служит дирижером (подробнее об этой подсистеме мы поговорим позже). А роль концертмейстера — первой скрипки — играет туберомаммиллярное ядро в заднем гипоталамусе, где выделяется гистамин. Обе подсистемы — орексиновая и гистаминовая — очень тесно связаны, расположены

121

122

Глава 3. Спим, чтобы бодрствовать

недалеко друг от друга и являются управляющими элементами всей системы бодрствования, организуя ее в единый оркестр, который у здорового человека звучит гармонично. Но любое нарушение приводит к распаду этих связей и какофонии. В 2010 году американский нейробиолог Клиффорд Сейпер заявил, что такое большое количество центров бодрствования ставит вопрос об их взаимодействии: как они могут сообща работать и координированно выполнять свои функции? Интересно, что фармакологические препараты, которые блокируют работу одного из этих центров, вызывают острое состояние сонливости, как и следовало ожидать. Но совершенно неожиданно оказалось, что хроническое разрушение центров бодрости не вызывает такого эффекта! Эксперименты на крысах с использованием новейших технологий показали, что необратимое, почти фатальное разрушение сразу трех ключевых активирующих подсистем, в том числе гистаминовой, которая, как говорилось выше, играет роль первой скрипки, приводит через 20 дней лишь к минимальным изменениям цикла «сон — бодрствование». Ученые пытались объяснить такие парадоксальные результаты тем, что в активирующей системе, поддерживающей бодрствование, присутствует большая степень избыточности: мол, одну подсистему перекрываешь, а остальные работают, компенсируя потерю одного из компонентов. Но ведь роль всех этих подсистем в поддержании бодрствования была убедительно доказана десятками и сотнями исследований, это подтверждали и неврологические клинические данные! Однако новые

Где живет «душа»?

результаты заставили усомниться в правильности «классической» схемы. И в 2010–2012 годах впервые был поставлен вопрос о том, что, может быть, те нейронные системы, активация которых воспринималась десять лет назад как причина тонической деполяризации коры, на самом деле является ее следствием. А истинной причиной бодрствования является активация каких-то других, пока неизвестных систем. Эту гипотезу полностью подтвердили дальнейшие исследования Клиффорда Сейпера и его сотрудников. Новейшие высокоизбирательные методы позволяют разрушать у экспериментальных моделей только определенные группы нейронов, не повреждая других. Сотрудники бостонской лаборатории Сейпера использовали в качестве модели сильных и умных крыс линии Спрег-Доули, на которых удобно ставить самые сложные эксперименты, сопровождающиеся значительными разрушениями мозга. Последовательно выключая подсистемы, которые находятся на разных уровнях мозговой оси, Сейпер с коллегами вновь показали, что разрушение структур, считавшихся центрами бодрствования, не приводит к его серьезным нарушениям. Но вот когда они подобрались к малоизученной области мозга — комплексу прецерулеус/парабрахиалис, расположенному в ростральной (передней) части ретикулярной формации, — там обнаружилась небольшая зона, избирательное разрушение которой точно приводит к коме. Эту зону назвали кома-центром. При разрушении именно этой области, не ниже и не выше по мозговой оси, возникает коматозное состояние у подопытных животных и, видимо, у неврологических больных.

123

124

Глава 3. Спим, чтобы бодрствовать

Исследования лаборатории Клиффорда Сейпера также показали, что действительно есть две важнейшие восходящие активирующие подсистемы. zz Первая (прецерулеус → медиальная перегородка → → гиппокамп) вызывает активацию древней коры головного мозга — архипалеокортекса. zz А вторая, еще более важная (парабрахиальные ядра/прецерулеус → базальная область переднего мозга → неокортекс), вызывает активацию в новой коре. Именно они отвечают за формирование реакции пробуждения и поддержание состояния бодрствования, с одной стороны, а также за активацию новой и древней коры в быстром сне — с другой. Кроме того, выяснилось, что у клеток, вызывающих пробуждение, есть некая специфика: нейроны, выделяющие глутамат, важны для пробуждения, которое происходит из-за повышения уровня углекислоты в крови. Это существенный фактор для больных с нарушением дыхания. А другие нейроны, выделяющие ацетилхолин, играют немалую роль в спонтанном пробуждении и поддержании бодрствования. Интересно, что область, названная кома-центром, хорошо известна как часть системы, которая регулирует потребление пищи — по крайней мере у лабораторных животных. Видимо, у человека тоже. Вкусовые стимулы по парасимпатическим нервам поступают в ядро одиночного пучка и оттуда перемещаются в специфические ядра таламуса. Недавно было обнаружено, что у мыши эти таламические нейроны выделяют пептид кальцигенин, который подавляет аппетит, причем воздействует на клетки центрального ядра

Где живет «душа»?

миндалины. В свою очередь, нейроны, выделяющие этот пептид, находятся под тормозным контролем со стороны полукружного ядра — это такое образование в гипоталамусе, которое получает информацию о содержании в крови фактора голода — полипептида грелина. Эти клетки, помимо гамма-аминомасляной кислоты, выделяют еще и агутиподобный пептид — очень важное вещество, играющее роль в регуляции потребления пищи. Впрочем, какие именно клетки участвуют в регуляции бодрствования — те же самые, что подавляют аппетит, или другие — и какова взаимосвязь между ними, пока неизвестно. Важно также знать, что между большим мозгом и мозжечком располагается мозжечковый намет (тенториум) — лист твердой мозговой оболочки, который не позволяет затылочным долям большого мозга давить на мозжечок. У животных с горизонтальным положением головы мозжечковый намет имеет вид тонкой пленки. А у человека это мощная кость, поддерживающая огромный (более килограмма весом) большой мозг. В тенториуме есть полукруглое отверстие, через которое проходит ствол мозга. Так вот, оказалось, что главный центр бодрствования и сознания — кома-центр — находится как раз под этим костным образованием! Но и это еще не все. Группа крупнейших американских неврологов совсем недавно провела специальные исследования коматозных больных — результаты были опубликованы лишь в 2016 году. Ученые обнаружили зону, которая, похоже, является центральной системой всего нашего мозга. Образно говоря, это место локализации «души». Это крошечное образование

125

126

Глава 3. Спим, чтобы бодрствовать

в нашем огромном полуторалитровом мозге занимает всего 2 кубических миллиметра. Расположено оно только в одном полушарии, и нарушения именно в этой точке приводят к необратимой коме, из которой человек никогда не сможет выйти и неизбежно погибнет. В то же время разрушения вокруг этой точки не приводят к таким необратимым последствиям. Это скопление клеток настолько мало, что его удалось увидеть и охарактеризовать только благодаря новейшему оборудованию (рис. 33, см. вклейку). Таким образом, сейчас картина регуляции бодрствования пересматривается; открыта и детально описана глутама тергическая активирующая система. Видимо, именно она вызывает реакцию пробуждения и поддерживает кору в состоянии тонической деполяризации в бодрствовании и быстром сне, в то время как активность всех прочих «центров бодрствования» играет модулирующую роль в этих процессах.

Не бейте клоуна по голове! Когда в цирковых репризах клоуна бьют по голове и он падает, смеются все зрители, кроме врачей — неврологов и нейрохирургов. Они-то прекрасно знают, что удар по затылку — страшная травма, которая приводит к кровоизлиянию в области ствола мозга и к наиболее тяжелым формам комы, из которой человека невозможно вывести. Раньше считалось,

Не бейте клоуна по голове!

что это связано с отеком мозга, ведь, как уже говорилось, в мозжечковом намете есть полукруглое отверстие, сквозь которое и проходит ствол. И если мозговое вещество разбухает, отверстие начинает сдавливать ствол. При этом нарушается кровоснабжение ствола и более высоких областей мозга, а проводящие пути оказываются пережаты. Вот на это и списывали тяжелые неврологические поражения. И только после открытия кома-центра выяснилось, что все еще хуже: дело не только в отеке, но и в повреждении кома-центра, который как раз и находится под мозжечковым наметом. До недавнего времени эта область оставалась почти не изученной. А относительный вклад двух восходящих потоков, идущих от кома-центра к коре и активирующих ее, остается пока неясным. Когда активирующие системы были впервые описаны, возник вопрос: как они работают в головном мозге человека, ведь все исследования проводились на крысах и мышах, а человеческий мозг в 5000 раз больше мышиного, устроен по-другому и организован неизмеримо сложнее. Известно, что головной мозг человека и приматов гораздо чувствительнее к разрушениям, чем мозг модельных животных — мышей, крыс и кошек. Например, некоторые люди страдают таким генетическим заболеванием, как фатальная семейная инсомния, то есть бессонница. Это очень редкое заболевание, но интересное для исследователей. Причина его, по-видимому, заключается в полном разрушении одного из центров сна — клеток ретикулярного и некоторых других таламических ядер. В опытах Клиффорда Сейпера разрушение именно

127

128

Глава 3. Спим, чтобы бодрствовать

этого ядра не вызывало серьезных поведенческих нарушений у крыс. А у человека оно приводит к полной (тотальной) бессоннице и смерти. Так что наличие более сложной и уязвимой для разрушения системы регуляции бодрствования у человека не отменяет вопроса об эволюции этой системы и о ее роли в онтогенезе. Сочетание неврологических и нейроимиджинговых исследований (нейросканирования), выполненных на группе больных с инсультом, показало, что и у человека исчезновение бодрствования и сознания, то есть переход в кому, связано с поражением ростральной области ствола, располагающейся под мозжечковым наметом и захватывающей тот самый комплекс прецерулеус/парабрахиалис. Эти данные были получены лишь в последние годы. Тщательное изучение этой области и позволило в декабре 2016 года выявить внутри нее ту самую несимметричную кома-специфичную зону, о которой мы уже упоминали немного выше. Ее функциональные связи распространяются не вдоль классической восходящей ретикулярной активирующей системы, как можно было бы ожидать, а направлены к скоплениям нейронов в передней части островковой доли и к прегенуальному отделу передней поясной коры — это две небольшие области в передней части головного мозга. Они известны как места расположения нейронов фон Экономо (подробно о нем и его вкладе в изучение сна рассказывалось в главе 1). Обнаруженные им ранее неизвестные нейроны, названные позже в его честь, — это крупные веретенообразные клетки,

Не бейте клоуна по голове!

дендриты которых (отростки, по которым приходят импульсы) проникают во все слои коры. А их мощные аксоны (отростки, по которым сигналы выходят из нейронов) уходят очень далеко, но куда именно — мы до сих пор точно не знаем. Такие клетки отсутствуют у модельных животных — мышей, крыс, кошек. Они есть только тех у млекопитающих, масса головного мозга которых превышает 300 граммов, а таких немного: кроме человека, это человекообразные обезьяны, слоны и дельфины. Предполагается, что эти клетки ответственны за внутрикорковую передачу информации в крупном мозге. При поражении в области кома-центра связь между нейронами фон Экономо в островковой зоне и нейронами фон Экономо в прегенуальной зоне разрушается (рис. 34, см. вклейку). В свое время нейропсихологи показали, что сознание определяется двумя компонентами — бодрствованием и осознанием окружающего. И было выдвинуто предположение, что система прецерулеус/ парабрахиалис, проецирующая в базальные области переднего мозга и оттуда в неокортекс, представляет собой нейроанатомический интерфейс между этими двумя фундаментальными компонентами сознания — механизмом бодрствования и механизмом сознания. Это наиболее важный элемент нашего мозга, от которого зависит функционирование всех других систем. И если функционирование этой системы почему-то нарушается, то все остальные системы — сенсорика, память, эмоции, регуляция поведения и т. д. — выключаются. Вот почему данное открытие стало, на мой взгляд, поворотным в изучении мозга.

129

130

Глава 3. Спим, чтобы бодрствовать

Нарколепсия: как провалиться в быстрый сон прямо на ходу Поскольку в этой главе мы рассматриваем системы, отвечающие за бодрствование, стоит рассказать и о некоторых связанных с ними заболеваниях человека. К примеру, нарушение гистаминовой подсистемы, по-видимому, в значительной степени вызывает такую распространенную патологию, как избыточная дневная сонливость (рис. 35, см. вклейку). Сейчас разрабатываются препараты, активирующие эту подсистему, благодаря чему они могут улучшать состояние больных. Гистаминергическая подсистема тесно связана с другой важной подсистемой — орексин/гипокретинергической (о том, как она была открыта, речь пойдет в конце этой главы). Считается, что орексиновые нейроны играют важнейшую роль в координации активности других подсистем мозга; при разрушении орексиновой подсистемы сам механизм генерации ритмов «бодрствование — сон» не нарушается, но ломается взаимосвязь между подсистемами внутри него. В результате происходит рассогласование и системы, ответственные за быстрый и медленный сон, начинают включаться совершенно случайным, хаотичным образом. Такое заболевание называется нарколепсией. У больных во время бодрствования могут внезапно возникать атаки быстрого сна со сновидениями, а ночью они страдают от бессонницы.

Нарколепсия: как провалиться в быстрый сон прямо на ходу

Основные жалобы связаны именно с мучительной дневной сонливостью, которая очень сильно ухудшает качество жизни. Максимальная активность орексиновых и гистаминовых нейронов наблюдается в состоянии активного бодрствования, а нулевая — при быстром сне. Активация гистаминовых нейронов — одна из важнейших функций орексиновой подсистемы. То есть орексиновая подсистема активирует все другие подсистемы бодрствования, в том числе гистаминовую, что было подтверждено опытным путем. Нарколепсия — наиболее известная болезнь, связанная со специфическим нарушением работы одного из центров бодрствования и сна. Это крайне тяжелое и пока неизлечимое неврологическое заболевание, впервые описанное французским врачом Эдуардом Желино в 1880 году. При нарколепсии случаются приступы так называемой катаплексии — полного расслабления мышц конечностей: человек внезапно падает и не может ни пошевелиться, ни заговорить, хотя способность к непроизвольному дыханию сохраняется. Приступ обычно продолжается 5–10 минут, редко — полчаса. При этом он совсем не похож на приступ «падучей» — эпилепсии. Чаще всего он провоцируется сильными эмоциями: возбуждением, смущением, гневом, а также физическими упражнениями, половыми сношениями; очень часто — хохотом. Впрочем, у разных нарколептиков приступы отличаются некоторым своеобразием. Кто-то сохраняет полный контакт с окружающей средой: все слышит, чувствует, помнит, но не может реагировать до завершения приступа. А у кого-то происходит отключение

131

132

Глава 3. Спим, чтобы бодрствовать

от внешнего мира и появляются так называемые гипно гагические галлюцинации, которые здоровые люди переживают во время засыпания или дремоты. Иные отчитываются о ярких, эмоциональных сновидениях. Однако большинство нарколептиков плохо спят ночью, ночной сон у них раздроблен, фрагментарен, а глубокие стадии медленного сна и быстрый сон представлены недостаточно. Соответственно, они чувствуют очень сильную сонливость днем, у них масса ограничений в профессиональной деятельности, им нельзя водить машину. Часто такие больные ходят с сопровождающим, который должен их поддержать, если они вдруг внезапно упадут в самые неожиданные моменты и в самых неожиданных местах — на улице, на мосту. От нарколепсии не умирают, но качество жизни резко снижается. В Европе эта болезнь считается редкой, но чем дальше на Восток, тем чаще встречаются нарколептики, а больше всего их в Японии. Можно предположить, что это заболевание каким-то образом связано с расовыми генотипами. В принципе, оно оставалось полной загадкой до самого конца ХХ века. Какие только факторы не назывались в качестве причин нарколепсии! Одни неврологи относили ее к психосоматическим болезням, другие считали одной из форм шизофрении, третьи утверждали, что она является следствием нарушения нейрохимического равновесия в мозге, четвертые выдвигали гипотезу о вирусном происхождении. Один немецкий невролог в начале ХХ века даже считал причиной нарколепсии чрезмерное увлечение мастурбацией в подростковом возрасте… Но в целом

Нарколепсия: как провалиться в быстрый сон прямо на ходу

было очевидно, что на развитие нарколепсии влияют как некие врожденные факторы, так и определенные внешние воздействия. В документальном фильме известного научного журналиста Павла Лобкова «Власть сна» (его можно найти в Сети) рассказывается о студентке мехмата, больной нарколепсией. Авторы фильма показали, как живет героиня: она никуда не ходит без сопровождения матери, в том числе в институт, потому что боится упасть. Ее все время кто-то должен контролировать и страховать. А самое тяжелое и страшное, что в течение многих лет девушке не могли поставить правильный диагноз. Врачи говорили, что у нее шизофрения, эпилепсия, психоз, невроз, истерия, и кормили ее сильными психотропными препаратами, от которых становилось только хуже. К счастью, она наконец попала к врачу-сомнологу, который поставил верный диагноз, отменил все лекарства и объяснил, что именно с ней происходит и как это можно контролировать. Разработаны первые препараты, способные снижать уровень дневной сонливости, которая и является главной проблемой нарколептиков. А в ближайшем будущем ожидается появление препаратов, которые будут предупреждать и катаплексические приступы. На животных такие препараты уже протестированы. В Америке обнаружено больше 100 000 нарколептиков; в процентном отношении это в четыре раза меньше, чем людей с болезнью Паркинсона, но все равно довольно много. В Японии регистрируется один нарколептик на 600 человек — это очень высокий

133

134

Глава 3. Спим, чтобы бодрствовать

показатель. При этом было доказано, что нарколепсия не является генетическим заболеванием, так как даже у однояйцовых близнецов вероятность обоим заболеть ею только 30 %. Сейчас мы видим, что нарколепсия, как и многие другие заболевания, молодеет. Первые симптомы выявляются уже в подростковом и юношеском возрасте, нарастают в течение нескольких лет, а потом стабилизируются. Повторюсь, причины этой болезни до конца не выявлены, но известны некоторые корреляции. Возможно, определенную роль в ее развитии играют прививки. Помните, несколько лет назад была эпидемия птичьего гриппа? Тогда многие страны массово вакцинировали свое население. А потом в этих странах резко возросло число нарколептиков. Скажем, в скандинавских странах, где было всего по нескольку человек с таким заболеванием, после вакцинации их оказались десятки. Видимо, живая вакцина от гриппа, которая тогда применялась, обладала побочным эффектом, сходным с тем, которым обладают отдельные виды микробов и вирусов, в частности стрептококки. Вероятно, ее изготавливали наспех, боясь пандемии птичьего гриппа, подобной той, что во времена фон Экономо и Первой мировой войны унесла жизни 20 миллионов человек по всему миру. Этот факт старались афишировать как можно меньше, хотя медики на конференциях обсуждали его очень активно. И сейчас при разработке вакцин контроль значительно ужесточен, введены дополнительные тесты. И вот уже более полувека, как нарколептики привлекают внимание не только сомнологов-клиницистов,

Нарколепсия: как провалиться в быстрый сон прямо на ходу

но и ученых. Было высказано предположение, что это редкое заболевание специфически связано с нарушениями системы сна и бодрствования. Ведь обычно такие нарушения возникают как неспецифические, как следствие различных заболеваний — бактериальных, вирусных и т. д. В свое время крупнейший сомнолог Мишель Жуве, которого я постоянно цитирую, в опытах на кошках показал, что ряд признаков быстрого сна: мышечное расслабление, подергивания, быстрые движения глаз, характерные изменения электрической активности мозга — связан с активностью отдельных пространственно разделенных групп нервных клеток в центре быстрого сна, который он открыл в древних (задних) отделах головного мозга, в области покрышки моста, выделяющих в качестве нейропередатчиков ацетилхолин и глутамат. Изучение нарколептических приступов показало, что они во многих случаях представляют собой не что иное, как внезапное совершенно неадекватное включение механизмов быстрого сна прямо из бодрствования, а разнообразие форм приступов отражает преимущественное поражение тех или иных отдельных частей этого механизма. В 1960-х годах профессор Уильям Демент — один из классиков мировой сомнологии — обсуждал со своими друзьями пациентов, страдающих этой удивительной болезнью, которых он наблюдал. Он рассказывал, что у них во время приступа как будто наступает фаза быстрого сна, а ведь это совершенно невероятно, поскольку фаза быстрого сна наступает ночью, в конце полного цикла сна, после длительного

135

136

Глава 3. Спим, чтобы бодрствовать

периода медленного сна, и прямо из дневного бодрствования возникать никак не может. Кроме того, было непонятно, почему одни больные признавались, что во время приступа видели сны, другие утверждали, что наблюдали все происходящее вокруг, третьи одновременно видели и реальный мир, и галлюцинации. Тогда один приятель Демента заметил: «То, что ты описываешь, я часто наблюдаю у своей собаки». Тут же все ринулись смотреть на эту собаку. Приятель Демента кинул мячик, пес помчался за ним и упал как подкошенный: у него стали дергаться ноги, при этом полуприкрытыми глазами он следил за происходящим. Ученые поняли, что у животного заболевание, похожее на нарколепсию человека. Оказалось, что чаще всего этой болезни подвержены доберманы и лабрадоры. Исследователи вывели гомозиготную линию собак, на которых, как на модели, в течение почти 20 лет изучали нарколептоподобный синдром. Это заболевание, внешне схожее с нарколепсией человека, было, в отличие от человеческой болезни, исключительно генетическим. Имелись и другие различия, но собаки считались хорошей моделью для его изучения. Ученые получили очень интересные данные о работе отдельных нейронов, показали, что во время приступов у собаки норадреналиновые нейроны «молчат», как и в состоянии быстрого сна. Но серотониновые нейроны уже слабо разряжаются, а вот гистаминовые нейроны, которые должны «молчать», на самом деле работают (рис. 36, см. вклейку). Поэтому приступ и не сопровождается потерей сознания: собака лежит неподвижно, она парализована, но глазами следит за хозяином. Но все это лишь следствие заболевания,

Нарколепсия: как провалиться в быстрый сон прямо на ходу

а не его причина, которая по-прежнему оставалась неуловимой. В итоге грантодатели — американские Национальные институты здоровья, Национальный институт психических заболеваний и пр. — выразили недовольство тем, что за 20 лет исследований, которые они поддерживали, ничего толком так и не удалось выяснить, и закрыли финансирование. А что делать с собаками? «Усыпить!» — услышали в ответ исследователи. Ученые перепугались и разобрали самое ценное поголовье собак по домам, чем спасли их жизнь и ценную линию. Они понимали, что одни чиновники сменятся другими и, возможно, финансирование появится снова. Так и случилось. На некоторое время работы по изучению нарколепсии были прекращены, хотя в ветеринарной и кинологической литературе встречались описания подобных болезней. Они проявлялись не только у собак, но и у кошек, у крупного рогатого скота, у овец, коз… Просто люди не знали, что это какое-то единое мозговое нарушение, встречающееся и у людей. А в 1998 году две исследовательские группы из двух университетов США одновременно опубликовали в двух разных, но очень престижных научных журналах две статьи о том, как они совершенно разными методами выявили в гипоталамусе подопытных животных — крыс и мышей — неизвестный ранее нейромедиатор-пептид. Пептиды — фрагменты белков, которые играют очень важную информационную роль в мозгу, а некоторые из них являются нейромедиаторами. Одна группа назвала свой пептид орексином,

137

138

Глава 3. Спим, чтобы бодрствовать

другая — гипокретином. А через некоторое время выяснилось, что это одно и то же. Был выявлен ген, кодирующий белок, из которого выщепляется этот пептид. И сразу же были выведены мутантные (нокаутные) мыши с отсутствием этого гена (рис. 37, см. вклейку). Но вот незадача: когда они подходили к кормушке, то часто падали. Чтобы выяснить, в чем дело, ученые вживили мышам электроды, и оказалось, что эти приступы похожи на приступы нарколепсии у собак и отчасти у людей. Немедленно во всем мире начался бум: стало понятно, что наконец-то вскрыта причина нарколепсии человека. В течение нескольких лет все ученые, которые в заявках на финансирование писали слово «орексин» или «гипокретин», получали деньги без всяких проволочек. Кстати, собак вернули в лаборатории, и работа продолжилась. Тысячи ученых по всему миру взялись за изучение нового вещества, и за два с половиной года загадка нарколепсии, которая казалась неразрешимой почти 150 лет, была раскрыта полностью — от гена до внешних признаков заболевания. Выяснилось, что существует два вида орексина/гипокретина: молекула одного имеет петлеобразную конформацию (форму в растворе), другого — линейную. При этом петлеобразная конформация более устойчива, может дольше находиться в межклеточной жидкости мозга и, видимо, более важна для регуляции бодрствования. Кроме того, было обнаружено два рецептора орексина/гипокретина: один имеет сродство к обоим видам пептида, другой — только к первому. На изучении этих рецепторов базируется создание новой фармакологии, которая будет эффективна в борьбе с нарколепсией.

Нарколепсия: как провалиться в быстрый сон прямо на ходу

Один из моих американских коллег Джером Зигель, работая в Центре по изучению мозга в Калифорнии, в огромной коллекции законсервированных мозгов нашел мозги нарколептиков, которые умерли от других заболеваний. Современные методы фиксирования головного мозга позволяют даже через много лет обнаружить в них некоторые нейромедиаторы. Зигель выявил, что у этих людей там, где должны быть орексиновые нейроны, — в заднелатеральной области гипоталамуса — их нет. Потом он вместе с коллегами принялся искать орексин в ликворе больных нарколепсией, которые лежали у них в клинике, и оказалось, что его у них тоже нет. А у здоровых людей, у которых удалось взять спинномозговую жидкость на анализ, орексин/гипокретин был выявлен на вполне определенном уровне. Таким образом, стало понятно, что причиной нарколепсии является исчезновение нейронов, выделяющих пептид орексин/гипокретин. Почему они исчезают? Это удалось установить в последующие годы. Оказалось, что нарколепсия человека представляет собой аутоиммунное заболевание. По каким-то причинам иммунная система человека вдруг начинает какие-то свои клетки воспринимать как чужеродные и стремится их уничтожить — таков принцип всех аутоиммунных заболеваний. Получается, иммунная система в качестве врага начинает воспринимать оре ксин и в течение довольно длительного времени — от нескольких лет до нескольких десятков лет — все орексиновые нейроны в мозге исчезают. Надо признать, что общая причина любых аутоиммунных заболеваний неизвестна. Они относятся

139

140

Глава 3. Спим, чтобы бодрствовать

к группе нейродегенеративных заболеваний, как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, боковой амиотрофический склероз, и являются одними из самых страшных человеческих недугов, особенно в пожилом возрасте. На их изучение тратятся огромные силы и средства, и есть надежда, что в ближайшее время в этой области будет достигнут значительный прогресс. Теперь исследование нарколепсии — задача не нейрофизиологии, которую я представляю, а другой, особой области нейронаук — нейроиммунологии. Возможно, скоро появятся средства как от нейродегенеративных заболеваний, так и от нейроиммунных. Но пока что нарколепсия остается неизлечимой, хотя средства, которые призваны облегчить симптоматику, в частности чрезмерную сонливость днем, появились несколько лет назад. К сожалению, в нашей стране ни одно из них не разрешено; мои коллеги-медики борются за то, чтобы они были зарегистрированы.

Орексин — продукт нейронов бодрствования Сегодня роль орексиновых нейронов, которые участвуют в регуляции бодрствования, уже хорошо изучена. Оказалось, что они разряжаются только при бодрствовании, а во время медленного и быстрого сна «молчат», и в это время не выделяется ни одного кванта орексина. Функция у них очень интересная: нейроны, выделяющие орексин, проецируются на все другие

Орексин — продукт нейронов бодрствования

центры бодрствования, о которых я рассказывал выше. Их около десятка, и все они имеют афференты, то есть входные ворота, для орексиновых нейронов, на них орексин оказывает очень сильное активирующее воздействие. Иными словами, центры бодрствования сами нуждаются в некоторой дополнительной активации, свое образном «подбуживании». Если убрать орексин, то система регуляции бодрствования — сна не разрушается, она остается нетронутой, но координация между подсистемами нарушается радикально. Орексин не случайно прозвали дирижером этого оркестра. Под его «руководством» все эти центры вступают в действие, как в оркестре — в определенное время и в необходимой последовательности: сначала бодрствование, потом в нужное время медленный сон, в конце каждого цикла медленного сна — резкий переход к эпизоду быстрого сна, после которого начинается новый цикл медленного сна или пробуждение. Если орексина нет, все ломается — ночью человек не спит, днем страдает сонливостью, а быстрый сон наступает прямо из бодрствования. И качество жизни резко падает, как у девочки из документального фильма Павла Лобкова. Таким образом, роль нарколепсии в изучении механизма регуляции бодрствования — сна очень велика. Благодаря ей был обнаружен ранее неизвестный оре ксиновый центр, и до недавнего времени он считался главным центром, который находится над всеми остальными центрами бодрствования и «дирижирует» ими. Только во втором десятилетии ХХI века появились новые данные, которые показали, что и орексиновая

141

142

Глава 3. Спим, чтобы бодрствовать

подсистема не является самой верхней в иерархии системы регуляции бодрствования. Выяснилось, что над ней есть другая, глутаматная подсистема, связанная с кома-центром, о которой рассказывалось выше. А орексиновая, гистаминовая и другие подсистемы участвуют в регуляции бодрствования, поддерживая разные стороны психической и физической активности. Благодаря этому мы можем говорить, двигаться, сидеть, думать, общаться, запоминать.

Глава 4

Механизмы медленного сна

144

Глава 4. Механизмы медленного сна

Регуляция медленного сна долгое время считалась сравнительно простой. Во всех книгах и обзорах мои коллеги, западные корифеи сомнологии, писали, что система поддержания бодрствования сложна и отражает сложность нашего бодрствующего состояния, а система, которая его выключает, более простая. Некоторые классики, в том числе Иван Петрович Павлов и Натаниэль Клейтман, еще в первой половине ХХ века были убеждены, что никаких центров сна нет и они вообще не нужны: мол, достаточно, чтобы кора мозга, которая поддерживает наше бодрствование, могла выключаться («разлитое торможение»). Сон, по их мнению, — это состояние «нехватки» бодрствования. И в таком случае не нужна никакая специальная система поддержания сна. Впрочем, еще исследования фон Экономо в начале ХХ века показали, что это не так. (Я уже рассказывал, что ему никто не верил, поскольку его утверждения противоречили всем тогдашним теориям, павловской в том числе. Спустя семь десятилетий все его открытия были полностью подтверждены!) Однако экспериментаторы, которые во второй половине ХХ столетия искали «центр сна» в области переднего мозга — той самой, разрушение которой у больных вызывало мучительную бессонницу, приводящую к гибели, — ничего не могли найти. Искали они нейроны, которые усиливают свою активность при переходе от бодрствования ко сну. Но все нейроны, наоборот, ослабляли свою активность, или полностью «замолкали», или меняли рисунок своей активности, как нейроны коры. Таких же, которые при бодрствовании «молчали» или слабо разряжались, а при переходе ко сну резко активизировались, долгие годы отыскать не удавалось.

Медленный сон — царство ГАМК

Медленный сон — царство ГАМК И только в 1990-х такие нейроны были обнаружены. Сначала ученые нашли их с помощью гистохимического, косвенного метода, потом подтвердили и прямой регистрацией активности одиночных нейронов. Оказалось, что область, где они расположены, очень мала. Она и у человека маленькая, а у подопытных животных, в основном крыс, на которых проводили исследования, совсем крошечная, и найти ее крайне трудно. Обнаружили ее в переднем гипоталамусе, именно там, где указал фон Экономо: действительно, и у человека, и у лабораторных животных в этой области находятся нейроны, которые почти не разряжаются, когда мы бодры, но усиливают свое действие и начинают разряжаться, когда мы начинаем дремать, и чем глубже сон, тем сильнее они работают. Дальнейшее изучение показало, что эти нейроны выделяют гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК). Это главный тормозной медиатор мозга и единственное химическое вещество в головном мозге, которое является его специфическим маркером. Что это значит? Что практически больше нигде в организме это вещество не встречается. Этот момент стоит объяснить подробнее. Все вещества, которые содержатся в мозге, есть и во всем нашем организме, особенно в кишечнике. Оно и понятно: в ходе эволюции мозг и кишечник образовались из одной группы клеток. И шутка о «задней точке» и мозгах не так уж далека от истины.

145

146

Глава 4. Механизмы медленного сна

Замечательный нейрофизиолог Дмитрий Сахаров в свое время написал книгу о генеалогии нейронов, где показал, что нервные клетки мозга и клетки кишечника имеют общего предшественника, у них похожая структура, они выделяют одни и те же вещества. Поэтому неудивительно, что в толстом и тонком кишечнике есть все те передатчики, что и в мозге. И для того, чтобы «мозги не управлялись из кишок», а все происходило наоборот — чтобы «мозги командовали кишками», — эволюция «в своей безмерной мудрости» создала гематоэнцефалический барьер (ГЭБ). Это специальная система, которую также долго не могли найти — не знали, где она находится и в чем заключается ее функция, пока не появилась электронная микроскопия. А в электронный микроскоп разглядели особые эндотелиальные клетки, которые выстилают внутренние стенки сосудов, проникающих в мозг. Они лежат там краями друг на друге, как черепица, и обладают очень высоким электрическим сопротивлением, не пропуская молекулы из крови в мозг (и обратно) ни механически, ни электрически (за исключением кислорода, глюкозы и некоторых других веществ, необходимых для функционирования мозговой ткани). Возникают эндотелиальные клетки под воздействием особых белков — факторов, исходящих из глиальных клеток, которые находятся в мозге, заполняют пространство между нейронами и выполняют метаболические функции. Сами глиальные клетки нервных импульсов не проводят, но играют важную косвенную роль в этом процессе. Оказалось, что если во время эксперимента поместить в мозг кровеносный сосуд, взятый, скажем, из печени, то в нем формируется барьер из эндотелиальных клеток. Если

Медленный сон — царство ГАМК

извлечь сосуд из мозга и пересадить его, например, в печень, барьер исчезает. Таким образом, мозг оказался изолирован, и одни и те же вещества внутри мозга и вне его — в кишечнике, в крови, в других органах и тканях — никак не связаны друг с другом. Но, создав этот барьер, эволюция тут же создала вещества, для которых его как бы не существует. Ведь иногда в жизни бывают моменты, когда мозг должен подчиняться импульсам, идущим от тела. В частности, это необходимо при стрессе и в ситуации, когда возникает половое влечение. Именно этим объясняется, например, гон у диких копытных животных, когда и у самцов, и у самок кардинально меняется поведение: и те и другие ничего не едят, самцы начинают драться и т. д. А все оттого, что надпочечники и половые железы дают очень мощные выбросы стероидных гормонов, для которых не существует барьера. Эти гормоны проникают в мозг и изменяют поведение животных, чтобы те выполнили свою главную эволюционную функцию — размножились. У человека все устроено так же, хотя гона у нас нет, конечно. Но вся мировая литература построена на историях о том, как меняется поведение мужчин и женщин под воздействием половых гормонов и гормонов стресса. Есть и другие вещества, которые в состоянии преодолеть гематоэнцефалический барьер, — кислород, глюкоза, некоторые пептиды… Каждому из них можно посвятить отдельную книгу: почему эволюция сделала так, что для этого вещества не существует барьера, какой в этом смысл. Но количество таких веществ ограничено. Основная же масса веществ не проходит барьер, и мозг от них полностью отрезан. К примеру,

147

148

Глава 4. Механизмы медленного сна

в кишечнике содержится много орексина, но там он задействован в процессе переваривания пищи. Так вот, единственное вещество, которое есть только в головном мозге, — гамма-аминомасляная кислота. И ее там больше, чем всех остальных нейромедиаторов, вместе взятых. Таким образом, можно сказать, что это главное вещество в нашем мозге, и именно оно отвечает за торможение. Феномен центрального торможения, открытый гениальным русским физиологом Иваном Михайловичем Сеченовым, признан во всем мире. В одном из ведущих научных журналов в области нейронаук несколько лет назад была опубликована большая статья зарубежных авторов, где подробно рассказывалось о жизни и открытиях Сеченова. В статье признавалось, что именно ему мировая наука обязана понятием торможения, в отличие от возбуждения, которое в его годы уже было хорошо известно. Торможение — важнейшее событие в нашей нервной системе, и в головном мозге оно осуществляется в основном за счет гамма-аминомасляной кислоты. Существует специальный биохимический механизм — так называемый ГАМК-шунт, который превращает глутамат в ГАМК. Получается, самый главный медиа тор бодрствования и самый главный медиатор сна связаны одной молекулой — так достаточно экономно (с точки зрения эволюции) задумала природа. Кроме того, оказалось, что нейроны выделяют много ГАМК даже при бодрствовании и в период быстрого сна, потому что в организме все время осуществляются определенные тормозящие функции (например, при бодрствовании тормозятся все центры сна, при быстром сне — центры бодрствования и медленного

Почему мы не проваливаемся в сон моментально?

сна и т. д.). Но в период медленного сна все остальные медиаторы — медиаторы бодрствования — словно исчезают. Один из моих учителей, академик РАМН Александр Моисеевич Вейн, говорил, что медленный сон — «царство ГАМК». В этой фазе сна межклеточная среда головного мозга заполняется гамма-аминомасляной кислотой, которая остается фактически единственным работающим медиатором. Тому, что мы спим, мы в значительной степени обязаны тем клеткам головного мозга, которые в огромном количестве выделяют эту кислоту.

Почему мы не проваливаемся в сон моментально? Много лет велись споры: является ли переход от бодрствования ко сну активным процессом или пассивным? С точки зрения Клейтмана, Павлова и многих других, это целиком пассивный процесс: мы устаем быть бодрыми и переходим в состояние сна. Но ряд ученых, начиная с фон Экономо, утверждали, что в этом процессе есть и активные компоненты. И современная сомнология с ними согласна. Когда мы начинаем дремать, идет пассивный процесс, который в нейрофизиологической терминологии называется разоблегчением — это снятие облегчения с нейронов активирующих систем. Образно говоря, центры бодрствования, которые поддерживают нас

149

150

Глава 4. Механизмы медленного сна

в активном состоянии, в течение длительной работы как бы устают и снижают свою активность. Какие-то факторы, накапливающиеся за время бодрствования, приводят к тому, что мы на уровне психики ощущаем утомление и желание уснуть, а на нейрофизиологическом уровне ослабляется деятельность центров поддержания бодрости. И эта часть действительно пассивная. Но дальше вступают в силу активные компоненты: как только активирующее воздействие двух мощных потоков, о которых мы говорили в третьей главе, ослабевает, перестают тормозиться центры сна, они высвобождаются от торможения и сами начинают тормозить центры бодрствования. Получается плавное медленное торможение, которое часто сравнивают с ездой на велосипеде, когда ты разогнался, а потом начинаешь медленно-медленно тормозить. Так эволюцией задумано специально, иначе человек (или животное) засыпал бы внезапно, буквально на бегу: бежал, бежал — вдруг упал и заснул. Такое поведение чревато, ведь сразу растопчут или съедят! Чтобы этого не происходило, млекопитающие, и человек в том числе, почувствовав первые признаки усталости, могут успеть найти безопасное место для отдыха и сна. Центр сна, в котором находятся нейроны, выделяющие ГАМК, вступает немного позже. В принципе, ГАМК-ергические нейроны есть по всему мозгу, включая кору. В коре расположены многочисленные мелкие нейроны с короткими отростками — аксонами, которые выделяют ГАМК на поверхность больших нейронов и осуществляют механизм отрицательной обратной связи. Но нейроны, которые находятся в центре

Почему мы не проваливаемся в сон моментально?

сна в передней области гипоталамуса, другие: у них длинные отростки, они проецируются на все центры бодрствования (рис. 38, см. вклейку). Специальные исследования показали, что, если эту систему разрушить, полного исчезновения сна у подопытных крыс и мышей не случится, но он станет значительно короче. Главным образом нарушается система поддержания сна. Разрушение центра сна, который открыл еще фон Экономо, приводит к тому, что подопытная крыса может переходить от бодрствования ко сну, но не в состоянии его поддерживать — у нее происходят короткие, на несколько секунд, «впадения» в сон, после чего она сразу просыпается и потому не может выспаться. Благодаря этим опытам стало понятно, что в этой области ГАМК отвечает за переход от бодрствования ко сну, но не за поддержание сна. Значит, должны быть еще какието механизмы, которые удерживают сон, чтобы мы не просыпались спонтанно слишком часто. И такой механизм недавно был найден. На самом деле второй центр сна был обнаружен еще в 60-е годы прошлого века итальянскими нейрофизиологами. Они провели тщательные исследования доступными в то время экспериментальными методами и показали, что в задней области мозга находятся нейронные скопления, которые могут вызывать засыпание у кошек. Тогда это было воспринято довольно скептически, так как не всем удавалось воспроизвести эти опыты. В течение нескольких десятилетий эти данные оставались как бы подвешенными. Но в наше время они были подтверждены и этот центр точно локализован.

151

152

Глава 4. Механизмы медленного сна

Оказалось, что в ростральной (передней) области продолговатого мозга есть скопление нервных клеток, которые тоже выделяют ГАМК; кроме того, они выделяют глицин, который является тормозным нейромедиатором для спинного мозга и для задних отделов головного мозга. Эти нейроны проецируют свои отростки на кома-центр — видимо, самый главный центр, который обеспечивает состояние бодрствования (о нем мы уже говорили). Получается, специально для него есть свой тормозящий механизм, расположенный в области, названной парафациальной зоной, который обеспечивает плавное выключение бодрствования, переход в медленный сон, и не допускает, чтобы мы провалились сразу в глубокий сон и тем более в кому. Разрушение этой зоны в эксперименте на мышах и крысах приводит к тому, что становится затруднен переход ко сну. Но если животным удается заснуть, сон поддерживается. Помимо этого, были найдены нейроны, которые связаны с регуляцией сна в базальной области переднего мозга (БОПМ); она сейчас также рассматривается как одно из важнейших образований, участвующих в регуляции механизма «бодрствование — сон». Там есть и нейроны, участвующие в поддержании бодрствующего состояния, и нейроны, участвующие в регуляции медленного сна. Четыре типа нейронов БОПМ выделяют разные нейропередатчики: одни выделяют глутамат, другие — ацетилхолин, третьи — ГАМК, причем последнюю выделяют два разных типа нейронов. Таким образом, регуляция сна происходит на разных уровнях, все центры сна тормозят центры бодрствования и обеспечивают нам плавный, гармоничный, скоординированный переход ко сну.

Большинство случаев бессонницы — мнимые?

Удивительно, но системы, участвующие в переходе от бодрствования ко сну, анатомически между собой не связаны. Как они координируют свою работу, как получается этот плавный переход, причем тогда, когда нам это нужно (ведь мы можем отложить засыпание, даже вообще не спать всю ночь!), остается загадкой. Но как бы то ни было, один центр сна обеспечивает нам переход от бодрствующего состояния ко сну, а второй — отвечает за поддержание сна, чтобы мы спонтанно не проснулись и проспали определенное и необходимое количество циклов.

Большинство случаев бессонницы — мнимые? ГАМК-ергическая система очень важна для фармакологии, так как, в частности, позволяет находить решение проблемы бессонницы. Инсомния оказалась не только самым распространенным, но и довольно многообразным явлением. Объективные исследования показали, что большинство случаев бессонницы, на которые жалуются люди, мнимые. Когда в лаборатории записывают полисомнограмму такого пациента, оказывается, что сон у него в пределах нормы. Чаще всего такое случается с женщинами климактерического возраста и старше: утром им кажется, что они совсем не спали или спали очень плохо. Порой даже демонстрация видеозаписи того, как человек спит в лаборатории, не убеждает его в том, что бессонницы у него нет. Больной даже может

153

154

Глава 4. Механизмы медленного сна

заявить: «На видео не я, а загримированный актер». И тогда врачам-сомнологам приходится прибегать к самым разным ухищрениям — крупно наводить камеру на лицо, чтобы пациент видел, как он спал, как сопел, шевелил губами, переворачивался. Зато, как говорят клиницисты, если человек убеждается, что это действительно он, сам этот факт зачастую оказывает благотворное воздействие и пациент перестает жаловаться. Но иногда жалобы сохраняются, и тогда пациентам показаны психотерапевтические процедуры, которые, в отличие от снотворных препаратов, позволяют избавиться от ощущения, будто всю ночь не спишь. И только в 40 % случаев инсомния действительно связана с реальными проблемами в системе «бодр ствование — сон». Первые поколения снотворных — барбитураты — были открыты еще в XIX веке и описаны во всей мировой литературе, ведь с их помощью в свое время совершалась основная масса самоубийств. Когда в романе герой наглотался снотворного, чтобы покончить с собой, знайте, что речь идет о барбитуратах. После Первой мировой войны их начали применять в медицине, поскольку барбитураты оказались очень эффективны не только как снотворные, но и как анестетики — в больших дозах они вызывают наркоз. При этом они крайне опасны. У них очень крутая кривая зависимости эффекта от дозы, поэтому даже небольшая передозировка может привести к остановке дыхания и смерти. Кроме того, эти препараты плохо влияют на печень, почки, при постоянном применении вызывают привыкание и функциональные нарушения в головном мозге. Существует и барбитуровая

Большинство случаев бессонницы — мнимые?

наркомания — у людей, зависимых от барбитуратов, наблюдаются нарушения когнитивных функций, памяти, моторики, речи. Сегодня таких больных, конечно, мало, но в те времена, когда эти препараты применялись широко, их было множество. Да, барбитураты эффективны: человек засыпает быстро и сон его крепок. Но при этом резко меняется структура сна — подавляется быстрый сон, и человек фактически погружается в фармакологический сон. И только при очень маленькой дозе такой фармакологический сон переходит в сон естественный. Надо признать, что в микродозах барбитураты применяются и сейчас. Очень маленькие их дозы содержат известные всем препараты, которые принимают сердечники, к примеру корвалол. Они успокоительно действуют на вегетативную нервную систему и замедляют работу сердца. В пожилом возрасте это, может, и неплохо, но на Западе тот же корвалол запрещен. Совершенно естественно, что весь мир искал замену барбитуратам, — и она была найдена химиками в 40-х годах ХХ века, а в медицину вошла в 60-е. Следующее поколение препаратов, которое появилось после Второй мировой войны, — бензодиазепиновые препараты, — по сравнению с барбитуратами показалось очень мягким. Даже передозировка не приводит, как правило, к серьезным осложнениям, которые требуют реанимации. Поэтому с их помощью невозможно совершить самоубийство (только если смешать с алкоголем). Кроме того, они меньше портят структуру сна и меньше влияют на саму функцию сна, не так сильно подавляют систему бодрствования, как барбитураты. С их помощью можно вызвать фармакологический сон,

155

156

Глава 4. Механизмы медленного сна

но нельзя получить эффект наркоза. Правда, спустя почти два десятка лет применения бензодиазепиновых снотворных и успокоительных средств выяснилось, что они тоже нежелательны для приема, так как вызывают множество опасных последствий. Но первый энтузиазм в отношении бензодиазепинов был очень силен, и ряд препаратов был удостоен различных премий. В Советском Союзе Государственную премию получили создатели феназепама, синтезированного на Одесском фармацевтическом заводе. Надо признать, что бензодиазепины произвели революцию в психиатрии. Ведь, по свидетельству психиатров, после появления этих препаратов из клиник исчезли «буйные помешанные». Даже при небольших дозах пациенты быстро успокаиваются, а при постоянном приеме человек становится управляемым и социализированным. Существуют «дневные» бензодиазепины, которые мало подавляют бодрствование, но влияют на общее состояние человека, его поведение. А «ночные» улучшают сон. В невероятной популярности бензодиазепинов в те годы можно убедиться, если посмотреть голливудские фильмы 60–70-х годов. Там в диалогах между героями постоянно встречается: «Я сегодня не пью, я принял снотворное», «А ты выпил снотворное?», «Я сегодня не пил снотворное». Снотворные препараты пили как витамины, их продавали почти без рецепта, и потребление было фантастическим. По всему миру принимались миллиарды таблеток в год. Если учесть, что бензодиазепины очень дешевы в синтезе, то становится понятно, что фирмы, их производящие, зарабатывали безумные деньги и в Европе, и в Америке.

Большинство случаев бессонницы — мнимые?

Однако в конце 1970-х стало ясно, что эти вещества также очень опасны. Для обычных людей с нарушениями сна, которые не являются психиатрическими больными, они оказались слишком сильными, так как давали очень много нежелательных последствий. Нежелательных до такой степени, что один мой коллега на научной конференции признался, что главная задача врача-сомнолога — как можно дольше удерживать больного от применения снотворного! По его словам, прием снотворного опаснее для организма, чем нарушение сна само по себе. Он, конечно, несколько преувеличивал, тем не менее во многих случаях это действительно так. Потому что по-настоящему разрушенный сон — относительно редкий случай, так происходит при нарколепсии, болезни Паркинсона и некоторых других заболеваниях. Выяснилось, что продукты распада бензодиазепинов, так же как и барбитуратов, надолго задерживаются в организме и продолжают оказывать седативный эффект, который усиливается при взаимодействии с алкоголем. В инструкциях к таким лекарствам обычно пишут, что нельзя водить машину, пить алкоголь и т. п. лишь на следующий день. А через день, значит, можно? Но и через день в крови сохраняется высокий уровень метаболитов, которые по-прежнему могут вызывать сонливость, нарушение бокового зрения и другие эффекты, особенно опасные для тех, кто находится за рулем. А ведь в Америке фактически все население буквально живет на колесах. Тщательное изучение показало, что огромное количество автомобильных аварий связано с употреблением людьми популярных бензодиазепинов накануне или за

157

158

Глава 4. Механизмы медленного сна

день до происшествия. Разразился небывалый скандал. Были опубликованы результаты работы специально созданной при президенте США комиссии. После этого прошли серьезные обсуждения в американском Конгрессе и были приняты законы, которые запретили бесконтрольное использование бензодиазепинов: их продажа теперь разрешена только по рецептам; покупателя обязательно должны предупредить, что машину нельзя водить не только на следующий день, но и позже, а если человек постоянно принимает эти препараты, то ему вообще нельзя садиться за руль и т. д. Была введена масса ограничений — для детей, для беременных, для пожилых, при ряде заболеваний.

Почему у Брежнева заплетался язык? Яркий пример того, к чему может привести бесконтрольное употребление снотворных, можно найти в лекции знаменитого врача Евгения Чазова. В одной из телепередач он рассказал, как лечили Брежнева, и раскрыл тайну, почему советский лидер так странно говорил, что являлось предметом многочисленных шуток и анекдотов. На самом деле ничего смешного в этом нет, Брежнев просто был больным человеком. Страдая от бессонницы, он перепробовал разные снотворные, и в результате ему понравилась «адская смесь» — небольшая доза барбитурата и бензодиазепина, после которой он хорошо спал и утром ему

Почему у Брежнева заплетался язык?

казалось, что он выспался. Врачи запретили Брежневу принимать эту смесь, но он просил прислугу покупать эти препараты в обычных городских аптеках и приносить ему. Как признался Чазов, в какой-то момент стало понятно: ограничить его никак не получится. И буквально на глазах энергичный и еще совсем не старый человек начал «разваливаться»: у него стала нарушаться память, ухудшились когнитивные способности, моторика языка. Врачи не могли сказать, что виной тому снотворные, которые он принимал, а говорили, что, наверное, ему мешают зубные протезы. Брежнев часами просиживал у зубного врача, но ничего не помогало, так как нарушение моторики языка было связано именно с побочным действием хронического злоупотребления бензодиазепиновыми препаратами, которые действуют расслабляюще на мышечную систему. Отсюда и странная речь. Так и деградировал Брежнев на глазах у всей страны, что послужило одной из причин общего ухудшения дел в СССР и последующего его распада. Так что бензодиазепины, хоть они и намного лучше барбитуратов, тоже весьма далеки от идеального снотворного, о котором мы все мечтаем. А почему? Потому что и те и другие воздействуют на одни и те же механизмы — на тот самый ГАМК-ергический путь, о котором я уже рассказывал. Механизмы медленного сна — это механизмы выброса гамма-аминомасляной кислоты и ее связывания со специфическими рецепторами, и многие нейроны, которые вырабатывают это вещество, чрезвычайно активны во время сна. Чем глубже сон, тем они активнее и тем больше ГАМК выбрасывается в межклеточную среду мозга.

159

160

Глава 4. Механизмы медленного сна

Помните про царство ГАМК, как называл медленный сон Александр Вейн? Все остальные нейромедиаторы, которые активируют нашу кору во время бодрствования, ослабляют свою активность по мере углубления сна. В глубоком медленном сне либо вообще не выделяется ни одного кванта деполяризу ющих медиаторов, либо, в редких случаях, выделяются их единичные кванты, тогда как ГАМК по мере углубления сна становится в головном мозге все больше и больше. Она диффундирует по межклеточной жидкости и постепенно заполняет все межклеточное пространство головного мозга. Если мы принимаем снотворное, то искусственно воздействуем на те рецепторы, которые в норме связываются с молекулами ГАМК, вызывая гиперполяризацию (торможение) нейронов коры. Но оказалось, что по каким-то причинам такой способ мозгу не нравится. В качестве альтернативы можно рассматривать так называемые ГАМК-миметики — менее вредные вещества, которые имитируют работу этой кислоты. К примеру, в Ленинграде еще в советские времена блестящий ученый, психофармаколог Изяслав Петрович Лапин (1930–2012) разработал лекарственное вещество фенибут. Оно производится до сих пор, продается в аптеках, разрешено для приема даже детям, так как гораздо менее вредно, чем бензодиазепины, но действует более мягко. И несмотря на это, фенибут проявил свои лучшие качества даже в космосе. Во время стыковки советского и американского космических кораблей «Союз» и «Аполлон» в 1975 году возникли проблемы: они долго не могли состыковаться. Советский корабль должен был подойти к американскому,

Почему у Брежнева заплетался язык?

но у наших космонавтов ничего не получалось, в течение нескольких часов они предпринимали тщетные попытки. Об этом, кстати, тогда ничего не писали. Только через несколько лет появилась публикация в журнале «Огонек». Ситуация была настолько драматичной, что встал вопрос о том, чтобы отказаться от всего проекта и вернуть корабль на Землю. Космонавты сообщили в Центр управления полетами, что они измучены и сделать ничего не могут. В ЦУПе врачи и психологи, которые контролировали процесс, посоветовали им отдохнуть, поспать и потом еще раз попробовать. Но возбужденные космонавты не могли заснуть! Тогда им разрешили принять фенибут, имевшийся в аптечке космонавта, поскольку это средство считалось относительно безвредным и мягким. После этого им удалось заснуть на час. А проснувшись, они почувствовали себя свежо и сумели удачно провести стыковку. После все, кто участвовал в этом проекте, получили ордена и другие награды. Все, кроме создателя лекарства, который узнал об этой истории из публикации, когда кто-то из знакомых показал ему номер журнала… Этот случай подтвердил, что фенибут, в отличие от бензодиазепинов, не нарушает когнитивных способностей человека. Бывало и такое, что студентам перед экзаменом или людям, которым предстояло ответственное публичное выступление, предлагали принять полтаблетки какого-нибудь бензодиазепина. Очень часто человек действительно успокаивался, но у него пропадала острота восприятия происходящего: он переставал быстро реагировать на вопросы, не мог адекватно отвечать на острые реплики из зала, свой текст мог читать только

161

162

Глава 4. Механизмы медленного сна

по бумажке. После фенибута таких последствий, похоже, нет, и в этом плане отечественное лекарство лучше многих зарубежных препаратов. Тут стоит заметить, что фенибут — это ГАМКмиметик, а бензодиазепины — ГАМК-агонисты, то есть вещества, которые прикрепляются к определенной части рецептора ГАМК. Но, повторюсь, мозгу не нравится, когда на такие участки садятся молекулы, которые слишком сильно активируют всю систему. К сожалению, все дальнейшие попытки фарминдустрии усовершенствовать снотворные препараты продолжились исключительно в направлении разработки и синтеза новых молекул бензодиазепинов. В результате третье поколение этих веществ, которое появилось в 1990–2000-е годы, конечно, улучшилось: новые препараты оказались более короткоживущими и менее вредными. Но все равно они воздействовали на тот же механизм и обладали теми же недостатками, что и первое поколение, просто менее выраженными. В ХХI веке появилась надежда, что идеальные снотворные наконец найдены. Так было воспринято появление веществ, которые называются циклопирролонами и имидазопиридинами. Это третье или даже четвертое поколение снотворных, и они совсем не нарушают структуру сна. Однако оказалось, что и они, как и их предшественники, обладают рядом недостатков, вызванных тем, что эти препараты воздействуют пусть и на другой участок, но все того же рецептора ГАМК. Опять тот же механизм, фармакологический запуск которого негативно воспринимается мозгом. После приема этих веществ на следующий день по-прежнему нельзя водить машину, опасно

Идеальное снотворное пока не создано

пить алкоголь, возможны последствия для различных систем организма. В России эти лекарственные вещества относятся к группе А и отпускаются только по специальным номерным рецептам. Парадоксально, что в нашей стране легче достать барбитурат или бензодиазепин, чем гораздо менее опасные препараты последнего поколения.

Идеальное снотворное пока не создано Таким образом, проблема фармакологического лечения бессонницы остается пока нерешенной. Надо сказать, что с бессонницей можно бороться двумя путями: активировать механизмы сна (для этого и разрабатывались препараты, воздействующие на ГАМК-ергическую систему) или подавлять механизмы бодрствования. Для того чтобы снизить активность системы бодрствования, использовались и используются антигистаминные препараты. К слову, именно благодаря димедролу была открыта гистаминовая система мозга. Обнаружилось, что изобретенный в начале 1940-х годов препарат вызывает очень сильную сонливость. Исследователи сразу подумали, что в мозге есть какието рецепторы гистамина, которые блокируются антигистаминными препаратами, а сам гистамин вызывает активацию пробуждения и поддерживает бодрствование. Так оно впоследствии и оказалось. Позднее были созданы антигистаминные препараты нового

163

164

Глава 4. Механизмы медленного сна

поколения, у которых снотворная активность значительно снижена. С другой стороны, ученые решили: а почему бы не использовать антигистаминные препараты как снотворные? Так появилось действующее вещество доксиламин с минимальными антигистаминными свойствами. Этот препарат, по многим данным, менее опасен, чем препараты, воздействующие на рецепторы ГАМК. Его можно, например, принимать во время беременности. Но опять же есть немало ограничений, которые не позволяют сделать его безрецептурным и применять при обычных жалобах на бессонницу. Я тоже в свое время занимался этой проблемой. Мы изучали на животных препараты пептидного ряда, синтезированные нашими химиками. Они обладают совершенно другим механизмом действия. Такие препараты должны быть вообще безвредны, поскольку при их приеме нет никаких последствий, характерных для предшествующих поколений снотворных. Но, к сожалению, заинтересовать фармацевтические фирмы — ни отечественные, ни зарубежные — нам не удалось, ведь синтезировать эти вещества сложнее и дороже. Фармкомпании не рискнули заняться совершенно новым производством пептидов. История осталась незаконченной. Но я не исключаю, что в ближайшем будущем какой-то из синтетических пептидов совершенно нового ряда все-таки получит воплощение в виде снотворного средства нового поколения — ктото заинтересуется и вложит средства. И у нас появится наконец лекарственный препарат, который можно будет принимать как витамины: к нему не будет противопоказаний, серьезных ограничений и т. п.

Идеальное снотворное пока не создано

Не хочу, чтобы читатели подумали, что я негативно отзываюсь о снотворных первых поколений. На самом деле они замечательные, сильнодействующие, дающие потрясающие результаты, они перевернули всю медицину. Один мой коллега в свое время изучал в психиатрической больнице нарушения сна у тяжелых алкоголиков. У них мозг настолько отравлен алкоголем, что у сна отмечались грандиозные нарушения: исчезала четвертая стадия медленного сна, то есть самый глубокий сон, REM-сон был подавлен в утренние часы, начиналась белая горячка. Так вот, феназепам оказывал на таких людей потрясающее действие — нормализовал сон, улучшал самочувствие. Поэтому, повторяю, эти препараты очень эффективны, но только в отношении тяжелых больных, пациентов психоневрологических клиник. Кстати, врачи, которые постоянно работают со снотворными второго и третьего поколений, настаивают на том, что они предназначены для применения только в условиях стационара и не годятся для домашнего использования. Но мыто как раз говорили о том, что большинство жалоб на плохой сон поступает к врачам со стороны практически здоровых людей, переживающих некие житейские неурядицы, депрессии, неврозы. И в этих ситуациях такие препараты слишком сильно «бьют по мозгам». Не случайно в инструкциях написано, что их можно принимать, к примеру, не дольше двух недель. Привыкание, которое наступает при длительном приеме, — очень опасная вещь, потому что лекарственная зависимость в данном случае выражена достаточно сильно. А препараты третьего поколения, которые менее опасны, в нашей стране почти недоступны. Вот такой парадокс.

О мелатонине как о возможном снотворном мы еще поговорим отдельно.

165

166

Глава 4. Механизмы медленного сна

Почему наш мозг не любит снотворные, но обожает кофе? В поисках идеального снотворного изучаются и нейронные пути, связанные с воздействием на аденозиновые рецепторы. Аденозин — это вещество, которое выделяется различными клетками организма (то есть не только в мозге) в ходе обычного обмена веществ. И вырабатывается его довольно много. Сравнительно недавно было обнаружено, что аденозин, который не проходит гематоэнцефалический барьер ни в одну, ни в другую сторону, образуется в мозге при работе и нервных, и глиальных клеток. При этом его нельзя назвать нейромедиатором, так как он выделяется не из синаптической щели, а с поверхности клеточных мембран. Но на нейронах есть несколько рецепторов, на которые он «садится» и выполняет функцию их торможения. Открытие аденозиновой системы состоялось в конце 70-х годов прошлого века, и тогда же стала понятна ее роль в регуляции механизма сна — бодрствования. Понимание это связано с употреблением людьми кофеина. Кофеин из кофе, теофиллин из чая и теобромин из какао — группа близких по строению веществ растительного происхождения, называемых филлоксантинами, которые человек употребляет с давних времен вместе с напитками. Многовековой опыт свидетельствует, что они оказывают хороший, благотворный эффект на организм.

Почему наш мозг не любит снотворные, но обожает кофе?

Много раз проводились исследования, с тем чтобы выяснить, не вреден ли кофе. Так, после того как в первой половине XVI века кофе и чай в большом количестве начали поступать в Европу с Востока, один шведский король обеспокоился: не опасны ли для его монаршей особы эти напитки? И тогда был осуществлен вполне научный эксперимент. Однояйцовым близнецам, арестованным за убийство общей любовницы, виселицу заменили пожизненным тюремным заключением. Братьев хорошо кормили, при этом один из них принимал нарастающие дозы чая трижды в день по стакану, а второй — все более и более крепкий кофе по 3–4 чашки в день. Проходили годы, десятилетия, умерли все наблюдавшие за ними врачи, умер король, все менялось, а братья жили-поживали, попивая крепкий кофе и крепкий чай. В итоге один из них скончался в 92 года, второй — в 94, что по тем временам, когда средний возраст составлял около 50 лет, невероятно. Так стало ясно, что потребление кофе и чая даже в больших количествах никак не вредит человеческому организму. С тех пор многовековые наблюдения, а потом и научные исследования доказали, что филлоксантины очень позитивно воспринимаются мозгом. Таким образом, очевидно, что мозг не любит, когда извне воздействуют на рецепторы ГАМК, он всячески сопротивляется, когда мы его «взламываем» и продолжаем давать относительно здоровым людям снотворные и успокоительные препараты, в результате чего нарушаются когнитивная дея тельность, моторная активность и пр. А вот воздействие

167

168

Глава 4. Механизмы медленного сна

кофеина и подобных ему веществ мозгу явно нравится. Многочисленные наблюдения психиатров и невропатологов за состоянием больных, которые пьют кофе, показывают, что у тех могут возникать некоторые нарушения в работе желудка или в сердечной деятельности. К примеру, слишком много крепкого кофе может вызвать тахикардию. Но при этом все гда улучшаются когнитивные способности, память и творческие способности, обостряется восприятие. Кстати, теофиллин из чая лишен недостатков кофеина в плане воздействия на желудок. Поэтому чай можно рекомендовать всем людям: и больным, и здоровым, и пожилым, и молодым, и детям, и тем, у кого проблемы с желудком. Конечно, не «чифирь», но в нормальных концентрациях чай обычно не вызывает ни раздражения желудка, ни сердечной тахикардии. Да и какао, которое по силе воздействия стоит между кофе и чаем, тоже очень полезный напиток, поддерживающий работу мозга. Как видим, блокирование тормозной системы, связанной с аденозином, почему-то мозгу очень нравится!

Сейчас кофеин все чаще рекомендуется для лечения даже таких тяжелых заболеваний, как болезнь Альц геймера, болезнь Паркинсона, рассеянный склероз и др. Применение кофеина и в эксперименте на животных, и в клинике неизменно дает положительный результат. Бывает, конечно, что эффект оказывается недостаточным, но никогда не бывало такого, чтобы больному был нанесен ущерб. Кофеин благотворно влияет на деятельность мозга, а негативная реакция желудка или сердечной системы связана скорее с привычкой. В странах, где пьют много кофе, — во Франции, в Италии — такие случаи очень редки. Кофе там

Почему наш мозг не любит снотворные, но обожает кофе?

начинают пить еще в школьном возрасте, привыкают к нему, и тахикардия от него наблюдается сравнительно редко. И при этом человек, который пьет много кофе, в значительной степени ограждает себя от наступления старческого слабоумия. Тут можно затронуть одну крамольную тему, о которой врачи предпочитают не распространяться. Но я биолог, поэтому могу об этом говорить. Среди веществ, которые мозг любит, есть еще и никотин. Да, он негативно воздействует на малый круг крово обращения и может вызывать нежелательные реакции в организме вплоть до онкологических заболеваний. Но для мозга, в котором есть никотиновые рецепторы, он является очень мощным и позитивным стимулятором. Недаром известно, что у курящего человека в разы меньше шансов получить болезнь Альцгеймера или болезнь Паркинсона. Правда, в популярной литературе этот факт распространять не рекомендуется. Естественно, в отношении курения ситуация непростая и неоднозначная. Люди ведь курили многие века, и таких тяжелых последствий, которые мы видим сейчас, не было. Один из известных психиатров, ныне покойный профессор Белкин, говорил, что в значительной степени это связано с переходом к курению переработанного табака в сигаретах. Чем большей переработке подвергают табак, тем выше в нем концентрация вредных веществ. А пока люди курили сырой табак в трубках или жевали его, отрицательные последствия были далеко не так очевидны. Более того, еще в начале ХХ века врачи рекомендовали, например, курение для похудения!

169

170

Глава 4. Механизмы медленного сна

Мозговой яд можно было купить без рецепта Итак, мы знаем, что сигнальный путь аденозина вызывает сонливость, а кофеин блокирует рецепторы аденозина и, соответственно, вызывает бодрость. Сегодня для изучения этой системы прилагаются большие усилия. Уже известно, что сигнальный путь аденозина является вторым после ГАМК путем перехода от бодрствования ко сну и частично опосредуется также ГАМК-рецепторами. То есть за активацией аденозинового сигнального пути следует, как правило, активация ГАМК-рецепторов и сон переходит в более глубокую стадию. Многочисленные исследования показали, что за время продолжительного бодрствования в мозге накапливается аденозин как результат обменных процессов, происходящих в нейронных и глиальных клетках. При этом в некоторых структурах мозга, являющихся ключевыми для регуляции бодрствования и сна (в частности, в вышеупомянутой базальной области переднего мозга), велика концентрация рецепторов аденозина. Видимо, накопление аденозина в ходе естественного длительного бодрствования и определяет наше ощущение утомления и сонливости. А приняв кофеин, мы блокируем аденозиновые рецепторы и вызываем у себя ощущение бодрости. Подавление системы сна и улучшение работы системы бодрствования требуется во многих случаях. В частности, это очень актуально для больных нарколепсией и при ряде других заболеваний, составляющих

Мозговой яд можно было купить без рецепта

группу гиперсомний, для которых характерна избыточная сонливость днем. При лечении таких заболеваний и применяется кофеин. Он, конечно, не всегда эффективен и по мере нарастания сонливости может перестать помогать, ведь это мягкое вещество растительного происхождения. И вот в 30-х годах XX века стали применять амфетамин. Долгие годы он использовался в клинической практике, и никто не догадывался о его вредном воздействии на мозг. Скажем, до Второй мировой войны он свободно продавался в аптеках, студенты его покупали перед сессией и пили, чтобы учиться целую ночь, не чувствуя сонливости, а утром пойти на экзамен. Известны и анекдотические случаи. Например, однажды во время Второй мировой войны немецкие парашютисты ночью должны были высадиться на Крит. Им раздали амфетамин, но не предупредили об опасности передозировки. И они наглотались его в таких дозах, что перевозбудились, из-за чего двое выпрыгнули из самолета, забыв надеть парашюты! Еще в середине XX века вред амфетамина не был очевиден. Пили его почти бесконтрольно. Позже этот препарат активно употребляли на дискотеках, танцевальных марафонах. И только в конце 1960-х — начале 1970-х было доказано, что амфетамин — не что иное, как мозговой яд: даже при однократном применении он приводит к разрушению части нервных клеток. С тех пор во многих странах, в том числе в России, он запрещен и сейчас считается одним из самых страшных наркотиков — в каком-то смысле, говорят наркологи, даже более страшным, чем многие другие. Дело в том, что амфетамин не просто вызывает зависимость и привыкание, а еще и разрушает нейроны в мозге,

171

172

Глава 4. Механизмы медленного сна

и при долгом приеме человек превращается в «овощ». Амфетамин, разумеется, гораздо сильнее кофеина, он действует на аминергическую активирующую сигнальную систему. Сравнительно недавно, в 1970–80-х годах, одна французская фармацевтическая фирма разработала вещество под названием модафинил, которое попало на проверку в лабораторию Жуве. Испытывая модафинил на подопытных кошках и крысах, ученые убедились в сильном активирующем воздействии, которое надолго и эффективно подавляет сон. Ярко выраженных побочных последствий, свойственных амфетамину, они не обнаружили — ни токсического воздействия, ни проявления зависимости, ни разрушения мозга, ни психозов. И модафинил был разрешен к применению. Правда, с ним тоже был связан скандал, который разразился после одной газетной публикации. Журналисты раскопали, что в ходе так называемой «Войны в заливе» на Ближнем Востоке французские войска использовали это вещество: была организована предутренняя атака на позиции неприятеля, и, чтобы бойцы не спали, им дали модафинил, к тому времени еще официально не разрешенный к применению. Известно об этом стало только через несколько лет после войны, и поднялась колоссальная волна возмущения: как можно своим же бойцам давать вещество, которое лишает их сна? А если бы они пострадали? В итоге была проведена тщательная проверка, которая не обнаружила никаких негативных последствий для тех солдат. Так модафинил был разрешен к применению в клинике. Он до сих пор применяется в Европе, но с очень существенными оговорками. К примеру, он очень эффективен

Мы спим — нейроны работают. Но не все!

при дальних перелетах, когда человек меняет часовые пояса и потом не может перестроиться, тем не менее модафинил разрешено назначать только нарколептикам. А в России это лекарственное средство вообще не зарегистрировано. Будем надеяться на перемены, так как модафинил снимает главную проблему таких пациентов — избыточную дневную сонливость. При этом механизм действия модафинила ясен не до конца. Он не связан с сигнальной системой аденозина — возможно, он воздействует на другие сигнальные системы. Уже собрано большое количество результатов исследований на лабораторных животных и накоплены клинические материалы — все это свидетельствует о том, что данное вещество перспективно для фармакологии. Думаю, его будут все больше использовать для лечения проблем, связанных с избыточной дневной сонливостью. Таким образом, биохимия медленного сна изучена довольно хорошо, но как ею воспользоваться в фармакологических целях, чтобы не повредить организму, пока не до конца ясно.

Мы спим — нейроны работают. Но не все! Как же ведут себя нейроны при переходе от бодрствования ко сну (рис. 39)? Они вовсе не прекращают свою активность. Точнее, прекращают ее только те нервные клетки, которые обеспечивают наше бодрствующее состояние. Нейроны, которые вырабатывают

173

Источник: Rechtschaffen A., Siegel J. M / Kandel E.R. et al. (eds.) // Principles of Neuroscience, 4th Ed. McGraw-Hill. N. Y., 2000. 936–947

174

Глава 4. Механизмы медленного сна

Рис. 39. Нейронная активность мозга в бодрствовании, медленном и быстром сне. I — ЭЭГ; II — ЭОГ; III — электрическая активность в зрительной системе; IV — ЭМГ; 1 — кора/таламус (медиаторы — ацетилхолин и глутамат); 2 — NREM-on — нейроны «центра медленного сна» в преоптической области переднего гипоталамуса (медиатор — ГАМК); 3 — REM-Waking-on — нейроны, активные и при бодрствовании, и в быстром сне, расположены в ретикулярной формации и базальной преоптической области (медиаторы — ацетилхолин и глутамат); 4 — PGO-on — нейроны, активные в фазические периоды быстрого сна, расположенные в области «пре-локус церулеус-альфа» (медиатор — ацетилхолин); 5 — REM-off — нейроны, «молчащие» весь период быстрого сна, расположенные в синем пятне (медиатор — норадреналин), дорсальных ядрах шва (серотонин) и заднем гипоталамусе (гистамин); 6 — REM-on — нейроны «центра быстрого сна» в ростральном ядре моста (медиаторы — ацетилхолин и глутамат)

мозговые амины: норадреналин, серотонин, гистамин и пептид орексин — действительно постепенно, по мере углубления сна, «замолкают» до момента пробуждения. Но, например, нейроны коры, которая является нашим главным органом мышления, остаются активными.

Мы спим — нейроны работают. Но не все!

Более того, средняя частота нейронных импульсов в коре почти не снижается, однако совершенно меняется характер их работы. Когда мы бодрствуем, каждый нейрон коры работает в собственном ритме, он включен в свою нейронную сеть и разряжается определенным индивидуальным образом, индивидуальным рисунком — паттерном. А когда мы засыпаем, нейроны переходят в так называемый режим «пачка — пауза»: то разряжаются, то тормозятся, и к тому же они объединяются в «хоры». Много мелких «хоров» начинают разряжаться ритмически. А мы наблюдаем в суммарной электрической активности головного мозга — в электроэнцефалограмме — признаки медленного сна: К-комплексы, сонные веретена, большие медленные волны. Так на макроуровне, на уровне целого мозга, проявляется изменение работы нейронных популяций. При этом возникает ситуация, когда обработка информации в нейронных системах, в таламокортикальной системе, которая является субстратом высших психических функций, очень сильно затрудняется и почти прекращается. Это стало неожиданным открытием для ученых, которые поначалу считали, что во время медленного сна мозг перерабатывает информацию, полученную в предшествующем бодрствовании. Это казалось логичным. Но характер разрядов нейронов показывает, что такая информация вряд ли может быть эффективно переработана: во время медленного сна мы не только ничего не видим и не слышим, но и внутри мозга информация плохо передается. Для чего же это нужно? Большой вклад в изучение этой проблемы внес наш бывший соотечественник Игорь Тимофеев, который

175

176

Глава 4. Механизмы медленного сна

много лет работает в Канаде, в лаборатории крупнейшего нейрофизиолога, ныне покойного Мирчи Стериаде. В девяностые и нулевые годы он с коллегами проводил блестящие опыты, которые показали, что во время медленного сна нейроны коры переходят в состояние, когда предельная активация, или деполяризация, сменяется предельным торможением, или гиперполяризацией. Такую резкую смену производят ритмично целые группы нейронов. Я обратил внимание на то, что это напоминает прочистку раковины вантузом. И коллеги в шутку прозвали мою идею вантузной гипотезой: то есть вы резко меняете давление с повышенного на пониженное, благодаря чему пробка вылетает. В мозге происходит нечто похожее, только речь идет не о гидравлическом давлении, а о смене электрических потенциалов на клеточной мембране. Возможно, одна из функций медленного сна — очистка ионных каналов. И возможно, чувство легкости и свежести, которое мы испытываем утром после здорового сна, связано с тем, что десятки миллиардов канальцев на мембране, за счет которых осуществляются электрические процессы в мозге (на чем построено мышление и вообще вся работа мозга), очищаются, и субъективно мы воспринимаем это как ощущение отдыха. Эта гипотеза недавно получила косвенное подтверждение. В Америке работает группа ученых во главе с молодой исследовательницей из Дании Майкен Недергор. Несколько лет назад они обнаружили в головном мозге систему, которую назвали глимфатической. Ведь в мозге, помимо нервных клеток, есть еще и глиальные, которых гораздо больше: каждая нервная клетка

Мы спим — нейроны работают. Но не все!

оплетена сетью глиальных клеток, которые участвуют во всех процессах, связанных с работой нейронов, хотя и не проводят электрических импульсов. Именно глиальным клеткам сейчас отводят все большую роль в мозговых процессах. В них имеются аквапоры — специальные каналы, проводящие воду. Когда мы бодрствуем, эти каналы закрыты, самые большие глиальные клетки, астроциты, раздуты, а межклеточное пространство сжато, поэтому тока межклеточной жидкости по нему почти нет. Но когда мы засыпаем, вода выходит из клеток наружу, астроциты сморщиваются, каналы расширяются, появляется ток межклеточной жидкости, которая быстро вымывает всякую «дрянь», скопившуюся там во время длительного бодрствования. А что это за «дрянь»? Это такие уродливые белковые молекулы, которые никак не могут разрушиться. Вообще, в нашем мозге и в организме в целом работает совершенный механизм удаления «неудачных» белковых молекул. Синтез белков идет постоянно, поэтому среди миллионов белковых молекул обязательно появляется несколько неудачно «сшитых». Сначала на дефектную молекулу кидаются белки-шапероны — они пытаются ее исправить, сложить аккуратненько, запаковать. Если не получается, появляется белок убиквитин, который метит эту молекулу, после чего на нее набрасываются специальные ферменты-протеазы, разрезают ее на кусочки и уничтожают. Тем не менее изредка появляются такие молекулы, которые даже этот механизм не может исправить или утилизировать. В организме они удаляются посредством лимфатической системы. Но в мозге лимфатические

177

178

Глава 4. Механизмы медленного сна

сосуды есть только на поверхности, они привязаны к мягкой мозговой оболочке, а в глубине мозга их нет. Так как же утилизируются эти уродливые молекулы? Группа Недергор предложила следующее объяснение: их уносит током межклеточной жидкости, дальше они попадают в ликвор и удаляются из головного мозга. И происходит это именно во время медленного сна. Идея действительно интересная, к тому же получившая ряд подтверждений (рис. 40, см. вклейку). Как видно из рисунка, состояние бодрствования (внизу) с характерной активностью на ЭЭГ (гиппокампальный тета-ритм) сочетается с разбухшими астроцитами, узкими межклеточными каналами и преобладанием ионов калия в них. При этом центры сна выделяют большое количество молекул — нейромедиаторов бодрствования. Состояние медленного сна (вверху) с характерной для него ЭЭГ (дельта-волны), наоборот, сопровождается «усыханием» астроцитов, расширением межклеточного пространства и преобладанием в нем ионов кальция, магния и протонов. Это облегчает ток жидкости, вымывающей «мусорные» белковые молекулы из ткани головного мозга. Однако при старении механизм утилизации этих молекул нарушается, они накапливаются, что и является причиной старческих недугов — болезни Альц геймера и болезни Паркинсона. Исследования в этом направлении идут очень активно, на них выделяются большие средства. В будущем их результаты могут иметь важное применение для лечения этих страшных заболеваний. Интересна и гипотеза Ивана Пигарева, о которой он много рассказывает в своих лекциях. Он предположил

Мы спим — нейроны работают. Но не все!

(и подтвердил в экспериментах на кошках), что во время медленного сна нейронные системы, которые ответственны за слух, зрение и другие функции бодрствования, переключаются на анализ сигналов, идущих от внутренних органов — желудка, кишечника, сердца, печени, почек. Эти сигналы анализируются, несмотря на изменение характера работы нервных клеток. Данная гипотеза не противоречит другим; возможно — или даже наверняка, — у медленного сна есть целый ряд функций. И во время медленного сна все они реализуются. В частности, есть еще одна важная функция — укрепление иммунитета. Уже доказано, что адекватные иммунные реакции организма связаны с хорошим медленным сном, поэтому популярный совет больному «больше спать» имеет под собой серьезные основания. Дело в том, что ряд молекул, участвующих в формировании иммунитета, в сопротивлении вредным воздействиям, синтезируется во время медленного сна: бодрствующий организм почему-то не умеет их вырабатывать. Еще одна гипотеза связывает медленный сон с работой некоторых генов. Известно, что у мыши определенные гены экспрессируются во время бодрствования и не экспрессируются во время медленного сна. А другие гены, наоборот, не экспрессируются в периоды бодрствования и экспрессируются в медленном сне. Почему так происходит, непонятно. Выходит, еще одна функция медленного сна — обеспечение работы определенных генов, которая не может реализовываться в бодрствующем состоянии. Речь идет в основном о генах, которые связаны с синтезом белков

179

180

Глава 4. Механизмы медленного сна

и холестерина, а ведь холестериновый обмен очень важен для формирования клеточных мембран. Во время медленного сна эти гены кодируют ферменты, которые потом управляют холестериновым обменом в мозге. Выдвигались гипотезы, которые связывали медленный сон с психическими проявлениями. Еще не так давно была популярна идея о возможности гипнопедии: мол, во время медленного сна можно активировать память и что-то записывать «на корочку». Проводились даже специальные исследования по поручению компетентных организаций. Гипотеза не подтвердилась, но исследования показали, что действительно есть такое состояние «ни сна, ни бодрствования» в переходный период засыпания, когда вполне реально чтото запомнить: иностранные слова, формулы, стихи. Почему? Потому что нет внешних раздражителей, посторонних звуков, шумов, меняющихся картинок перед глазами, которые мешают запоминанию, когда мы бодры. Но это не состояние сна — это состояние перед сном. Причем его практически невозможно поддерживать естественным путем: человек либо быстро спонтанно проснется, либо заснет. И если человек начинает засыпать, то при первых же признаках медленного сна, видимых на электроэнцефалограмме (тета-ритм), проводимость импульсов, которые он получает, скажем, через наушники, блокируется, а при первых же появлениях веретена, которое характеризует вторую стадию медленного сна, мозг отключается полностью и любое обучение, любое запоминание становится невозможным. Таким образом, все идеи обучения во сне или в состоянии, близком ко сну, были отвергнуты.

Мы спим — нейроны работают. Но не все!

Модно в последнее время связывать медленный сон с консолидацией памяти. На эту тему написано уже много работ. Но убедительных данных, проверенных на людях, не получено. На животных же изучать проблему памяти невозможно: если животное не воспроизводит выученный навык, на то может быть тысяча причин, помимо того что он забыт. Проконтролировать внутренний мир животного мы не можем; все, что нам остается, — только произвольно интерпретировать его. Это человек может признаться, что он что-то забыл. Но проведенные на людях испытания либо не дают результата, либо он получается очень слабым. Например, недавно мои коллеги из лаборатории нейробиологии бодрствования и сна, руководимой доктором биологических наук В. Б. Дороховым в Институте высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, провели очень тщательные исследования, цель которых — проверить, поможет ли вторая стадия медленного сна улучшить запоминание большого количества бессмысленных слов. Тут важно сказать о том, почему еще не удается решить проблему сна и памяти: обе фазы сна, медленная и быстрая, по сути, два противоположных состояния. Медленный сон — состояние явно трофотропное (связанное с накоплением энергии), а быстрый — эрготропное (связанное с большими тратами энергии головным мозгом). Поэтому мои коллеги изучали дневной сон, который обычно проходит без фазы быстрого сна, а медленный сон ограничивается второй стадией, фрагменты третьей появляются редко. В эксперименте участвовали две группы людей. Первой группе список слов предъявляли два раза, второй — один раз. У членов первой

181

182

Глава 4. Механизмы медленного сна

группы не было отмечено разницы в запоминании, независимо от того, спали они днем или не спали. А вот у тех, кому список показывали один раз (из-за чего они плохо запомнили слова), разница была — небольшая, но заметная. Объясняется это, с моей точки зрения, тем, что во время сна на них ничто не воздействовало извне, не было так называемой интерференции запоминаемой информации с посторонними звуками, картинками. Если группа не спала, то испытуемые смотрели нейтральные, неэмоциональные видеофильмы о природе. Поэтому небольшой эффект улучшения запоминания за счет снижения внешнего воздействия был, но он вряд ли связан со специфическим воздействием на память. Так что, на мой взгляд, сон нужен не для этого. Так сквозь туман незнания начинают проступать контуры будущей теории, связывающей функции медленного сна и функции бодрствования. Эта область развивается очень успешно, и мы вправе ждать интересных результатов в ближайшие годы.

Глава 5

Третье состояние организма человека

184

Глава 5. Третье состояние организма человека

Механизмы быстрого сна Быстрый сон — величайшая загадка для науки. Как вы помните, еще древние индийцы задумывались над тем, что сон со сновидениями является неким третьим состоянием, отдельным от обычного сна. А вот западным мудрецам эта истина была «не по силам». В Европе такая идея не признавалась до самого недавнего времени. И только в 1963 году на семинаре по проблемам сна в Лионе, который организовал Мишель Жуве, совокупность полученных на тот момент данных позволила ему убедить коллег-ученых в том, что такое состояние существует. Кстати, утверждения Жуве проверяли нейрофизиологи, не занимающиеся проблемами сна. Именно они подтвердили, что в ходе естественного сна у животного, в частности у кошки, в конце каждого цикла действительно возникает странное состояние, видимо аналогичное тому, какое наблюдается у человека. К тому времени Уильям Демент, аспирант Клейтмана, провел очень обширное (он буквально не спал ночами) исследование на десятках испытуемых разного возраста и пола и подробно описал, как выглядит ночной сон человека. С конца 1950-х годов это описание практически не изменилось: все последующие исследования подтвердили закономерность, которая характерна абсолютно для всех людей на земле без единого исключения, независимо от пола, возраста, расы, индивидуальных психологических особенностей и т. д. Стало ясно, что за этим лежит нечто

Быстрый, парадоксальный, активированный…

фундаментальное и глубокое. А выполненные чуть позже эксперименты Жуве показали, что это действительно особое состояние, а не переходная стадия от бодрствования ко сну. В мемуарах Демент признавался, что они с Клейтманом не могли до конца понять, чтó именно они открыли. Оба думали, что сон с быстрыми движениями глаз, когда человек отчитывается о сновидениях, — это все же стадия засыпания, дремоты. Мол, бывает такое переходное состояние, когда глаза могут дергаться. И лишь после обсуждения своих результатов с Жуве они пришли к выводу, что открыто ни много ни мало — третье состояние организма человека и животных (впрочем, переубедить Клейтмана так и не удалось). Потом выяснилось, что оно характерно для всех млекопитающих и птиц.

Быстрый, парадоксальный, активированный… Названий у этого состояния много — быстрый сон, REM-сон, парадоксальный сон, активированный сон… В русскоязычной литературе принято использовать термины «быстрый сон» и «медленный сон», предложенные Александром Вейном, крупнейшим неврологом и пионером в исследовании сна человека в нашей стране. Итак, фаза быстрого сна — особое, совершенно загадочное состояние. И раскрытие этой загадки станет, наверное, одной из важнейших задач нейрофизиологов следующего поколения. Все полученные до сих пор

185

186

Глава 5. Третье состояние организма человека

данные подтверждают, что быстрый сон так же отличен от медленного сна, как и от бодрствования. Это действительно третье состояние человека. Начнем с того, что система запуска и поддержания этого состояния очень интересна и оригинальна. На сегодня анатомия быстрого сна уже тщательно изучена. Получила подтверждение идея Жуве о том, что механизмы генерации парадоксального сна, как он его называл, расположены в каудальной (задней) области мозга млекопитающих, то есть в области варолиева моста и продолговатого мозга. Хорошо изучены скопления нейронов в области варолиева моста, которые являются пусковыми (рис. 41, см. вклейку). В чем же специфика быстрого сна? С одной стороны, это состояние чрезвычайной активности головного мозга. Она настолько же велика, как и при переживании самого сильного эмоционального стресса. При этом психическая активность во время быстрого сна отличается от психической активности в других состояниях (в частности, в медленном сне, где она тоже присутствует, хотя и в значительно ослабленном виде, и в бодрствующем состоянии) именно своей сильной эмоциональной окрашенностью. С другой стороны, во время быстрого сна наше тело полностью парализовано. Из-за этого противоречия Жуве и дал следующую формулировку парадоксальной фазы сна — парадокс между высокой активацией головного мозга и глубоким торможением спинного мозга. Надо заметить, что активация головного мозга при быстром сне весьма своеобразна. В ней участвуют лишь несколько центров бодрствования, о которых рассказывалось в третьей главе. Есть нейроны,

Быстрый, парадоксальный, активированный…

которые активируются и в быстром сне, и в бодрствовании, благодаря чему электроэнцефалограмма, снятая во время быстрого сна, очень похожа на электроэнцефалограмму бодрствующего человека. В то же время есть нейроны, которые генерируют импульсы только в быстром сне, и это отличает его от бодрствования. Из нейромедиаторов, задействованных при бодрствовании, — а это, как говорилось выше, ацетилхолин, глутамат, мозговые амины, ГАМК, пептид орексин — во время быстрого сна «работают» лишь несколько. Главные из них — глутамат и ацетилхолин. Сейчас между специалистами идет дискуссия: в одних экспериментах проявляется преимущественная роль глутамата, в других — ацетилхолина. Но в любом случае оба нейромедиатора играют главную роль в генерации быстрого сна. Важна и ГАМК: как тормозной медиатор она должна, во-первых, не давать нам проснуться раньше времени, чтобы завершился период быстрого сна, а во-вторых, выключать состояние медленного сна, позволяя реализовываться механизму быстрого сна. Кроме того, в генерации быстрого сна очень важную роль играет один нейропептид — меланин-концентрирующий гормон (МКГ, или по-английски MCH), который впервые был обнаружен в 80-е годы ХХ века: его извлекли из гипофиза лосося. У этих рыб он отвечает за изменение окраски чешуи во время нереста. Но, как это часто бывает, тот же самый гормон в нашем мозге выполняет иную функцию — в том числе функцию нейромедиатора в регуляции быстрого сна. Нейроны, которые содержат меланин-концентрирующий гормон, перемешаны с нервными клетками, которые выделяют

187

188

Глава 5. Третье состояние организма человека

пептид орексин, при этом они являются взаимотормозящими (рис. 42, см. вклейку). Орексиновые нейроны тормозят нейроны, выделяющие МКГ, а те, в свою очередь, тормозят орексиновые нейроны. Они противоположны функционально: орексиновые нейроны активны только при бодрствовании и практически «молчат» во время медленного и быстрого сна, тогда как нейроны МКГ, наоборот, «молчат» при бодрствовании, очень слабо разряжаются во время медленного сна и очень активны во время быстрого сна. В свое время Мишель Жуве проводил классические опыты на кошках: он делал поперечную перерезку на уровне соединения заднего моста со средним. В результате задняя часть мозга демонстрировала чередование бодрствования и быстрого сна, а передняя часть — чередование бодрствования и медленного сна (по физиологическим показателям). Таким образом, с точки зрения Жуве, локализация механизмов генерации быстрого сна исчерпывается задним мозгом. Но уже тогда, в ранних исследованиях, некоторые ученые, особенно психиатры и клинические психологи, изучавшие отчеты испытуемых о сновидениях, усомнились в том, что такое сложное явление, как переживание эмоционально окрашенных сновидений, обеспечивается сравнительно примитивными задними отделами мозга. Сложный эмоциональный характер сновидений указывает на то, что они осуществляются в том числе с помощью структур переднего мозга, которые связаны с мышлением, памятью, эмоциями. Правда, Жуве не очень признавал эту идею. В 2000 году британский нейропсихолог Марк Солмс, много лет проработавший в Южной Африке, пришел

Быстрый, парадоксальный, активированный…

к любопытным выводам. ЮАР — единственная страна в мире, которая до сравнительно недавнего времени разрешала проводить лейкотомию1. При этой операции перерезаются дофаминергические пути, ведущие к фронтальной коре, что приводит к подавлению галлюцинаций при психозах и некоторых эпилептических припадках. До 1960-х годов эти операции применялись очень широко, о них снимались фильмы. Самые, наверное, известные — «Пролетая над гнездом кукушки» (1975) и «Фрэнсис» (1982). В дальнейшем подобные операции были запрещены и в Америке, и в Европе, так как прооперированный человек часто превращался в «овощ». Кстати, операции эти перестали проводить еще и потому, что появились бензодиазепиновые препараты (о них рассказывалось в предыдущей главе) и лекарства-антипсихотики, подавляющие дофаминовую систему головного мозга. Но в Южной Африке, повторяю, их проводили. И Солмс, изучая пациентов, подвергнутых лейкотомии, обнаружил, что у них действительно исчезают психозы, страшные приступы, опасные и для самих больных, и для окружающих. Но ученый заметил, что после операции у людей пропадают и сновидения, хотя до нее больные обычно отчитывались о переживании сновидений во время сна. При этом серьезных нарушений генерации быстрого сна обнаружено не было! Лейкотомия (от греч. «лейкос» — «белый», «томия» — «разрез») — нейрохирургическая операция по перерезке части белого вещества — проводящих путей, соединяющих лобную кору с остальным мозгом. В отличие от лоботомии, при лейкотомии сами лобные доли не повреждаются.

189

190

Глава 5. Третье состояние организма человека

Тогда Солмс стал собирать другие данные, фармакологические. К тому времени начал накапливаться материал по людям с болезнью Паркинсона, которым дают препараты, усиливающие активность дофаминергической системы, которая при этом заболевании постепенно разрушается. Сбор материала показал, что такие пациенты начинают отчитываться о необычно ярких сновидениях! И наоборот, после приема лекарств-антипсихотиков, которые, как и лейкотомия, подавляют работу этой системы, отчеты о сновидениях прекращаются. Отсюда Марк Солмс сделал вывод, что сновидения и быстрый сон — не одно и то же. По мнению Жуве, эти явления тождественны. Однако Солмс утверждал, что в норме они протекают одновременно и быстрый сон «провоцирует» сновидения, но в условиях патологии эти два феномена могут быть разобщены: быстрый сон может протекать без сновидений, а в некоторых случаях возможны даже сновидения вне быстрого сна. Из этого следовал вывод о том, что в механизме генерации быстрого сна участвуют также структуры головного мозга, выделяющие нейромедиа тор дофамин.

«Небывалые комбинации бывалых впечатлений» Дофамин — один из мозговых аминов, который довольно сильно отличается от остальных по своим функциям. Активность нейронов, выделяющих другие мозговые амины (норадреналин, серотонин,

«Небывалые комбинации бывалых впечатлений»

гистамин), четко коррелирует с состоянием организма в цикле «бодрствование — сон». Эти нейроны усиленно работают и выделяют амины, когда мы бодрствуем, постепенно замедляют активность во время медленного сна и в быстром сне полностью «молчат»: не выделяется ни одного кванта ни норадреналина, ни гистамина, ни серотонина. А вот дофамин долго оставался загадкой для нейрофизиологов, которые не могли засечь никакой связи разрядов этих нейронов с состояниями бодрствования и сна. Поэтому считали, что, по-видимому, дофаминовая система не имеет отношения к регуляции цикла «бодрствование — сон», а участвует в других поведенческих реакциях. Но в 80–90-х годах ХХ века обнаружилось, что у этих нейронов особый тип разрядов, в них присутствуют высокочастотные «пачки», причем внутри каждой «пачки» амплитуда разрядов прогрессивно снижается. Оказалось, что выделение дофамина связано не с увеличением частоты разрядов нейронов, а именно с увеличением количества «пачек». А эти «пачки» особенно выражены в быстром сне, а также при бодрствовании — в ситуации, когда животное получает что-нибудь приятное. Тогда провели специальный эксперимент. Голову крысы без всякого наркоза жестко, но безболезненно фиксировали в станке на некоторое время, она привыкла к такому положению, могла при этом есть и спать, а у исследователей появилась возможность изучать отдельные нейроны. Когда крысе давали ее любимую галету, а также во время быстрого сна в разрядах дофаминовых нейронов возникали те самые «пачки».

191

192

Глава 5. Третье состояние организма человека

Таким образом, было доказано и сегодня не вызывает сомнений, что система генерации быстрого сна достаточно сложна: она не ограничивается только задними отделами мозга. Да, стартовые ключевые механизмы находятся именно там, но, когда они запускают это состояние, к ним присоединяются и другие структуры мозга. Хотя и не все. В частности, рисунок, полученный при нейросканировании, демонстрирует состояние головного мозга человека в фазе быстрого сна (см. рис. 41). Замечу, что данные такого нейросканирования (методом функциональной магниторезонансной томографии или позитронной эмиссионной томографии) получить непросто. Дело в том, что для подобных исследований нужна сложная аппаратура, а она очень шумная, к тому же голову испытуемого необходимо мягко зафиксировать. В такой позе и в таких условиях человеку заснуть трудно, поэтому записать не просто засыпание, а полный цикл сна первое время никому не удавалось. Но в 1990-х годах группа ученых из Льежа, где находится европейский центр по нейросканированию, все же справились с этой задачей. Выяснилось, что если студентам не давать спать ночь, день и еще одну ночь, то на второй день они заснут в любой позе и при любом шуме. Конечно, подвергать таким испытаниям можно только здоровых и молодых. Из 14 студентов, которых отобрали исследователи, у девяти наблюдался полный цикл сна, включая быстрый сон. Были получены очень интересные данные, которые показали, какие области мозга более метаболически активны во время быстрого сна, чем во время медленного сна или спокойного бодрствования, а какие

«Небывалые комбинации бывалых впечатлений»

«притормаживают». Такие исследования в дальнейшем проводили еще несколько раз — все данные подтвердились. Правда, картина, показывающая скорость кровотока и уровень обмена мозговой ткани, имеет не очень высокое разрешение, так как интенсивность магнитного поля аппаратов ограниченна. Тем не менее стало очевидно, что, кроме структур заднего мозга, которые и генерируют быстрый сон, происходит сильнейшая активация в миндалинах. Миндалины — парное подкорковое образование, довольно большое у человека, которое связано с переживанием эмоций, особенно отрицательных. Из опросов испытуемых известно, что взрослые люди в большинстве случаев переживают в сновидениях отрицательные эмоции. То, что миндалины действительно активируются в стадии быстрого сна, было подтверждено и на лабораторных животных. Кроме того, при быстром сне очень сильно активируются некоторые области с внутренней стороны полушарий — так называемой поясной коры, где расположены зоны, связанные с запоминанием и извлечением из памяти. Итак, во время сновидений очень активно работает механизм извлечения из памяти, поэтому то, что нам снится, это действительно, как говорил Сеченов, «небывалые комбинации бывалых впечатлений». Зрительные образы берутся из нашей памяти, но комбинируются весьма причудливо. И комбинации эти настолько невероятны, что нам порой кажется, будто сны приходят откуда-то «свыше». На самом деле все они возникают в нашей голове, поскольку активно работает механизм извлечения старых воспоминаний, о которых мы уже забыли в бодрствующем состоянии.

193

194

Глава 5. Третье состояние организма человека

А вот обратный механизм — «записывания» в память — во время быстрого сна подавлен. Поэтому мы способны вспомнить лишь малую часть сновидений — и, как уверяют врачи, это хорошо. Психиатры, психоневрологи говорят так: если пациент признается врачу, что его мучают тяжелые сны, это часто свидетельствует о том, что он находится (или ранее находился) в некой травмирующей ситуации, которая продолжает тревожить его во сне. Здоровый человек, не имеющий проблем с психикой и избавленный от внешних травмирующих факторов, редко запоминает сны, и обычно только малую их часть. С другой стороны, есть люди, от рождения наделенные необычной способностью запоминать сны. Видимо, у них эффект торможения запоминания выражен меньше. К таким людям относился и сам Мишель Жуве, который смолоду запоминал и записывал свои яркие сновидения. Он собрал внушительную онейротеку (так он ее назвал), в которой хранились тысячи сновидений. Жуве их изучал, сортировал и обнаружил интересные закономерности. Впрочем, до сих пор неизвестно, насколько эти закономерности присущи другим людям, ведь больше никто таких исследований не проводил и тысячи снов не записывал. Жуве выработал у себя привычку: перед сном на тумбочку рядом с кроватью он всегда клал блокнот и светящуюся ручку, после яркого сна просыпался, записывал хотя бы несколько слов или зарисовывал увиденную картинку, чтобы утром можно было что-то восстановить. Правда, часто по утрам ему не удавалось разобрать каракули, нацарапанные ночью. Тем не менее благодаря своей богатейшей онейротеке он создал роман «Замок

«Небывалые комбинации бывалых впечатлений»

снов», в котором описал закономерности протекания собственных снов. Мне в свое время удалось перевести этот роман на русский язык и опубликовать1. Главный герой — исследователь XVIII века, альтер эго самого Жуве, — записывает свои сновидения и обнаруживает, что определенные сюжеты повторяются с семидневной периодичностью: каждые 7, 14, 21 день (±1–2 дня) он видит один и тот же сюжет. У меня тоже были подобные наблюдения: раз или два удавалось подметить, что сновидение, которое я смог зафиксировать, через неделю опять «всплывало». Интересно, конечно, было бы сравнить эти наблюдения с отчетами других «сновидцев». Но пока таких исследований никто не делал. Исследования Жуве на самом себе показывают, что запоминание сновидений — вещь интимная и не всем доступная. Есть люди, которые вообще не запоминают снов. В нашей лаборатории в качестве испытуемого одно время участвовал в исследованиях здоровый молодой парень. Он был отличным субъектом для изучения, так как у него были прекрасно выражены все компоненты быстрого сна. Но он наотрез отказывался отчитываться о сновидениях, утверждая, что ничего не видел, даже когда его пробуждали прямо из фазы быстрого сна. Потом уже оказалось, что таких людей не так уж мало. Возможно, у них очень сильно работает механизм торможения обратного «записывания» в память и при пробуждении они успевают забыть все, что видели. Жуве М. Замок снов. — Фрязино: Век-2, 2006.

195

196

Глава 5. Третье состояние организма человека

Многие интересуются: существуют ли вещие сны? Я думаю, это ерунда. Руководитель Российского общества исследования сновидений, невропатолог, доктор медицинских наук Елена Корабельникова говорит по этому поводу следующее. По ее наблюдениям, человек может подсознательно реализовать какие-то «подсказанные» сновидением ситуации, а потом утверждать, что видел вещий сон. Налицо некий самообман, когда человек меняет местами следствие и причину. В поясной коре есть также область, связанная с самосознанием, волей, контролем своих мыслей. В фазе быстрого сна она тоже заторможена, поэтому мы не можем управлять образами, возникающими в сновидениях; даже если сон тяжелый, неприятный, мы не можем от него избавиться. При этом нам кажется, что все происходит наяву, и, только проснувшись, мы понимаем, что это нам снилось. Подавление «центров самоконтроля» — нейрофизиологический субстрат того, что древнеиндийские мудрецы называли «неполным слиянием души и тела». И действительно, во время быстрого сна не реализуются некоторые очень важные функции мозга и организма в целом: мы не можем себя контролировать, не можем управлять свои ми сновидениями, ничего не видим, не слышим и не чувствуем, не двигаемся, но остаемся погруженными в свой внутренний мир. К числу активированных относятся также области поясной коры, которые связаны с воображаемыми движениями. Отсюда легкость передвижения во сне, способность летать, быстро перемещаться — все это тоже нашло объяснение при нейросканировании мозга в фазе быстрого сна.

Когда жизнь висит на волоске…

Сегодня мы имеем представление о том, что такое быстрый сон. Это очень сильная активация мозга, но не всего, а только определенных его частей, и опосредуется она не всеми нейромедиаторами, а лишь избранными — ацетилхолином, глутаматом, ГАМК и дофамином. При этом все мозговые амины (кроме дофамина) подавлены, и ни одного их кванта не выделяется — ни норадреналина, ни серотонина, ни гистамина. Видимо, с этим связано то, что у нас не работают сенсорные системы: мы ничего не видим, не слышим, не чувствуем.

Когда жизнь висит на волоске… Многие годы в ученой среде велись дискуссии о пороге пробуждения: быстрый сон — это состояние глубокого или легкого сна? Первооткрыватели Азеринский, Клейтман, Демент сначала думали, что это состояние легкого сна, дремоты, потому что человек, которого будили в этой фазе, просыпался легко. Правда, не всегда — порой разбудить его было очень трудно. Это оставалось непонятным до тех пор, пока опять же Мишель Жуве не провел специальные исследования. Изучая быстрый сон, он определил, что тот сочетает два вида явлений — тонические и фазические. Как протекает период быстрого сна? Сначала возникают тонические явления — резкие изменения на электроэнцефалограмме: она становится «плоской», как при бодрствовании, то есть низкоамплитудной

197

198

Глава 5. Третье состояние организма человека

и высокочастотной; исчезает мышечный тонус, мышцы полностью парализованы. И на этом фоне время от времени, без строгой периодичности, возникают фазические явления — быстрые движения глаз, мышечные подергивания, некоторые электрические явления в головном мозге лабораторных животных (так называемые понто-геникуло-окципитальные спайки); все они обычно возникают синхронно. Оказалось, что, если будить человека во время тонического периода быстрого сна (другими словами, между фазическими явлениями), порог пробуждения будет на уровне второй стадии, то есть легкого сна. Но если вы попытаетесь его разбудить, когда у него двигаются глаза, особенно под утро (а именно тогда эти движения наиболее выражены), у вас это не сразу получится; порой человека хоть за ногу тяни — он все равно не просыпается. Поэтому нельзя сказать, что быстрый сон является более глубокой или более легкой фазой сна. Эти термины к нему неприменимы. Быстрый сон — это состояние, в котором порог пробуждения флуктуирует, то есть колеблется. В ритме с этими фазическими явлениями флуктуи руют и другие показатели организма, в частности сердцебиение. Часто спрашивают: как работает сердце во время быстрого сна? Все знают, что по мере погружения в сон частота сердечных сокращений снижается, в глубоком медленном сне пульс минимальный и дыхание наиболее редкое. В фазические же периоды быстрого сна частота сердечных сокращений очень высока, дыхание прерывистое и частое. А в паузе между ними, в тонические периоды, затормаживаются и дыхание, и работа сердца.

Когда жизнь висит на волоске…

Такая аритмия чрезвычайно опасна для пожилых людей. Поэтому Александр Вейн говорил, что во время быстрого сна «жизнь висит на волоске». Он, конечно, имел в виду не молодых и здоровых людей, а своих пациентов, неврологических больных. Особенно опасно такое состояние для тех, у кого имеются проблемы с сердцем, дыханием, лишний вес. И действительно, согласно мировой статистике, один из суточных пиков спонтанных смертей приходится на предутренние часы, когда периоды быстрого сна не только удлиняются, но и качественно усиливаются. Выходит, ночной сон — состояние не только восстановительное, «лечебное»; отдельные его компоненты в некоторых случаях могут способствовать спонтанным инсультам, инфарктам и т. п. Тонкие механизмы регуляции быстрого сна все время уточняются. Сейчас преемники Жуве, двое замечательных ученых Пьер-Эрве Люппи и Жан-Шень Лин, интенсивно развивают его идеи. Но общее представление о быстром сне уже сложилось. Это состояние, не похожее ни на бодрствование, ни на медленный сон. Это совершенно особое состояние настолько мощной активации мозга, что, если не поврежден путь, ведущий от дофаминергических структур к лобной коре (а именно этот путь разрушается при лейкотомии), то сновидения возникают сами собой, как бы автоматически. Современные представления о природе сновидений, сформировавшиеся в последнее десятилетие ХХ — первое десятилетие ХХI века, в частности нейрокогнитивная теория сновидений, исходят из того, что сами по себе сновидения не имеют адаптивной функции.

199

200

Глава 5. Третье состояние организма человека

Они возникают в точке пересечения двух могучих ветвей эволюционного древа — эволюции мышления (в особенности формирования сложных, «четырехмерных», то есть объемных и подвижных, зрительных образов) и эволюции цикла «бодрствование — сон» — как своеобразный «естественный эпифеномен». Состояние мозга, субъективно воспринимаемое нами как яркие, эмоционально окрашенные сновидения, возникает всякий раз при одновременном проявлении следующих условий: zz наличия ненарушенных и полностью созревших нейронных ансамблей, необходимых для реализации процессов, субъективно воспринимаемых нами как сновидения; zz достаточно высокого уровня кортикальной активации; zz отключения от внешних стимулов; zz потери сознательного самоконтроля, то есть подавления когнитивной «эго-системы». Нейронные ансамбли сновидений включают в себя лимбические, паралимбические и ассоциативные отделы коры, но не включают префронтальную, сенсомоторную и первичную зрительную кору. В бодрствовании первичная сенсорная кора является источником информации о внешнем мире, а префронтальная кора интегрирует входящую сенсорную информацию с процессом принятия решений. Такие возникающие «усеченные» нейронные ансамбли функционируют как замкнутые петли, генерирующие процесс, субъективно воспринимаемый как сновидения. Возникающие внутри мозга зрительные образы поступают прямиком в (непервичную) зрительную кору, поэтому

Когда жизнь висит на волоске…

мы их видим не глазами, а воспринимаем как бы «внутренним зрением» и частично запоминаем. Содержательный характер сновидений, конечно, связан с личностными особенностями человека. В этом смысл работ многих психоаналитиков. Но современная нейронаука отрицает ортодоксальный фрейдистский подход, и научные журналы не принимают работы, основанные на традиционной фрейдистской трактовке сновидений. Современные психоаналитики считают, что толкование сновидений — вещь индивидуальная и для того, чтобы правильно истолковать смысл сновидения, нужно хорошо знать психику данного конкретного человека. Если психолог, работающий с больным, уже хорошо его знает, то рассказ пациента о своих сновидениях может дать врачу важную дополнительную информацию. К примеру, в одной из российских публикаций была описана ситуация, случившаяся однажды в космосе. На российской космической станции назревал конфликт между космонавтами, который они тщательно скрывали. Но медики и психологи просили их рассказывать в том числе о своих снах (хотя со сном в космосе все сложно, ведь там и невесомость, и спать неудобно, и ночи на орбите нет, поскольку солнце появляется-исчезает каждые полтора часа, и т. д.). Именно в этих рассказах специалисты почувствовали что-то неладное. Анализируя изменения отчетов о сновидениях, они сделали вывод о проблемах внутри коллектива и сумели вовремя предотвратить конфликт. Конечно, эти космонавты по нескольку лет находились под наблюдением психологов, которые еще до

201

202

Глава 5. Третье состояние организма человека

полета досконально знали особенности структуры личности каждого из них. А вот толковать сны человека, которому приснился огурец, или скачущая лошадь, или что-то еще, не зная этого человека, неправильно и ненаучно. В свое время я перевел на русский язык книгу одного из крупнейших исследователей сна Александра Борбели «Тайна сна»1. Она уже во многом устарела, но некоторые основные тезисы сохранили актуальность. В частности, Борбели приводит очень интересный пример толкования сновидений: больной рассказывал, что ему всегда снится один и тот же сон, как он катается на велосипеде. Сторонний психоаналитик сказал, что ничего интересного в этом сновидении нет: никакого контекста, связанного с сексуальными нарушениями или другими проблемами, он не видит. Но врачи, которые работали с этим пациентом и расспрашивали его о разных аспектах жизни, выяснили, что, во-первых, у него недавно от инфаркта умер отец и он очень переживал эту потерю. Причем отцу рекомендовали больше заниматься на велоэргометре, но его это не спасло. Во-вторых, сын пациента, студент колледжа, приезжал к отцу на каникулы, и они вместе катались на велосипедах. Но потом сын снова на полгода уезжал в студенческий кампус, и отец сильно грустил в разлуке. Детальный анализ показал, что повторяющийся образ из его сновидений отражал важнейшие факторы его жизни! Но если не знать человека, то вы ничего не сможете сказать о его сновидениях. Борбели А. Тайна сна. — М.: Знание, 1989.

Зачем мы видим сны?

Повторюсь: толкование сна имеет значение только для человека, которого вы знаете и можете сопоставить обстоятельства его жизни, его реальные проблемы с его сновидениями. Именно это отличает научное толкование сновидений от примитивного фрейдистского. Хотя, надо признать, некоторая символика, отслеженная Фрейдом, работает. Отдельные образы достаточно универсальны и прослеживаются в сновидениях у многих людей — фаллические символы, к примеру.

Зачем мы видим сны? Сейчас модно обсуждать в СМИ, что идея о связи сновидений с быстрым сном якобы не оправдалась. Об этом написали даже в некрологе Жуве, который скончался в 2017 году. Я убежден, что это неправда. То, что мы называем сновидениями, — ярко окрашенные картины — является характеристикой именно быстрого сна. А все остальные виды психической активности, свойственные медленному сну, дремоте либо состоянию измененного сознания, характерному для медитаций, — совершенно другие явления, которые нельзя называть сновидениями. Мы вслед за Жуве называем сновидениями специфический вид психической активности во время сна, характеризующийся очень высоким эмоциональным статусом. Зачем они нам нужны, совершенно непонятно. Поэтому быстрый сон и является величайшей загадкой нейрофизиологии, которой Жуве посвятил всю свою жизнь, но так и не сумел решить. Одна из интересных идей, которую он высказал, но проверить которую пока не представляется возможным,

203

204

Глава 5. Третье состояние организма человека

заключается в том, что в быстром сне реализуется некоторая заложенная в генах информация, касающаяся нашего поведения. Во время сновидений она переходит в центральную нервную систему и становится памятью нашего мозга. Нарушение передачи этой информации может приводить к серьезным последствиям, в частности к изменениям в поведении человека, структуре его личности. Все эти идеи Жуве изложил в своей второй повести — «Похититель снов»1. В детективном сюжете он рассматривает процесс постоянного искусственного подавления сновидений у героя повести, из-за чего у него совершенно меняется поведение, его интересы, сама структура личности, изменяется даже его внешность, причем сам он этого не осознает! Особенно загадочно выглядит возникновение и эволюция парадоксального (быстрого) сна, ведь это состояние по совокупности морфологических и функциональных показателей явно архаично. Достаточно напомнить, что быстрый сон запускается из наиболее древних, задних мозговых структур — ромбовидного и продолговатого мозга; специальные опыты показали, что для периодического возникновения основных признаков этого состояния не требуется сохранности более высоко лежащих отделов мозга. Быстрый сон, как указывалось выше, доминирует в раннем онтогенезе. У взрослых животных в этом состоянии исчезает терморегуляция, организм на время становится пойкилотермным и т. д. Чрезвычайно высока представленность быстрого сна у самых древних из ныне живущих млекопитающих — яйцекладущего Жуве М. Похититель снов. — М.: Время, 2008.

Зачем мы видим сны?

утконоса и сумчатого опоссума. Казалось бы, быстрый сон должен быть главным или даже единственным видом сна у холоднокровных позвоночных — пресмыкающихся, земноводных и рыб. Однако, хотя эта проблема исследована явно недостаточно, никаких убедительных доказательств этому пока не получено. Хотя сейчас появились работы, в которых утверждается, что какие-то зачатки быстрого сна нашли у двух видов ящериц. Даже если это так (в чем сомневаются многие исследователи), откуда он у них взялся? Этот «орешек» расколоть пока не удается… Для решения этого противоречия я в свое время предложил гипотезу, согласно которой в поведении холоднокровных животных имеются два состояния — активности и покоя. В состоянии активности мозг холоднокровных реализует главным образом генетически закрепленные программы поведения. Возможности обучения, приобретения нового опыта у этих животных крайне ограниченны. В состоянии покоя их организм остывает, а мозг «выключается». Когда же в ходе эволюции появляется терморегуляция, мозг получает способность работать и в состоянии покоя, так что состояние с неактивным, «выключенным» мозгом исчезает. Возникают два эволюционно новых состояния — бодрствование и медленный сон теплокровных. Хорошо известно, что бодрствование млекопитающих и птиц в несравненно большей степени гибко, адаптивно и восприимчиво к изменению внешних условий. У высокоорганизованных млекопитающих с крупным и хорошо развитым мозгом индивидуальный опыт, «память индивида», играет не меньшую роль, чем наследственность, «память вида». Что же касается

205

206

Глава 5. Третье состояние организма человека

«примитивного» бодрствования холоднокровных, то его механизмы не исчезают, но теряют способность анализировать внешние сигналы и непосредственно управлять поведением. Это состояние перемещается из суточной фазы активности в фазу покоя и превращается в быстрый сон — архаическое бодрствование, функцией которого является своего рода программирование мозга в соответствии с планами врожденного поведения, адаптация этих программ в соответствии с приобретаемыми навыками в ходе индивидуального развития, как об этом говорил Жуве. Таким образом, в соответствии с этой гипотезой состояния бодрствования («неободрствования») и медленного сна появляются в ходе эволюции одновременно с возникновением терморегуляции, а быстрый сон представляет собой как бы «археободрствование» — результат эволюционной трансформации примитивного бодрствования холоднокровных. Предлагаемая гипотеза дает ключ к разрешению важнейшего «парадокса парадоксального сна»: почему это эволюционно древнее состояние не удается обнаружить у эволюционно древних видов животных?

Кошкам не снятся эротические сны Я обещал рассказать об удивительных опытах, которые Мишель Жуве проводил на кошках в середине 1960-х годов. Предварительно в его лаборатории выяснили, что различные компоненты быстрого сна связаны с отдельными, расположенными на некотором

Кошкам не снятся эротические сны

расстоянии друг от друга скоплениями нервных клеток в задней части мозга. Скажем, одно скопление регулирует быстрые движения глаз, другое — уплощение электроэнцефалограммы. Отдельное скопление связано с торможением мотонейронов спинного мозга — с тем мышечным параличом, который происходит и у людей, и у животных в фазе быстрого сна. Жуве подумал: а что, если снять это торможение спинного мозга? Что будет? Чтобы это узнать, он с коллегами проделал серию операций и получил несколько животных, у которых разрушение небольшой определенной области в задней части мозга вызывало необычную реакцию. Внешне кошка ведет себя совершенно естественно: гуляет, ест, спит, но, когда у нее наступает фаза быстрого сна, она неожиданно приподнимается на лапах и начинает двигаться. Глаза ее могут быть открыты, но третье веко закрывает зрачок, причем зрачки сильно сужены. То есть кошка ничего не видит, а полисомнограмма показывает, что кошка находится в состоянии быстрого сна. При этом она передвигается на полусогнутых лапах и демонстрирует то, что ей снится: она может играть с воображаемой мышью или драться с другим котом (виртуальным), может убегать от какой-то невидимой собаки. Кошка не может рассказать, что ей снится, но может показать это своим поведением, которое экспериментаторы назвали онейрическим. Ученый мир удивился, но не придал этому особого значения. Уже в 1970-е годы американские исследователи Хенли и Моррисон повторили опыты Жуве. Они провели серьезные исследования сначала на кошках, потом

207

208

Глава 5. Третье состояние организма человека

на крысах и показали, что и у крыс тоже можно вызвать такой эффект, если разрушить очень маленький участок в задней части мозга. Крыса, конечно, более примитивна; у нее во время быстрого сна бывают пробежки, прыжки, какие-то резкие движения. Моррисон назвал это явление «парадоксальный сон без атонии». Кстати, еще Жуве обратил внимание, что кошки вели себя во время сновидений по-разному в зависимости от локализации нарушений этой зоны. Одни только приподнимали голову и вставали на передние лапы, другие совершали лишь короткие движения. Но некоторые демонстрировали последовательную цепь поведенческих актов. Еще один любопытный момент, на который обратил внимание Жуве: коты и кошки характеризуются выраженным сезонным сексуальным поведением, но во время онейрических периодов сексуальные элементы ни разу не проявлялись! Впрочем, даже после повторных опытов все решили, что это исключительно лабораторный феномен, который не имеет никакого клинического значения. Прошло 20 лет с момента открытия Жуве и 15 лет со времени опытов Моррисона, когда американский невролог Карлос Шенк с соавторами выяснил, что, оказывается, подобное поведение очень характерно и распространено у людей! Вернее, у определенной категории больных. Причем это не снохождения, которые относятся к категории парасомний и связаны с нарушениями медленного сна. Когда наступает переход от глубокого медленного сна к быстрому сну, человек обычно «подбуживается»,

Кошкам не снятся эротические сны

меняет позу, а некоторые люди вообще встают и начинают двигаться на фоне глубокого медленного сна. На языке обывателей это называется лунатизмом, или снохождением. Природа таких явлений неизвестна, но лунатизм определенно связан с какими-то генетическими нарушениями, потому что он прослеживается в семьях. Лечения не существует. Впрочем, легенды о том, что лунатики ходят по проволоке, — это сказки; дело в том, что сами больные страшно боятся своих приступов, во время которых они толком ничего не видят, могут упасть, пораниться. Многие из них прибегают к разным ухищрениям: привязывают себя веревками к кровати или ставят у кровати таз с холодной водой, чтобы наступить в него и проснуться во время приступа. Но это не помогает — они умудряются с открытыми, а иногда даже с закрытыми глазами, не просыпаясь, развязывать узлы на веревках, переступать через таз. А потом человек не помнит ничего об этих своих действиях. На эту тему написана масса детективных романов. Надо сказать, что у детей снохождение встречается довольно часто, но оно не является патологией до завершения пубертатного периода, то есть до 16–18 лет. Если же приступы сохраняются в старшем возрасте, тогда это уже считается патологией и требует контроля, вмешательства, иногда — применения некоторых лекарств. Правда, такое лечение не особенно эффективно. К счастью, подобные явления в человеческой популяции довольно редки. Однако явление, которое обнаружили Шенк с сотрудниками, совсем иное. Человек во время быстрого сна, когда ему снится сон, начинает очень быстро и сильно махать руками, ногами, делает спастические

209

210

Глава 5. Третье состояние организма человека

движения на кровати, выгибается, иногда у него прорываются хрипы, краснеет лицо. Медики дали этому явлению название — нарушение поведения в фазе быстрого сна (по-английски REM behavior disorder, RBD). Оказалось, что это сравнительно частое нарушение сна, просто далеко не все домашние обращают на него внимание! Стали выяснять, с чем оно связано. Обнаружилась связь с поражениями в той области мозга, с тем центром, что занимается переключением тормозящих (гиперполяризующих) импульсов, которые устремляются в спинной мозг, тормозят мотонейроны и полностью обездвиживают наше тело. В последние годы это явление активно изучалось, так как оно имеет большое значение для раннего прогноза болезни Паркинсона. Ранее было показано, что паралич быстрого сна — это активное торможение мотонейронов спинного мозга, которое идет двумя путями, причем один дублирует другой. В организме многое происходит под двойным контролем для повышения надежности регуляции. Для чего это торможение было создано эволюцией, понятно: чтобы мы не реализовывали наяву то, что нам снится. Но у больных с симптомами RBD этот центр расторможен, поэтому они могут совершать во сне очень резкие движения и даже агрессивные поступки, ведь мы уже говорили о том, что большинство сновидений у взрослых людей носят негативную эмоциональную окраску. В американской прессе уже после открытия Шенка был описан случай, когда это явление привело к трагедии. Один 90-летний старик, проснувшись утром,

Предвестник болезни Паркинсона

обнаружил рядом свою жену мертвой. Он решил, что та умерла во сне, ведь ей тоже было под 90 лет. Но полиция, приехавшая составить протокол и забрать тело, нашла на ее шее следы пальцев. Всё проверили и убедились, что это пальцы ее мужа! Старика потащили в суд и обвинили в убийстве. К счастью, кто-то из его детей или внуков имел отношение к медицине. Он добился вызова в суд экспертов — сомнолога, невролога и нейрохирурга. Обвиняемому сделали томограмму и обнаружили, что за несколько лет до этого трагического случая он перенес небольшой инсульт, в результате которого была разрушена как раз та область мозга, которая контролирует выключение мышечного тонуса. То есть ночью старику приснился дурной сон, в котором его кто-то душит. Это, кстати, частое сновидение у пожилых, поскольку во сне у них нарушается дыхание и не хватает воздуха; есть даже известная картина, где на груди спящей женщины сидит чудовище. На фоне такого сна старик и задушил свою жену, разумеется ничего не подозревая и не помня об этом.

Предвестник болезни Паркинсона Нарушения поведения в фазе быстрого сна (RBD) могут проявляться у людей, перенесших инсульт или имеющих опухоль. Но чаще всего, как показал тот же Шенк со своими сотрудниками, такой феномен встречается у больных, страдающих болезнью Паркинсона.

211

212

Глава 5. Третье состояние организма человека

К сожалению, это довольно распространенное заболевание, особенно среди населения цивилизованных стран, и к тому же оно молодеет. О причинах болезни Паркинсона нужно вести отдельный разговор. Считается, что, с одной стороны, у некоторых людей к ней существует генетическая предрасположенность. С другой — растет число факторов, которые могут запускать это нейродегенеративное нарушение: это могут быть и бактерии, и вирусы, и некоторые другие внешние провоцирующие факторы. К последним ряд авторов относит использование пестицидов, которые, несмотря на все меры предосторожности, в нанодозах все же могут попадать в пищу. А этого бывает достаточно — у некоторых людей, имеющих к тому предрасположенность, запускается болезнь, которая может протекать очень медленно, десятки лет, и постепенно разрушает определенные мозговые клетки. Процесс нейродегенерации начинается с самых ростральных, то есть передних, и самых каудальных, то есть задних, отделов головного мозга, постепенно распространяясь к его геометрическому центру. И только когда он достигает дофаминсодержащих нейронов, находящихся недалеко от центра мозга, появляется известная всем симптоматика — характерный тремор, нарушение походки и пр. При этом от самой болезни Паркинсона люди не умирают, но она приводит к полной инвалидности и развитию сопутству ющих заболеваний. На четвертой ее стадии проявляются и когнитивные нарушения, так как уже поражается кора. Словом, это такое тяжелое заболевание, которое не пожелаешь даже врагу.

Предвестник болезни Паркинсона

До сих пор лечения от этой болезни нет. А оно должно быть направлено на то, чтобы притормозить патологический процесс. Дело в том, что симптоматика проявляется тогда, когда погибает более половины дофаминсодержащих нейронов в черной субстанции, в покрышке среднего мозга. Пока разрушено меньше половины, человек ничего не ощущает и живет совершенно обычной жизнью. Если замедлить процесс этого разрушения, то критичный его этап «наступит» после того, как человек умрет от естественных причин. Вся мировая медицина и фармакология ищет пути замедления процесса разрушения. В отдельных редких случаях удается его слегка притормозить. Но в основном лечение остается симптоматическим, лишь немного облегчающим страдания больного. Успех такого лечения, пусть и паллиативного, в решающей степени зависит от того, насколько рано выявлена симптоматика заболевания. Одним из ранних симптомов болезни Паркинсона, на который зачастую никто не обращает внимания, является дизосмия — нарушение, а потом и полное исчезновение обоняния. Многие думают, что просто с возрастом перестали ощущать запахи. Или возьмем то самое RBD, ко гда человек начинает во сне махать руками-ногами: если он спит отдельно, что часто бывает у пожилых, это остается незамеченным. А ведь RBD — один из ранних и очень надежных предвестников будущего развития паркинсонизма. Изначально, когда обнаружили это явление, было ясно, что RBD связано с органическими поражениями структур головного мозга на границе между мостом и продолговатым

213

214

Глава 5. Третье состояние организма человека

мозгом из-за опухоли, сосудистых поражений или по каким-то другим причинам. Но были выявлены и такие идиопатические (изолированные) формы RBD, когда эта симптоматика казалась не связанной ни с каким другим заболеванием. Однако сейчас уже известно, что, по-видимому, все идиопатические RBD привязаны к будущему развитию паркинсонизма, но с очень большой задержкой. Мировой рекорд принадлежит мужчине, у которого болезнь Паркинсона проявилась через 19 лет. То есть за 19 лет до появления моторных симптомов болезни Паркинсона у больного было зарегистрировано RBD! Естественно, чем раньше начнется лечение, тем выше вероятность, что удастся отодвинуть наиболее критическую симптоматику. Это вызвало колоссальный всплеск интереса к изучению дофаминергической системы, ответственной за сновидения. Как оказалось, больные паркинсонизмом, которые принимают леводопу — препарат, усиливающий дофаминергическую передачу, которая у них нарушена под влиянием до сих пор неизвестного фактора, — рассказывают о том, что у них появляются сновидения, гораздо более яркие и эмоциональные, чем до начала лечения. А вот больные шизофренией или психозом в маниакальной стадии, получающие антипсихотики, которые подавляют дофаминовую систему (ведь именно ее чрезмерная активация, как сейчас считается, связана с переживанием галлюцинаций), перестают видеть сны. Об этом же говорил Марк Солмс, наблюдая за больными в Южной Африке, у которых после операции пропадали сновидения.

Предвестник болезни Паркинсона

Таким образом, главное клиническое нарушение в фазе быстрого сна — RBD.

Вообще, болезнь Паркинсона — одна из самых интересных для исследователей и клиницистов, поскольку при этом заболевании, как ни при каком другом, наблюдается целый комплекс всевозможных нарушений цикла «бодрствование — сон». Все они важны для диагностики заболевания и для прогноза. В частности, у людей с болезнью Паркинсона нарушаются и ночной сон, и дневное бодрствование, когда возможны так называемые атаки сна, из-за чего человек может внезапно заснуть днем — даже во время разговора или приема пищи. Причем эти атаки сна, как ни странно, не связаны с плохим ночным сном. Бывает, человек, который ночью хорошо спит, вдруг начинает жаловаться на дневную сонливость. И наоборот, у больного, который ночью спал хуже, атаки сна могут отсутствовать. Это странный, не до конца исследованный феномен. Он немного напоминает проявление нарколепсии, но специальная система дифференциальной диагностики позволяет отличить дневную сонливость при паркинсонизме от нарколепсии. Мы с моей коллегой, врачом-сомнологом, кандидатом медицинских наук Ириной Завалко в одной из статей представили сравнительную таблицу сходных и различных симптомов, которая дает основание разделять болезнь Паркинсона и нарколепсию по этим признакам1. Ковальзон В. М., Завалко И. М. Цикл бодрствование — сон и болезнь Паркинсона // Нейрохимия, 2013. Т. 30. № 3. — С. 193–206.

215

216

Глава 5. Третье состояние организма человека

Даже ангина может вызвать нарушение поведения во время быстрого сна При болезни Паркинсона наблюдается и нарушение циркадианного ритма — с дневной сонливостью и ночной инсомнией. Но главная проблема — RBD, совершенно удивительный феномен, который, по разным оценкам, демонстрируют от 40 до 90 % больных. Зачастую предшественником проявления болезни Паркинсона оказывается перенесенная стрептококковая инфекция. Стрептококки — страшные микробы, которые не только вызывают пневмонию, менингит и другие болезни, но даже после уничтожения антибиотиками оставляют след, похоже, пожизненный, который в дальнейшем приводит к различным нарушениям в организме — в сердце, мозге. Специальные клинические исследования показали, что болезнь Паркинсона нередко связана со стрептококковой инфекцией, перенесенной за много-много лет до проявления симптомов: в крови пациентов с болезнью Паркинсона очень часто обнаруживаются соответствующие антитела. Вот почему любые стрептококковые заболевания, даже банальную ангину, нельзя запускать, ведь последствия могут быть отдаленными и крайне тяжелыми. Правда, антибиотики, которые борются с этой инфекцией, сами могут быть опасны, особенно детям, так как способны вызывать глухоту. Словом, проблем со стрептококками хватает в любом случае. Как говорилось выше, при возникновении болезни Паркинсона неизвестный агент поражает мозг с двух

Даже ангина может вызвать нарушение поведения

сторон — спереди и сзади. А в каудальном (заднем) конце мозга находится то самое ядро — скопление нервных клеток, — которое является последней передаточной станцией на пути тормозящих импульсов, идущих из головного мозга в спинной. Эти импульсы несут тормозной медиатор глицин (небольшая часть мотонейронов тормозится ГАМК, но в спинном мозге ее очень мало). Так вот, по разным данным, инфекция может попадать в эту самую передаточную станцию через нос и рот с вдыхаемым воздухом, с пищей и питьем, через гланды во время ангины. И если это ядро поражается, начинается RBD, которое человек не замечает, особенно если на это явление не обращают внимания его близкие. Болезнь Паркинсона в какой-то степени является семейным заболеванием, хотя еще толком неизвестно, с какими генами может быть связана предрасположенность к ней. Поэтому сейчас разработана инструкция для семей, в которых когда-либо был больной-паркинсоник. Всех членов семьи оповещают и объясняют, что делать при RBD. При первых же его проявлениях у кого-либо из домочадцев следует немедленно обратиться в специальную клинику, где человека проверяют и, если диагноз подтверждается, начинают раннюю терапию. До моторных симптомов болезни Паркинсона могут пройти годы (про мировой рекорд в 19 лет я уже рассказывал), но, как правило, до постановки диагноза проходит четыре-пять, в крайнем случае восемь лет. Если судить по американской статистике, страда ющих от этой болезни сейчас раза в четыре больше, чем нарколептиков. Но меньше, чем пациентов с болезнью

217

218

Глава 5. Третье состояние организма человека

Альцгеймера, которая тоже является тяжелейшим заболеванием и тоже наступает в пожилом возрасте, хотя сегодня имеет тенденцию к омоложению. Природа его до сих пор неизвестна. Последние, совсем недавно опубликованные сенсационные данные, которые обошли мировые СМИ, говорят, что возможный источник болезни Альцгеймера — сапрофитные микробы, живущие в ротовой полости между зубами. Мы никогда не считали их опасными, но, оказывается, при некоторых нарушениях они могут проникать через барьер в мозг и там вызывать явления, которые постепенно, очень медленно приводят к разрушению нейронов гиппокампа, древней коры и к полной потере памяти. Кстати, при болезни Альцгеймера тоже отмечаются нарушения сна, но они являются следствием разрушения других отделов мозга. Стоит рассказать еще об одном важном аспекте, касающемся изучения этих тяжелых заболеваний. Для того чтобы разрабатывать средства борьбы с ними, нужны экспериментальные модели. Если модели нет, препарат создать тоже невозможно, так как не на чем его испытывать. Но животные, на которых обычно испытывают препараты, не болеют ни болезнью Паркинсона, ни болезнью Альцгеймера. Сейчас во всем мире растет тенденция использовать не животных, а модели in vitro, то есть ткани в чашке Петри, или даже компьютерные модели. Но этого совершенно недостаточно для того, чтобы судить о полезности, вредности или эффективности того или иного лекарства, прежде чем начать клинические испытания! Выработать адекватную модель болезни Паркинсона очень трудно, но удалось найти токсины, которые

Даже ангина может вызвать нарушение поведения

моделируют некоторые симптомы болезни Паркинсона на мышах. И именно с этими моделями работают сейчас все исследователи (и мы в том числе). Конечно, токсическая модель на обезьянах более эффективна, но работать с этими животными сложно и дорого. К ним прибегают, когда речь идет уже о реальном внедрении препарата. На начальных же этапах исследования проводят на мышах, что значительно дешевле, к тому же и сам токсин недорог. Правда, по какой-то бюрократической причуде в России его невозможно приобрести, так как он попал в список наркотических средств, хотя не имеет никакого отношения к наркотикам, только структурно похож. Выделили его при не совсем обычных обстоятельствах. Еще в 1986 году в Лос-Анджелесе обнаружили группу молодых наркоманов с «трясучкой» — тремором, как у стариков-паркинсоников. Когда стали выяснять, что с ними происходит, оказалось, что они используют очень грязный препарат, аналог героина, который чуть ли не сами варят дома. При инъекциях в кровь поступали побочные продукты синтеза героина и его распада, среди которых и был тот самый токсин, вызывающий симптоматику паркинсонизма. Благодаря обнаружению этого токсина удалось создать экспериментальную модель болезни Паркинсона. То вещество было синтезировано, и сейчас полученные с его помощью экспериментальные модели признаны международной организацией психофармакологов как стандартные. Поэтому на них можно испытывать новые препараты, которые предлагаются для лечения болезни Паркинсона. Но такие модели, конечно, не являются полным аналогом человеческой болезни

219

220

Глава 5. Третье состояние организма человека

Паркинсона — хотя бы потому, что у мышей симптоматика в виде нарушения движений после введения токсина появляется, но потом проходит, а у больного-паркинсоника она, увы, не проходит уже никогда. Объясняется это тем, что у мыши мозг более простой и он легче может компенсировать одни разрушенные системы за счет других, поэтому через несколько недель у нее исчезают все симптомы и она опять начинает нормально двигаться. Тем не менее в течение того времени, когда симптоматика сохраняется, можно проверять действующие вещества (ту же леводопу, которой лечат паркинсонизм), чтобы увидеть, насколько быстро они помогают восстанавливать нарушенные функции. Мы с сотрудниками лаборатории, в которой я работаю, с помощью мышиных моделей показали, что можно отследить некоторые нарушения бодрствования и сна, свойственные больным-паркинсоникам. Мыши — ночные животные, поэтому их сон приходится главным образом на дневное время. И все же мы обнаружили, что под действием токсина, который имитирует паркинсонизм, мыши начинают больше бегать и меньше спать. Причем особенно активно это происходит в ночное время суток, когда мыши и так больше бодрствовали. Сейчас мы испытываем вещества, которые противодействуют эффектам токсина. Надеемся, что на их основе будет создан препарат, помогающий при болезни Паркинсона.

Глава 6

Как заводятся биологические часы

222

Глава 6. Как заводятся биологические часы

Устройство центрального осциллятора Я уже рассказывал, что в нашем мозге существует четыре независимых механизма, четыре блока, которые управляют сменой состояний бодрствования и сна. Но проблема в том, что эти механизмы, эти блоки не отделены друг от друга, как детали в компьютере, а пространственно перемешаны. Вот почему так трудно «расплести» эти клубки, чтобы определить, какой нейрон к какой системе относится, и проследить его связи. Однако в последние десятилетия появились методы, которые позволяют «распутать» такие хитроумные сплетения и выявить анатомическую и функцио нальную взаимосвязь разных нейронов и систем — что откуда идет и куда приходит. О первых трех механизмах я уже подробно рассказал. Напомню: zz первый — механизм бодрствования — организует и поддерживает наше бодрствующее состояние, осуществляет пробуждение от сна; zz второй — механизм медленного сна — обеспечивает плавный, постепенный, тщательно регулируемый переход от бодрствования в состояние сна, в котором каким-то пока не вполне понятным образом восстанавливаются функции мозга и тела, «утомленные» длительным бодрствованием; zz третий — механизм быстрого сна — осуществляет также тщательно скоординированный и зарегулированный переход из медленного сна в быстрый, сон со сновидениями, который служит пока не-

Устройство центрального осциллятора

известным нам целям, но является жизненно необходимым для нашего организма состоянием, в котором мы проводим полтора, а то и два часа каждую ночь. А вот четвертая система напрямую к этим трем не относится, но оказывает на них очень сильное влияние. Связано это влияние с биологическими часами, беззвучно «тикающими» внутри нас с первых месяцев внутриутробной жизни и до самого конца. Природа биологических часов в последнее время была изучена очень хорошо — гораздо лучше, чем механизмы регуляции бодрствования и сна. И нарушения, которые в этих «часах» происходят, тоже прекрасно исследованы. Этим мы обязаны хронобиологии и хрономедицине, которые, зародившись во второй половине ХХ века, некоторое время развивались независимо от сомнологии и практически не соприкасались с ней. Сомнологам казалось, что система регуляции биологических ритмов не имеет прямого отношения к сну, а хронобиологи были уверены, что система регуляции сна и бодрствования — это что-то мелкое и частное по сравнению с тем, что они изучают. В 1983 году мне посчастливилось присутствовать в Швейцарии на одной из первых конференций, где почти случайно столкнулись сомнологи и хронобио логи и стало понятно, что они делают одно общее дело или движутся в одном направлении. Хронобиологи проводили исследования на здоровых людях, а лаборатории они устроили в заброшенных бункерах на границе Германии и Франции, оставшихся со времен войны. Оказалось, что там идеальные условия для изучения биологических ритмов, так как человек находится

223

224

Глава 6. Как заводятся биологические часы

в полной изоляции от любых временны́х внешних указателей — «ключей». До этого исследования биоритмов человека проводились в пещерах. В 20-х годах ХХ века Клейтман со своим ассистентом забрался в Мамонтову пещеру — огромное образование в горах штата Кентукки: они провели там больше месяца, снимая физиологические характеристики друг у друга. В итоге ученый был совершенно обескуражен тем, что его ассистент демонстрировал четкий сдвиг биологического циркадианного (околосуточного) ритма, вызванный полным «отключением» от внешнего мира, отсутствием солнца и невозможностью свериться с часами. А сам Клейтман никакого изменения циркадианного ритма не испытал! В дальнейшем было показано, что в биоритмах действительно существует огромный индивидуальный разброс. К примеру, полуторачасовой ритм, который определяет чередование медленного и быстрого сна, днем тоже никуда не исчезает — он как бы «смазывается» из-за дневной активности. При этом есть люди, у которых он четко прослеживается в периодичности приемов пищи, питья, посещения туалета и т. д. А у других людей днем он никак не проявляется и лишь ночью возникает словно ниоткуда и начинает доминировать. И так во всем — биоритмы человека демонстрируют удивительное разнообразие. Только большие популяционные исследования дают возможность выявить некие закономерности. Такие исследования позволили немецким хронобиологам Юргену Ашоффу и Рутгеру Виферу в 60–70-х годах ХХ века сделать ряд очень ценных наблюдений. На эту тему написано множество книг и статей. Для нас в их исследованиях важно то,

Можно ли сбить циркадианные ритмы?

что впервые стало понятно: хронобиологические механизмы и система регуляции бодрствования и сна неразрывно связаны. Основная заслуга в изучении этой темы принадлежит швейцарскому исследователю Александру Борбели. Я уже упоминал его книгу «Тайны сна»: хотя она была написана в середине 1980-х годов, многие вещи, особенно касающиеся связи циркадианной (околосуточной) ритмики с регуляцией сна, остаются актуальными. Еще в начале 1970-х Борбели — сперва один, а затем с помощью своих сотрудников — показал, что есть четкие математические связи между циркадианной ритмикой и системой регуляции бодрствования — сна. Согласно Борбели, внутри нас существует два «часовых механизма»: один из них — это как бы часы со стрелкой, а другой похож на песочные часы. И оба все время работают. Ниже я расскажу о них подробно.

Можно ли сбить циркадианные ритмы? Система биологических часов — циркадианных ритмов — состоит из двух частей. Первая — так называемые супрахиазматические (или супрахиазмальные) ядра. Это крошечное парное образование, находящееся в глубине переднего мозга, выполняет важнейшую функцию в организме (рис. 43, см. вклейку). И, как ни странно, эти ядра очень сложно устроены. А вторая половина часов — это верхний придаток мозга — эпифиз

225

226

Глава 6. Как заводятся биологические часы

и выделяемый им гормон мелатонин, о котором сейчас много пишут и говорят. Надо сказать, что супрахиазматические ядра — ведущая часть биологических часов, самое главное в них. Их, в принципе, достаточно, чтобы мы функционировали нормально. Но мелатонин тоже играет в этой системе определенную и довольно важную тормозящую роль. Супрахиазматические ядра (СХЯ) были открыты после Второй мировой войны. Впрочем, еще до войны один американский исследователь проводил опыты, которые сегодня хорошо известны и многократно описаны в литературе. Он пытался изменить ритм потребления воды у крыс. Дело в том, что крысы — ночные животные, поэтому пьют воду в основном ночью, а днем почти не пьют. Ученый искал участок в коре мозга, разрушение которого изменило бы этот ритм. Он наносил разные повреждения, но ритм активности и покоя и ритм потребления пищи и питья никогда не изменялся. В итоге он отчаялся найти источник этого ритма. Но после войны, когда исследователи научились погружать электроды глубоко в мозг и подавать туда активирующие или разрушающие электрические разряды, было обнаружено, что этот источник расположен не на поверхности мозга, а в его глубине, недалеко от переднего гипоталамуса, в одном очень маленьком образовании. Если это образование разрушить, то все циркадианные ритмы исчезают. Эта область была тщательно изучена, и выяснилось, что супрахиазматические ядра, несмотря на крошечные размеры (даже в мозге человека они очень малы, там всего 10 тысяч нейронов, а уж в мозге крысы совсем ничтожны), выделяют важнейшие

Можно ли сбить циркадианные ритмы?

вещества, в том числе ГАМК и целый ряд нейропептидов. При этом внешняя (оболочка) и внутренняя (ядро) части супрахиазматических ядер выделяют разные наборы нейропептидов. А нейропептиды — это вещества, которые относительно долго могут жить в мозге, не разрушаясь. Они могут выделяться из клеток СХЯ, распространяться по межклеточной жидкости и воздействовать на другие структуры и системы мозга (так называемые паракринные эффекты). Ученые проделали многочисленные опыты с разными видами грызунов и везде получили один и тот же результат. Схема всех опытов такова: животные содержатся в клетках с разным режимом освещенности — у одних (реципиентов) днем светло, а ночью темно, а у других (доноров), наоборот, темно днем и светло ночью. Потом у одного из реципиентов разрушают супрахиазматические ядра; делается это очень аккуратно, поэтому ничего в его состоянии не меняется, кроме того, что все биологические реакции животного перестают быть привязаны к определенному времени суток и становятся случайно распределенными во времени. Скажем, раньше хомячок ночью больше бегал в колесе, а днем больше спал, теперь же он бегает и ночью, и днем одинаково: побегал — поспал. Далее хомячку-реципиенту, у которого супрахиазматические ядра разрушены, пересаживают эти же самые ядра, извлеченные из мозга другого хомячка — донора. И оказалось, что после пересадки реципиент переходит в режим сна и бодрствования донора, чьи СХЯ ему пересадили: он начинает днем бегать, а ночью спать (рис. 44 , см. вклейку)!

227

228

Глава 6. Как заводятся биологические часы

Такие эксперименты показывают, что нормальное функционирование супрахиазматических ядер — необходимое условие для того, чтобы у животного (а потом это было доказано и для человека) сохранялся околосуточный ритм. Это функционально мощное образование — СХЯ, которое называется центральным осциллятором, воздействует на весь организм, потому что во многих органах и тканях: в мышцах, почках, печени, сердце — есть так называемые вторичные осцилляторы — клетки, которые подстраиваются под ритм центрального осциллятора. И это воздействие заставляет нас либо бодрствовать, либо успокаиваться и ложиться спать, в определенном ритме употреблять пищу и т. д.

Достаточно ли 24 часов в сутки? Существует немало заболеваний, связанных с нарушениями именно в этой системе. В частности, депрессия в очень большой степени связана с нарушением механизма циркадианной (околосуточной) и диурнальной (в пределах нескольких часов) ритмики. Система эта универсальна и «завязана» на эволюционно древнем механизме. Гены, которые работают у нас в супрахиазматических ядрах, и их аналоги находят не только у всех млекопитающих, но и у всех позвоночных, беспозвоночных и даже у примитивных одноклеточных. Получается, этот механизм, появившись на заре эволюции, оказался таким удачным, что

Достаточно ли 24 часов в сутки?

сохранился вплоть до возникновения нашего вида. В чем же он заключается? В каждой клетке есть так называемые часовые гены, но работают, экспрессируются они только в центральном осцилляторе. По некоторым данным, под воздействием центрального осциллятора часовые гены могут запускаться и во вторичных осцилляторах. Для работы этих часов не нужно нейронной сети — каждая клетка супрахиазматического ядра представляет собой совершенно самостоятельный осциллятор, и все они «бьются» в одном ритме. Эти гены кодируют специальные белки, которые, образуясь в цитоплазме нейрона, объединяются в димеры, подвергаются специальной ферментативной обработке (процессингу), потом, преобразовавшись, поступают в ядро и блокируют собственный синтез. Затем они постепенно распадаются и их синтез возобновляется. На рис. 45 (см. вклейку) показаны экспрессия одного из часовых генов (Per) и изменения белкового состава как функция суточного цикла и в ответ на депривацию сна. Как известно из школьных учебников, на гене (участке ДНК), находящемся в ядре клетки, происходит сборка матричной РНК (мРНК), которая при участии других видов РНК перемещается из ядра в цитоплазму, к митохондриям, где мРНК служит основой для синтеза определенного белка. Уровень мРНК гена Period (Per) нарастает в ходе светлого периода суток, в то время как уровень белков достигает пика ночью, когда белок Per поступает в ядро и блокирует свою собственную экспрессию. Эти циркадианные изменения одинаковы и у диурнальных (как мушки, спящие ночью), и у ночных (как крысы, спящие

229

230

Глава 6. Как заводятся биологические часы

главным образом днем) животных. Если крыс заставлять бодрствовать в течение дня, то уровень мРНК Per в коре мозга у них возрастает. Однако ни у мушек, ни у млекопитающих депривация сна обычно не влияет на работу циркадианных биологических часов, то есть депривация не приводит к фазовому сдвигу циркадианных ритмов. Этот процесс занимает около 24 часов. Но не точно 24 часа — биохимические реакции, которые лежат в основе данного механизма, не укладываются в такой временной интервал ни у людей, ни у животных: им обычно нужно немного больше времени. К примеру, большинству людей требуется 24,5–25 часов для того, чтобы все молекулярно-биологические реакции завершились. Таким образом, наши биологические часы всегда немного отстают и нуждаются в ежесуточной «подстройке». Повлиять на синтез этих белков не может ничто: ни голод, ни жажда, ни стресс, ни температура. Ничто не может поколебать этот «железно» работающий процесс. Единственное, что на него действует, причем критично, — это свет. Он кардинально меняет процесс синтеза часовых белков. Но как же свет попадает на супрахиазматические ядра, которые не имеют прямой связи с внешним миром, так как находятся в глубине мозга? Каждое утро после пробуждения, едва свет попадает в глаза, особый импульс идет от сетчатки по зрительному нерву, а затем по тонкому его отростку, ведущему в сторону от зрительной системы, к СХЯ. А идет этот импульс от особых ганглиозных светочувствительных клеток в сетчатке глаза, которые содержат светочувствительный

Достаточно ли 24 часов в сутки?

пигмент — меланопсин. Эти клетки были открыты сравнительно недавно, в 1990-е годы, британским нейрофизиологом Расселом Фостером и его сотрудниками. К тому времени глаз человека был уже так хорошо изучен, что, казалось, ничего нового открыть там невозможно. Тем не менее Фостер обнаружил в глазу важнейший участок, который ранее оставался неизвестным. Эти клетки не участвуют в процессе зрения — они нужны только для того, чтобы сигнализировать нашему организму о наличии или отсутствии света. Если в СХЯ приходит информация о наличии освещенности, часовые гены включают синтез белков, а если вокруг темнота, то часовые гены не активируются и нейроны супрахиазматического ядра «молчат». Эти особые клетки, которые синтезируют часовые белки, руководят ритмической активностью всего организма. Каждое утро, когда мы встаем и открываем шторы, на наши глаза падает яркий солнечный свет (даже если небо покрыто облаками), и в этот момент биологические часы переводятся — точно так же, как мы руками подводим обычные механические часы, которые начинают отставать или спешить. Свет является таким же регулятором для наших биологических часов. Вот почему так важно утром сразу же открывать шторы: чтобы глаза получили достаточно яркий свет. Даже в сумрачный день свет, идущий с неба, дает освещенность более 1000 люкс — гораздо ярче, чем любые электрические лампы в квартире. Кроме того, спектр света, который излучается Солнцем, кардинально отличается от спектра света электрических ламп; последний очень слабо влияет на перезапуск биологических

231

232

Глава 6. Как заводятся биологические часы

часов. Если мы поднимаемся затемно, когда солнце еще не встало, биологические часы не переводятся и мы весь день чувствуем себя плохо. Почему зимой так тяжело? Не только потому, что человек не высыпается. А потому, что он встает до восхода солнца! Мы, сомнологи и хронобиологи, боремся за то, чтобы большинство населения нашей страны — учащиеся, работающие люди — как можно больше месяцев в году просыпались после восхода солнца, а не до него. К сожалению, нас мало слушают. И по каким-то странным причинам многие регионы России стремятся настроить свои часы так, чтобы зимой вставать как можно раньше, затемно. А это очень вредно для здоровья, что уже доказано не только зарубежными хронобиологами, но и отечественными. В некоторых регионах России, где проводились такие исследования, было выявлено, что чем чаще люди встают затемно (осенью и зимой), тем больше там фиксируется некоторых форм рака.

На Севере люди больше страдают не от холода, а от длинных ночей Часики, которые беззвучно в нас «тикают», определяют все наше поведение и самочувствие. Но в ситуа ции, когда человек «отключен» от внешнего мира — в пещерах, бункерах, под водой на подводной лодке, работает в ночную смену, — его биологические часы могут сбиться. Поэтому так важен режим пребывания на свету. И хронобиологи, и хрономедики дают

На Севере люди больше страдают не от холода…

специальные рекомендации таким людям — как себя вести, как восстанавливать нормальный ход биологических часов, как обезопасить себя от вредного неестественного ритма. Человечество вышло из Африки, поэтому наиболее естественным для нас, для работы наших биологических часов (супрахиазматического осциллятора) является режим, при котором дневное яркое солнце сменяется темной ночью. Это заложено в наших генах. Вот почему люди, которые живут на юге, чувствуют себя лучше, здоровее, выглядят моложаво и живут дольше. Как же выживают те, чья родина — Север? Генетики и нейрофизиологи уже неоднократно показывали, что аборигены, живущие в условиях, когда полгода длится день, а полгода — ночь, прошли строгий эволюционный отбор и имеют особые физиологические адаптации к такому ритму жизни. А вот те, кто приехал на Север, страдают не только оттого, что там холодно. Их организм не приучен и не адаптирован к долгим полярным ночам. Не случайно в советские годы у работавших на Севере были особые льготы: дополнительные отпуска, ранний выход на пенсию и т. п. И это неудивительно, ведь здоровье работающих за полярным кругом разрушается очень быстро. Кстати, у некоторых животных, обитающих за полярным кругом, например у северных оленей, супрахиазмальные ядра вовсе отсутствуют: они исчезли в процессе эволюции, так как только мешали существовать в столь сложных условиях. Но у большинства животных и у людей СХЯ есть, и они, по сути, определяют всю нашу жизнь.

233

234

Глава 6. Как заводятся биологические часы

Совы, жаворонки, голуби… Сегодня циркадианные механизмы исследованы очень хорошо. Тщательно изучено, какие гены и как экспрессируются, какие изменения в жизнь людей могут привнести те или иные мутации. Всем известно, что среди людей бывают совы и жаворонки. Но большинство из нас относятся к группе, которую называют голубями: они могут адаптироваться и к утреннему ритму жизни, и к вечернему, что определяется спе цификой их работы. Скажем, все военные и все врачи — жаворонки. А все театральные актеры — совы. В принципе, можно перейти на другой ритм жизни, но чем старше человек становится, тем труднее это сделать. Да и не нужно. Если человек привык поздно ложиться и поздно вставать, пусть так и живет. А если он предпочитает вставать пораньше, тогда и ложиться он будет раньше. Но есть и прирожденные жаворонки и совы. Мутации, приводящие к такому результату, были обнаружены в некоторых семьях и изучены. Обычно речь идет о мутациях в генах определенных часовых белков, и они очень сильно влияют на дальнейшее функционирование биологических часов. Так, прирожденными совами является довольно большой процент человечества — около 15 %. Эти люди все время «запаздывают», всегда ложатся позже, даже если переезжают в другой часовой пояс. Сколько бы их на работе ни ругали, они все равно будут опаздывать, утром плохо себя чувствовать, испытывать чувство отупения, бесконечно пить кофе, чтобы взбодриться, а вечером ощущать прилив сил и активно работать тогда, когда все окружающие

Совы, жаворонки, голуби…

уже выдохлись. Таким людям, конечно, необходимо подбирать удобный для себя режим жизни и работы, и тогда они будут невероятно продуктивны. Некоторые исследования показывают, что средний интеллектуальный уровень у сов даже несколько выше, чем у жаворонков! В то же время существуют и очень ранние жаворонки. В Америке была целая семья, которая вставала в четыре утра и начинала активную жизнь. Поскольку в том городке, где она жила, дома стоят близко друг к другу, это мешало соседям, которые стали жаловаться в полицию. Полицейские убедились, что это семейство, которое очень рано ложится спать, действительно начинает шуметь уже в четыре утра. Их засыпали штрафами и даже грозились выселить в другой поселок. Но нашелся приличный адвокат, который провел генетическую экспертизу, выявившую, что у всей семьи наблюдается мутация определенного часового гена. После этого судья признал, что ничего с ними сделать нельзя, никак их наказать невозможно — остается только найти мирное, компромиссное решение с обеих сторон. Такие очень ранние жаворонки — более редкое явление, чем поздние совы. В любом случае этих людей не переделаешь, они так устроены. Среди крупных исторических фигур были и жаворонки, и совы. Скажем, Эйнштейн был совой, а Наполеон — жаворонком, что говорит исключительно об их индивидуальных особенностях. Одним из самых известных сов был философ, математик и физиолог Рене Декарт, придерживавшийся очень странного для своей эпохи режима, который тем не менее полностью его устраивал: весь вечер при свечах Декарт писал свои

235

236

Глава 6. Как заводятся биологические часы

труды, а спать ложился глубокой ночью и просыпался к полудню. Как он при этом умудрился долгие годы служить в армии, совершенно непонятно. Сомнологи и хронобиологи призывают относиться к таким индивидуальным особенностям предельно терпимо, поскольку никогда не знаешь, является ли человек голубем, который может подстроиться под необходимый режим жизни, или он настоящая сова, которую не переделаешь. А ведь вся наша цивилизация «заточена» под жаворонков — совам в этом мире жить непросто, так же как непросто жить, скажем, левшам. Но в последнее время проблема решается благодаря тому, что многие компании переходят на свободный режим, когда сотрудник может самостоятельно регулировать свой рабочий график или вообще работать удаленно, как фрилансер. И связано это с тем, что сейчас все больше требуется проявлений творческих индивидуальных способностей, а не механического выполнения монотонной работы.

Мелатонин не спасает от бессонницы Вторая часть биологических часов — эпифиз, выделяющий мелатонин. Обе части — супрахиазматические ядра и эпифиз — оказывают реципрокное (взаимотормозящее) влияние. В нашем организме немало подобных реципрокно взаимодействующих механизмов. К примеру, так работают мышцы — сгибатели и разгибатели, вегетативная нервная система — симпатическая

Мелатонин не спасает от бессонницы

и парасимпатическая и многое другое. На этом распространенном приеме природа построила жизнь всех живых существ — от насекомых до высших позвоночных. Регуляция биологических ритмов — околосуточных и многочасовых — тоже осуществляется с помощью механизма взаимного торможения за счет существования двух подсистем — супрахиазматических ядер и эпифиза. Эпифиз — очень интересное образование, сформированное как верхний придаток мозга; нижним придатком является гипофиз. Эпифиз и гипофиз составили реципрокную, взаимотормозящую систему, и весьма эффективную. Как она работает? В гипофизе есть две крупные доли — передний и задний гипофиз (у человека имеется еще и срединная часть, тогда как у животных она слабо выражена). Задняя доля гипофиза (нейрогипофиз) — это часть головного мозга, она состоит из нервных клеток. А вот передняя (аденогипофиз) никакого отношения к собственно головному мозгу не имеет. Исторически это кожная железа, которая «приросла» к основанию мозга. Связи у нее с мозгом нет, и единственная возможность для мозга управлять передней долей гипофиза — через специальный механизм кровообращения. В чем суть этого механизма? В гипоталамусе, расположенном над гипофизом, вырабатываются определенные вещества — нейропептиды, а именно либерины и статины. С кровью по капиллярам они попадают в аденогипофиз и запускают или тормозят там выброс гормонов. Эта система нейрогормональной регуляции осуществляется через каскад биохимических

237

238

Глава 6. Как заводятся биологические часы

передатчиков. Так вот, эпифиз исторически сформировался как образование, которое все эти передатчики подтормаживает. Иными словами, основная его роль в эволюции — сдерживать выброс гормонов аденогипофиза. В принципе, эту роль он сохранил до сих пор, и именно она является его основной функцией, а вовсе не регуляция сна, как сейчас многие думают. Ничего подобного! Это всего лишь побочная функция. Первичная же функция эпифиза как эндокринной железы — подавление выброса гормонов гипофиза. Осуществляет эпифиз эту функцию с помощью гормона мелатонина. Выброс мелатонина регулируется очень интересно. Дело в том, что на заре эволюции эпифиз был фактически третьим глазом: он находился на макушке черепа и улавливал свет. Не участвовал в процессе зрения, а именно реагировал на наличие или отсутствие света. Собственно говоря, у рыб и лягушек его можно нащупать под кожей. Даже у птиц на макушке под перьями и черепным покровом находится эпифиз, который улавливает попадание света. Но у млекопитающих разрослась мощная новая кора, так называемый мозговой плащ, появились прочный толстый череп и скальп, покрытый густой шерстью. В итоге эпифиз оказался в самом геометрическом центре мозга, будучи «погребенным» под огромной массой ткани — мозговой, черепной и покровной. Естественно, никакой связи с внешним миром у него уже нет и никакой информации о том, что творится снаружи, напрямую он получить не может. И тогда эволюция «придумала» систему тех самых ганглиозных клеток в сетчатке глаза. Как говорилось выше, от них информация об освещенности через специальный

Мелатонин не спасает от бессонницы

нервный отросток идет не в зрительную систему, а в супрахиазматические ядра. Далее этот путь продолжается в гипоталамус, проходит через мозговой ствол, спускается через продолговатый мозг в спинной, из его шейного отдела по симпатическим нервам через особые отверстия в черепе сигналы проникают обратно в головной мозг и достигают его центра, иннервируя эпифиз. Таким парадоксальным образом эпифиз, находящийся в самом центре мозга, иннервируется как обычная периферическая эндокринная железа — например, как надпочечники (рис. 46). Когда информация о свете попадает к супрахиазматическим ядрам, они вырабатывают тормозной импульс, который идет в шейный отдел спинного мозга, а оттуда через симпатический нерв обратно внутрь черепа и тормозит выброс мелатонина эпифизом. А когда света нет, клетки эпифиза — меланоциты — растормаживаются и выделяют мелатонин. Эпифиз вырабатывает всего 10–15 микрограммов мелатонина в сутки, но этого количества вполне достаточно, чтобы оказывать мощное воздействие на весь организм. Мелатонин выделяется эпифизом через обычную норадренергическую стимуляцию, которая работает, когда импульсов от света не поступает. Мелатонин синтезируется из серотонина — очень распространенного в мозге и организме нейромедиатора, но именно в эпифизе присутствуют два фермента, которые в два этапа превращают серотонин в мелатонин. Вообще, эта биохимическая цепь реакций была создана еще на заре эволюции и оказалась настолько удачной, что сохранилась до наших дней. Это очень древний механизм, который мы носим в себе.

239

Глава 6. Как заводятся биологические часы

Источник: Foulkes N. S. et al. Rhythmic transcription: the molecular basis of circadian melatonin synthesis // Trends Neurosci., 1997. 20. 487–492

240

Рис. 46. Регуляция эпифизарного мелатонина. Нейрональный путь регуляции синтеза эпифизарного мелатонина у крысы (сверху) и человека. Зрительная информация передается в эпифиз от глаза через супрахиазмальное ядро (СХЯ), спинной мозг и верхний шейный симпатический ганглий

Мелатонин, который выделяется в темное время, служит своеобразным регулятором активности. Но он не связан с системой сна — бодрствования, потому что с наступлением темноты выделяется у всех животных, в том числе у тех, что активны ночью или в сумерки, а днем спят. Более того, большинство млекопитающих

У ребенка мелатонина вырабатывается намного больше…

активнее ночью, чем днем, и выброс мелатонина у них является сигналом к активной жизни. Впрочем, у человека и ряда других животных, которых называют диурнальными и которые бодрствуют днем, выработка мелатонина является сигналом ко сну. Но это, можно сказать, «случайная» ассоциация.

У ребенка мелатонина вырабатывается намного больше, чем у взрослого У мелатонина есть и другие интересные функции. Его молекула очень маленькая и липофильная, она проходит через гематоэнцефалический барьер и клеточные мембраны, может попадать сразу в ядро и непосредственно участвовать в регуляции синтеза белка генетическим аппаратом клетки. В организме мелатонин надолго не задерживается: по разным данным, введенный извне мелатонин сохраняется в крови от 20 до 40 минут. Таким образом, отследить прямое воздействие мелатонина на клетки очень трудно из-за его мягкого эффекта. Мелатонин, способный преодолевать плацентарный барьер, вместе с кровью поступает к плоду. После рождения ребенок вначале получает этот гормон с молоком матери. Но через несколько месяцев организм начинает вырабатывать собственный мелатонин, при этом его выброс эпифизом очень быстро достигает огромных значений — гораздо более высоких, чем у взрослого человека. Такой повышенный уровень

241

242

Глава 6. Как заводятся биологические часы

мелатонина поддерживается вплоть до начала пубертата (полового созревания) и удерживает «под замком» гормоны, которые синтезируются аденогипофизом — антагонистом эпифиза. А затем резко — в разы — уменьшается выброс мелатонина и гипофиз начинает активно вырабатывать свои гормоны. Итак, половое созревание связано именно со снижением выброса мелатонина. Еще во времена СССР в Барнауле работал замечательный ученый А. М. Хелимский, который всю жизнь занимался изучением эпифиза. В его распоряжении имелся большой трупный материал, поскольку он был патологоанатомом. Год за годом он анализировал размеры эпифиза у людей разного возраста. В своей книге «Эпифиз» (1969) он сделал очень интересное заключение: размеры эпифиза уменьшаются от поколения к поколению — соответственно, снижается выброс мелатонина. И именно с этим, видимо, связана акселерация: уменьшение выброса тормозящего гормона приводит к увеличению выброса других гормонов (гормона роста, гормона щитовидной железы, гормонов стресса, половых гормонов) и к тому, что мы видим увеличение роста, веса, раннее половое созревание. В одной из своих работ Хелимский подробно рассматривал положительные и отрицательные стороны этого процесса. Он говорил, что сама по себе акселерация неплоха, но педагоги, медики и возрастные физиологи должны учитывать и ее негативные последствия, такие как раннее ожирение у детей, раннее развитие диабета и сердечно-сосудистых заболеваний, суставные и скелетные нарушения из-за быстрого роста костей и некоторые психические отклонения. В частности,

У ребенка мелатонина вырабатывается намного больше…

усиление агрессии у подростков при фрустрации, которое описано многими возрастными психологами, тоже, по его мнению, в значительной степени является следствием уменьшения выброса мелатонина. Почему же это происходит? Одна из гипотез заключается в том, что подавление роста эпифиза связано с хроническим стрессом. Действительно, акселерация наблюдается во всех странах мира, но проявляется она преимущественно в городах, а в деревнях, как показывает статистика, ее практически нет. И это притом, что в современной деревне нередко питаются лучше, чем в городе (более натуральной пищей). Но во всех странах мира, в том числе в Китае и Японии, городская молодежь очень рослая. Хелимский объяснял это тем, что, возможно, беременные женщины в больших городах испытывают хронический стресс из-за очень высокого ритма жизни, который они даже могут и не замечать. Горожанин скорее замечает его, когда уезжает в отпуск куда-нибудь в тихое место, и даже начинает скучать по привычному ритму жизни. Но вследствие хронического стресса выброс гормонов стресса повышается и они подавляют формирование и функционирование эпифиза. Таким образом, роль мелатонина в организме очень велика и отнюдь не сводится к регуляции биологических часов: для него это как раз побочный эффект. Тем не менее для ежесуточного выброса эпифизарного мелатонина у человека необходимы два фактора: вопервых, должно быть ночное время суток, во-вторых, темнота. Если ночью светло, выброса мелатонина не будет. Если днем мы будем спать в темной комнате, он тоже не выработается.

243

244

Глава 6. Как заводятся биологические часы

Мелатонин старикам вреден После завершения пубертата уровень мелатонина очень сильно падает и уже никогда не поднимается вновь. К глубокой старости мелатонин может полностью исчезнуть, так как эпифиз известкуется и вообще перестает его выделять. В связи с этим двое итальянских авторов в свое время издали книгу «Чудо мелатонина», в которой утверждали, будто прием мелатонина продлевает молодость и увеличивает продолжительность жизни. А я тогда написал статью «Мелатонин без чудес», в которой доказывал прямо противоположное: избыточный прием мелатонина в пожилом возрасте, наоборот, приводит к укорочению жизни. Прекращение выброса мелатонина у стариков — процесс адаптивный. Как мы знаем, мелатонин подавляет выброс гормонов, а в пожилом возрасте функции периферических эндокринных желез и без того подавлены, так что необходимости в дополнительном торможении уже нет. Проще говоря, у стариков и так мало гормонов, а излишним приемом мелатонина мы еще притормаживаем их выброс. Не все эндокринологи со мной согласны, но пока никто мою точку зрения не опроверг. И никто не подтвердил, что прием мелатонина может продлить жизнь. При этом в Америке предприняли очень странный маркетинговый ход: мелатонин признали веществом, пригодным к неограниченному употреблению. Дело в том, что у мелатонина нет токсической дозы. Из-за того что он нетоксичен, кто-то, очевидно связанный

Мелатонин старикам вреден

с фарминдустрией, сумел «пробить» закон, по которому мелатонин можно есть хоть столовыми ложками — и «ничего не будет», никакого вреда. И действительно, он стал свободно продаваться не только в аптеках, но даже в обычных супермаркетах рядом с пищевыми добавками и витаминами. Я сам видел на полках магазина в США мелатонин, расфасованный в гигантских дозах — по 50 и 100 миллиграммов. В Европе такого нет: здесь мелатонин признан гормоном, который можно принимать строго по показаниям. А в старости — вообще лишь в особых случаях. К примеру, один мой коллега как-то консультировал очень старую женщину, которая, как маленький ребенок, «путала день с ночью» и мешала всей семье. Родные не знали, что с ней делать: снотворное давать в преклонном возрасте боялись, вот и привели к врачу-сомнологу, который назначил ей курс мелатонина. Благодаря этому пожилая женщина вернулась к нормальному режиму жизни буквально в течение нескольких недель. Это и есть особый случай. Но просто так принимать мелатонин нет никакого смысла. А вот при трансмеридианных перелетах он может помочь, если соблюдать определенные правила приема. Мелатонин эффективен при перелетах в восточном или западном направлении через 3–6 часовых поясов. Если преодолеваешь менее трех часовых поясов, он неэффективен, а если свыше шести — может быть даже опасен, так как способен извратить суточные ритмы. Кроме того, мелатонин применяется при сменной работе, когда действительно очень важно восстанавливать ритмы, нарушенные ночными сменами. Но тут

245

246

Глава 6. Как заводятся биологические часы

необходима консультация врача-хрономедика, потому что важна не только дозировка, но и время приема, которое подбирается индивидуально. Я часто слышу, что мелатонин принимают в качестве снотворного. Моя коллега Ирина Жданова, работающая в Бостоне, после ряда экспериментов на обезьянах и исследований на людях выяснила, что мелатонин и впрямь может обладать очень слабым снотворным эффектом, но при условии, что его принимают в определенное время — за 30–40 минут до сна, при этом не следует включать яркий свет. Тогда человек начнет чуть быстрее засыпать. Но это все, на что способен мелатонин, — никакого улучшения структуры сна, никакой настоящей борьбы с бессонницей он не дает. Тут важно подчеркнуть, что и как снотворное, и как средство для коррекции суточных ритмов мелатонин можно принимать только в очень малых дозах — от 0,1 до 0,3 миллиграмма для взрослого человека. А в аптеках мелатонин чаще всего продается в дозировке 3 мг — в десять раз больше, чем нужно, но разломать таблетку на десять частей у вас вряд ли получится. Я пытался объяснять фармпроизводителям, что бессмысленно выпускать такую дозировку мелатонина. Но он дешев в синтезе, это хороший бизнес, а если уменьшить количество активного вещества, то и цену, видимо, придется сбавлять… Мелатонин в малых дозах применяют и при лечении сезонной депрессии. Чаще всего это заболевание встречается в северных странах: в Скандинавии, в северных областях Канады, России — у людей, которые живут в условиях долгой зимней темноты. Южане такого

Мелатонин старикам вреден

заболевания не знают. Оно особенно распространено среди женщин климактерического возраста, которые на его фоне испытывают серьезные жизненные затруднения. Таблетками такая депрессия практически не лечится. К счастью, врачи заметили, что она проходит весной, главное — пережить тяжелое зимнее время года. Плюс помогает свет. Разработаны специальные лампы, спектр которых близок к солнечному. Но по непонятной причине они до сих пор очень дороги (цена исчисляется десятками тысяч евро) и применяются только в стационарах. Человек утром приезжает в больницу, сидит под такой лампой полчаса-час, а вечером принимает небольшую дозу мелатонина. Такое совершенно безвредное лечение оказалось очень эффективным. Как же мелатонин работает в организме? Он может вырабатываться не только эпифизом, в небольших количествах он поступает в кровь из сетчатки, много его в периферических отделах организма, особенно в кишечнике, где он участвует в пищеварении. Но из кишечника мелатонин никуда поступить не может и быстро инактивируется в печени. И никакой роли в организации нашего системного поведения кишечный мелатонин не играет, хотя, по некоторым данным, в кишечнике его в 400 раз больше, чем мелатонина, выбрасываемого в мозг эпифизом. Эпифиз выбрасывает две «порции»: одна, бóльшая, идет по межклеточной жидкости в мозг и влияет на нервные клетки, а вторая, меньшая, поступает в кровь и оказывает влияние на все периферические органы и ткани. Впрочем, как я уже упоминал, в организме он надолго не задерживается.

247

248

Глава 6. Как заводятся биологические часы

Фактически мелатонин — единственный гормон, который оказывает тормозящее действие на другие гормоны. В этом его уникальная роль, которую много лет игнорировали эндокринологи. В старых учебниках по эндокринологии эпифиз вообще не упоминался как участник гормональной регуляции человека. Сейчас понятно, что мелатонин — главный участник, который находится выше всех других гормонов в эндокринной иерархии и управляет ими путем торможения. Важно знать, что выделение мелатонина обычно осуществляется в первую половину ночи, и к утру, когда секретируются гормоны стресса, мелатонина в крови уже нет. Как все это происходит, изучали во время многочисленных экспериментов. Испытуемым вставляли венозный катетер и в течение ночи, не будя их, каждые полчаса брали пробы крови и делали анализ на мелатонин. Таким образом было установлено, как меняется его уровень в крови во время сна. Оказалось, этот динамический рисунок настолько индивидуален для каждого человека, что, как писала Ирина Жданова в одной из статей, его можно сравнить с отпечатком пальца. Он будет сохраняться: человек может спать в других условиях, но график уровня мелатонина в крови останется неизменным. Известно, что некоторые редкие заболевания могут быть связаны именно с увеличением или уменьшением образования мелатонина эпифизом, поэтому они представляют большой интерес для медиков и ученых. Было доказано, что даже в зрелом возрасте патологическое увеличение или уменьшение мелатонина влия ет на физиологию человека, а уж в раннем возрасте это смертельно опасно. В литературе описан такой

Мы влюбляемся весной, потому что мелатонина…

случай: в XIX веке в Германии был найден мальчик, у которого половое созревание случилось в шесть лет, а через несколько лет он погиб. При вскрытии обнаружилась опухоль эпифиза, из-за которой нарушилось образование мелатонина: его почти не было, из-за чего произошло раннее растормаживание всех гормонов и трагический финал. Сегодня при подобных диагнозах прибегают к фармакологическим методам подавления опухолей.

Мы влюбляемся весной, потому что мелатонина становится меньше К мелатонину можно применить известную поговорку «Мягко стелет, но жестко спать». Это «мягкий» гормон, поэтому его однократное введение или прием в виде таблетки человек может даже не заметить. Но постоянное его поступление в организм, постоянное воздействие на клеточные ткани оказывает очень мощный, даже необратимый эффект. Скажем, весенний гон у копытных связан с тем, что с увеличением света мелатонин выделяется в очень малом количестве, из-за чего растормаживается периферическая эндокринная система — половые железы, надпочечники, выделяющие гормоны стресса, — и поведение животных радикально меняется. Самцы мало спят, почти не едят, дерутся, спариваются с самками, даже внешний вид у них меняется.

249

250

Глава 6. Как заводятся биологические часы

Человек тоже подвержен сезонным поведенческим изменениям, вызванным уменьшением выброса мелатонина, хотя и не так ярко, как животные. Словом, «весна — пора любви» — это про снижение выработки мелатонина. А ухудшение настроения вплоть до депрессии, характерное для зимнего времени года, — это про его увеличение. Поэтому сомнологи так много сил тратят на то, чтобы убедить чиновников: надо жить в соответствии с местным поясным временем и не переводить часы назад. Раньше мы каждый год наблюдали какое-то «болезненное» желание: как только наступает весна, обязательно переводить часы. Потом это желание, к счастью, прошло, но некоторое время население России существовало в еще худшем режиме постоянного опережения солнечного поясного времени на два часа. Сейчас мы опережаем его на час, что, конечно, лучше, чем было, но тоже не очень хорошо. Мы пытаемся объяснить, что нужно жить строго по поясному солнечному времени и не играть с ним. А режим сна и отдыха можно устанавливать так, как людям удобно, и не нужно для этого менять исчисление времени. Это абсурд! Сейчас многие фирмы работают по свободному графику, который не требует начала и окончания работы по звонку. Это разумно, когда от человека требуются интеллектуальные усилия и свежая голова. При этом если весной сотрудник хочет приходить на работу пораньше — пожалуйста. Но нужно учитывать, что не все люди легко переносят такой график. Специальные исследования показали, что при таких резких переменах (до сих пор многие страны практикуют весенний

Мы влюбляемся весной, потому что мелатонина…

перевод часов) первые несколько дней — а по некоторым данным, даже до двух недель — именно весной отмечается увеличение вызовов скорой помощи, несчастных случаев на дорогах, всевозможных аварий и крушений. А все потому, что более ранний подъем первое время приводит к определенному стрессу изза нарушения циркадианной ритмики. В масштабах большой страны это заметно. Зимой же мы, жители средней полосы, не можем совсем обойтись без периода, когда приходится вставать на работу до восхода солнца, что крайне нежелательно. Но этот период нужно предельно уменьшить, что реально при оптимальном режиме труда и отдыха. Мы как-то проводили исследование, которое показало, что в средней полосе этот период можно сократить до трех недель, то есть людям придется вставать до восхода солнца меньше месяца. Насколько опасен долгий период подъема до рассвета, показывают специальные исследования немецких ученых совместно с нашими хронобиологами, работавшими в Новосибирске и Сыктывкаре. Даже в одном часовом поясе у людей, живущих на его восточной границе и на западной, различается частота заболевания гормонозависимыми формами рака (рак молочной железы у женщин, некоторые виды рака у мужчин). А причина в том, что у восточной границы часового пояса люди больше дней в течение сезона вынуждены вставать затемно, то есть у них нарушается работа центрального осциллятора и выделяется больше мелатонина, что в такой ситуации может играть негативную роль. Решить эту проблему довольно просто — хотя бы на полчаса изменить режим сна на

251

252

Глава 6. Как заводятся биологические часы

восточной границе часового пояса. Иными словами, нужно не стрелки часов переводить, а оптимизировать режим. К сожалению, такие вопросы не решаются демократическим путем, поскольку люди не осознают риска для собственного здоровья: они не чувствуют опасности, не слышат и не видят ее. Все проходящие внутри нас патологические процессы сказываются через много лет, когда человек приходит на УЗИ и врач видит морфологические нарушения в органах. Но это уже, так сказать, последний этап развития патологии. А первый — нарушение биоритмов, которое человек не замечает. Нас, сомнологов, чиновники часто спрашивают о режиме труда и отдыха, ссылаясь на письма людей, которые хотят приходить зимой домой с работы, когда еще светло. Но люди не понимают, что таким образом вредят себе: им лучше вставать утром немножко попозже, после восхода солнца, чтобы можно было, отодвинув шторы, получить мощный световой импульс, воздействующий на глаза, на ганглиозные клетки, которые запускают активность нейронов супрахиазматических ядер и вызывают резкое торможение выработки мелатонина эпифизом. Поэтому такие вопросы должны решаться не путем голосований, а путем консультаций со специалистами. При этом для России, которая охватывает 13 часовых поясов, занимая гигантскую территорию от Калининградской области до Берингова пролива — больше половины земного шара с запада на восток — эта проблема очень актуальна. Но пока мы не можем добиться, чтобы она была решена научным путем, чтобы время было четко зафиксировано по системе мировых часовых поясов.

Мы влюбляемся весной, потому что мелатонина…

Система часовых поясов была принята на Вашингтонской конференции в конце XIX века, и это одно из величайших изобретений человечества, потому что до тех пор путешественники оказывались в ситуации «временнóго хаоса». Еще полбеды было, когда перемещались на лошадях, но уже в эпоху великих географических открытий отсутствие единого временнóго порядка играло отрицательную роль. А когда люди стали передвигаться на поездах и автомобилях, вопрос встал очень остро. И тогда было принято гениальное решение: Землю поделили на 24 часовых пояса, и, таким образом, человек, перемещаясь из пояса в пояс, просто сдвигал часы ровно на один час. Безусловно, эту общемировую систему необходимо было сохранять. Но в дальнейшем по каким-то странным причудам люди перестали ее соблюдать. И сейчас если вы из Москвы летите на юг вдоль меридиана, то все время будете попадать в разные часовые поя са в разных странах, что совершенно абсурдно. При этом каждая страна играет с временем как хочет, что в корне противоречит нашим биологическим часам и собственным биоритмам. Большой вклад в решение этих вопросов внес санктпетербургский ученый и общественный деятель Вяче слав Пантелеймонович Апрелев (1924–2017) — капитан 1-го ранга в отставке, кандидат военно-морских наук, специалист по прикладной астрономии и системному анализу, преподаватель Военно-морского училища имени Фрунзе. Он был основателем и председателем Санкт-Петербургского общественного комитета «За восстановление в России жизни по поясному времени». Он выступал за отмену «летнего»

253

254

Глава 6. Как заводятся биологические часы

и «декретного» времени, будучи убежденным, что «опережающее» исчисление времени опасно для здоровья человека, так как при этом нарушается работа внутренних регуляторов всех систем жизнеобеспечения. В значительной степени благодаря его усилиям закон о постоянном опережении солнечного поясного времени на два часа был в конце концов отменен. Точка зрения Апрелева на систему исчисления времени (на мой взгляд, единственно верная и научно аргументированная) доступно изложена в его замечательной книге «Время. Стрелки часов и наше здоровье»1. Апрелев даже писал письма в специальный Комитет ООН по исчислению времени. Но этот комитет лишен каких-либо полномочий, он только принимает сведения о том, что такая-то страна изменила такието часовые пояса. Он никак не влияет на подобные решения, не дает рекомендаций, а лишь фиксирует эти изменения. А ведь так важно объяснять руководителям стран и народов, что необходимо соблюдать 24-часовую поясную временную картину — единственную, которая позволяет (особенно в современном глобальном мире) научно обоснованно построить пространственно-временную координатную сетку земного шара, без которой невозможен никакой нормальный обмен идеями, товарами, технологиями! Тем не менее я думаю, что человечество к этому придет, поскольку существует объективная необходимость в такой системе. Все эти вопросы крайне важны, так как часовая система человека настроена 1

Апрелев В. Время. Стрелки часов и наше здоровье. — М.: АСТ; СПб.: Астрель-СПб., 2006.

Почему после бессонной ночи порой не хочется спать?

очень тонко. Супрахиазматические ядра контактируют с механизмами сна и бодрствования через серию синаптических переключений, у них нет непосредственной связи друг с другом. Это сделано эволюцией не случайно, так как позволяет нам гибко реагировать на изменения суточных ритмов. Мы не обязаны жестко им подчиняться, как более примитивные организмы, а, наоборот, можем подстраивать их под себя — к примеру, ночью выйти на работу, а днем отоспаться. Все это определяет гибкость нашего поведения, благодаря чему могут возникать разнообразные связи между циркадианным биоритмом и системой регуляции сна — бодрствования.

Почему после бессонной ночи порой не хочется спать? Я уже упоминал, что хронобиология и сомнология некоторое время развивались параллельно, независимо друг от друга. У них не было даже точек пересечения. Эти точки обозначились в начале 80-х годов ХХ века, когда швейцарский сомнолог Александр Борбели понял наконец, как взаимодействуют между собой гомеостатические и циркадианные механизмы. Для того чтобы их связать, он разработал схему, которая сегодня называется двухкомпонентной моделью Борбели. Впервые опубликованная в 1981 году, она дорабатывалась еще несколько лет.

255

256

Глава 6. Как заводятся биологические часы

В основе двухкомпонентной модели Борбели лежит предположение о том, что в нашем организме работают как бы два типа «часов» (об этом я тоже упоминал): одни — со стрелкой, а другие — песочные. Вот песочные часы — это гомеостатический механизм, нечто до сих пор не совсем понятное, что-то такое, что накапливается с момента нашего пробуждения до момента засыпания, то есть в течение дня, так как считается, что мы днем не спим. Высказываются разные предположения о том, что же это за вещество такое, которое накапливается за 16 часов нашего бодрствования. Последним более или менее убедительным кандидатом является аденозин, о котором в этой книге уже говорилось. По другим версиям, это группа веществ или вообще не вещество, а некое состояние (например, длительная тоническая деполяризация нейронов неокортекса), которое способно накапливаться. Главное, что ни у кого не вызывает сомнений: это что-то существует, ведь каждый человек по собственному опыту знает, что утром он чувствует себя более бодрым, чем вечером. Но Борбели обратил внимание, что, если человеку не давать спать определенное время (стандартное время в таких опытах — две ночи и день), его циркадианная система реагирует ритмически. (Считается, что вреда здоровью испытуемых такие исследования не наносят — человек потом просто отсыпается. Конечно, при условии, что испытуемый молод и здоров, поэтому для таких исследований обычно приглашают студентов.) До Борбели подобные эксперименты проводил американский исследователь Лаверн Джонсон, работавший в военно-морском госпитале. Еще в конце 60-х годов ХХ века он наблюдал за курсантами,

Почему после бессонной ночи порой не хочется спать?

участвовавшими в исследованиях по лишению сна, и обнаружил, что желание уснуть не является монотонным: невыносимое желание поспать сменяется периодами ремиссии, когда человек как бы забывает, что он не спал, и нормально функционирует. Это очень удивляло Джонсона, но он так и не смог вскрыть причины этого явления — только описал его. А Борбели разобрался и показал, что ритмичность желания уснуть после одной, а тем более двух бессонных ночей определяется взаимодействием двух факторов: фактора «песочных часов» и фактора «часов со стрелками». Повторю еще раз, «песочные часы» — это процесс или вещество, накапливающееся с момента пробуждения до момента, когда мы легли спать. Происходит это монотонно, поэтому желание уснуть нарастает постепенно. Почему Борбели сравнил этот процесс с песочными часами? Потому что он действует так же, как песочные часы: утром их перевернули, и весь день песочек пересыпается. Его называют фактором S (sleep). Но тут же действует и другой фактор — циркадианный, который сравнивают с часами со стрелками, которые «тикают» внутри нас. Получается, внутри нас колеблется некая синусоида (фактор С, circadian), которая, в отличие от фактора S, до сих пор толком неизвестного, как раз изучена очень хорошо. Борбели для идентификации фактора S предложил такой показатель, как дельта-индекс — это определенная характеристика электроэнцефалограммы. Надо отметить, что фактор S — фактор нараста ющего желания уснуть — не работает у каждого отдельного человека. Это важный момент, но авторы данной гипотезы его не очень подчеркивают. На самом

257

258

Глава 6. Как заводятся биологические часы

деле у отдельного человека может не быть дельтаиндекса, который плавно нарастает с момента пробуждения до момента засыпания. Это фактор скорее статистический — если взять достаточно большую выборку (группу людей), то да, он будет работать (рис. 47, см. вклейку). Такие статистические закономерности характерны для всей человеческой популяции, которая весьма неоднородна, что придает ей высокую устойчивость. При этом какие-либо универсальные закономерности выявляются с трудом: то, что хорошо для одного, плохо для другого, то, что для «русского здорово — для немца смерть». Это, конечно, гипербола, но она не так уж далека от истины. Могут быть факторы, смертельные для одного человека и совершенно не затрагивающие здоровье другого. Так и с биологическими ритмами. Как уже говорилось выше, диурнальные, полуторачасовые ритмы очень четко выявляются у одних людей и совершенно не проявляются у других в течение дня — и только ночью их можно определить. Так и здесь: оказалось, что нарастание дельта-индекса хорошо выявляется у одних людей и совершенно незаметно у других. Но в целом, если взять десятерых случайно выбранных европейцев, этот фактор, скорее всего, будет работать. Как говорилось, по одной из гипотез, фактор S — это нарастание концентрации аденозина в определенных областях мозга, связанных с центрами бодрствования и сна. Накапливаясь, аденозин активирует центры сна и тормозит центры бодрствования. И этот фактор спадает, пока мы спим с вечера до утра. А циркадианный, синусоидальный фактор С связан с работой

Почему после бессонной ночи порой не хочется спать?

супрахиазматических ядер. Этот механизм практически одинаков и у человека, и у мухи дрозофилы. Это тот самый часовой механизм, который не укладывается в 24 часа, из-за чего нам приходится «подкручивать» его каждое утро с помощью солнечного света. Взаимодействие этих двух систем определяет наше состояние буквально каждую минуту. В каждую конкретную минуту на протяжении дня наше состояние зависит от двух факторов: во-первых, от того, насколько далеко мы находимся от момента пробу ждения (чем дальше, тем сильнее нам хочется спать); во-вторых, от того, какой циркадианный момент мы переживаем. Эти два фактора алгебраически суммируются. То есть в какой-то момент фактор S может быть достаточно высоким, а фактор С — достаточно низким, тогда в сумме они дают маленькое значение и мы не чувствуем сонливости. И наоборот, в другой момент — который может быть и раньше, и позже — фактор С нарастает и мы испытываем сильную сонливость, хотя времени от пробуждения прошло не больше, чем минутой ранее. Получается, что, даже сильно устав, мы в какой-то момент можем почувствовать себя легко и забыть, что давно не спали. И наоборот, буквально через минуту-другую желание уснуть станет непереносимым и только физические упражнения могут помешать заснуть, где бы мы ни находились, сидели, стояли… В таких ситуациях человек может заснуть, просто прислонившись к какому-нибудь столбу. Примечательно, что двухкомпонентная модель Борбели подтвердилась не только качественно, но и количественно. То есть на ее основании можно рассчитать,

259

260

Глава 6. Как заводятся биологические часы

как будет чувствовать себя человек в каждый момент, скажем, при сменной работе или при смене часовых поясов во время трансмеридианных перелетов на восток или на запад. Сейчас ее широко используют спецслужбы и специалисты по разработке режимов для вахтенных операторов, дежурных в аэропортах: она позволяет предсказать, когда у человека будет пик сонливости, чтобы дать ему возможность поспать, иначе он будет не в состоянии выполнять свои обязанности, садиться за руль и т. д. С обнародованием выводов Борбели связана любопытная деталь. Первая его статья была опубликована в первом номере уже не существующего журнала: он выходил менее года, а потом закрылся. Но сегодня статья имеет более 10 000 ссылок! Сейчас чиновники во всем мире требуют, чтобы ученые публиковались только в «престижных» журналах, что достаточно дорого и сложно. А пример Борбели показывает, что это совершенно не обязательно: если работа стóящая, где бы она ни была опубликована, ее все равно будут активно цитировать, все будут о ней знать и ссылаться на нее. Важно, чтó опубликовано, а не в каком журнале. Потом Борбели с соавторами написал еще несколько работ, где развил свои идеи и уточнил некоторые детали. Надо сказать, что теория Борбели очень хорошо объясняет состояние бодрствования в зависимости от медленного сна, но она не учитывает быстрый сон. И исследователи быстрого сна поняли, что он не подчиняется принципам гомеостатической регуляции. Вот, кстати, еще один аргумент в пользу древности механизма, обеспечивающего это состояние: гомео статическое регулирование более совершенно, оно

Лекарство от гриппа и депрессии

связано с более высоким уровнем эволюционного развития. А быстрый сон — самый древний тип регуляции, называемый «все или ничего». Были предприняты огромные усилия, чтобы в модель Борбели «втиснуть» и регуляцию быстрого сна. В одной из моих статей представлена одна из усовершенствованных схем, которую молодые ученые разрабатывали уже в ХХI веке. Но это очень усложненная модель с большим количеством компонентов, в том числе и с данными по быстрому сну. Когда система Борбели была признана, подтверждена и принята, стало понятно, как взаимодействуют между собой системы регуляции бодрствования и медленного сна. Мост между хронобиологией, изучающей циркадианные ритмы, и сомнологией, изучающей ритм «сон — бодрствование», был найден.

Лекарство от гриппа и депрессии Как системы циркадианной ритмики взаимодействуют с центрами регуляции бодрствования и сна в головном мозге? Ученые долго пытались это выяснить, и в 2000-е годы группа исследователей под руководством Клиффорда Сейпера выдвинула гипотезу, которая получила затем многочисленные экспериментальные подтверждения. Согласно этой гипотезе, вся информация, необходимая для регуляции наших биологических ритмов, стекается в гипоталамус тремя мощными потоками (рис. 48, см. вклейку).

261

262

Глава 6. Как заводятся биологические часы

Гипоталамус получает информацию когнитивного характера от новой коры, информацию от органов о состоянии нашего тела и информацию из крови о состоянии системы голода и жажды (в гипоталамусе есть зоны, где гематоэнцефалический барьер открыт для поступления лептина и грелина — белков крови, которые свидетельствуют о насыщении и о голоде соответственно). Туда же поступает информация о температуре тела. Все виды импульсов устремляются к дорсомедиальному ядру — крошечному образованию в срединном гипоталамусе. Там происходит их интеграция, видимо, путем алгебраического суммирования и вырабатывается некий результирующий импульс, который передается дальше исполнительным структурам. Это может быть команда действовать или запуск пищевого или полового поведения, реакции на стресс, если что-то произошло беспокоящее. А может быть обратная команда — отдыхать, спать. Эта красивая схема впервые была опубликована в первый раз более десяти лет назад и с тех пор находит только подтверждения. Опровержений я не встречал. По-видимому, так все и работает: циркадианные, гомеостатические и все другие импульсы встречаются в гипоталамусе и вырабатывают результирующий импульс, благодаря которому мы бодры или, наоборот, ложимся спать. Все эти процессы сейчас активно изучаются, поскольку имеют большое значение для медицины. Я уже упоминал заболевания, связанные с различными нарушениями цикла сна и бодрствования, в том числе нарколепсию и болезнь Паркинсона. Есть еще одно редкое заболевание, связанное с нарушениями

Лекарство от гриппа и депрессии

сна и вызывающее немалый интерес у ученых, — фатальная семейная инсомния (FFI). Тайну этой болезни в свое время раскрыл замечательный итальянский клинический сомнолог, ныне покойный Элио Лугарези. У членов одной итальянской семьи он обнаружил мутацию гена, передающуюся по мужской линии и вызывающую преждевременную смерть ее носителя. Именно из-за этой мутации определенный белок головного мозга синтезируется в аномальной форме, что приводит к постепенному разрушению нейронов некоторых ядер таламуса — важнейшего структурного элемента механизма медленного сна у человека. Лечения против этой мучительной бессонницы пока не найдено, и человек, получивший такую мутацию по наследству, в результате погибает, но успевает дать потомство, которое продолжает нести в себе роковой ген. Еще одно весьма распространенное заболевание, в котором большую роль играют нарушения циркадианных механизмов и механизмов бодрствования — сна, — депрессия. Важно понимать, что существует два вида депрессии — реактивная и эндогенная. Реактивная — это реакция человека на внешние происшествия, она не вызывает особых проблем у неврологов. Как ее лечить, в принципе, понятно: снять антидепрессантами первичное тяжелое состояние, а там время обычно само все залечит. А вот эндогенная депрессия является проблемой — это состояние, которое определяется нашими генами и не связано напрямую с внешними факторами. У человека в жизни может быть все нормально, но вдруг ему начинает казаться, что все плохо, он погружается в мучительную

263

264

Глава 6. Как заводятся биологические часы

трясину, из которой не может выбраться. Лечить такую депрессию очень затруднительно, потому что половина больных с этим диагнозом не реагирует ни на какие лекарства вообще, а вторая половина вроде реагирует, но препараты постоянно нужно менять, подбирать заново. Да и антидепрессанты сами по себе могут наносить вред организму, так как вызывают ряд побочных эффектов. При этом жалобы на депрессию — самые частые из тех, что слышат неврологи, психиатры, медицинские психологи. К счастью, эндогенная депрессия распространена не так уж широко, но часто она встречается как семейное заболевание. Ее первопричина — генетические нарушения. Правда, пока неизвестно, какие именно. Но хорошо известно, что у больных, как правило, вырабатывается недостаточно мозговых аминов, главным образом серотонина. Серотониновую гипотезу депрессии выдвинул советский ученый, замечательный ленинградский психофармаколог Изяслав Петрович Лапин (1930–2012) еще в 1960-х годах. Статью, в которой она излагалась, напечатали в знаменитом британском журнале Lancet, который по сей день читают врачи по всему миру. А ведь в то время работы советских авторов там практически не публиковали. Это была сенсация! Лапин предположил, что первопричиной депрессии является пониженный уровень серотонина. А серотонин (примерно на 70–80 %) выделяется в одной области мозга — в дорсальных ядрах шва среднего мозга. И действительно, косвенными методами было подтверждено, что у страдающих этим видом депрессии уровень мозгового серотонина понижен.

Лекарство от гриппа и депрессии

Затем долгие годы велась разработка веществ, которые могли бы нормализовать его уровень. Были созданы так называемые ингибиторы обратного захвата серотонина, которые повышают его содержание в межклеточной жидкости головного мозга. Они были эффективны примерно у половины больных. Но беда в том, что даже эта эффективность со временем снижается, поэтому постоянно нужно искать новые и новые антидепрессанты. Словом, простым путем эта проблема не решается, хотя для многих больных врачи опытным путем подбирают такие комбинации препаратов, которые позволяют нормально жить и работать десятки лет. Поведение людей, страдающих от эндогенной депрессии, очень специфично: многие описывают, что под утро во время быстрого сна сквозь сновидения уже чувствуют негативный эмоциональный фон. После пробуждения он оказывается настолько тяжелым, что человек находится на грани суицида, испытывая невероятные нравственные и физические мучения, не в состоянии даже двигаться. Но поразительным образом в течение дня эта симптоматика может исчезать сама по себе — человеку становится легче и легче, а к вечеру все проходит. Больной ужинает, садится за компьютер работать, нормально функционирует до тех пор, пока не ложится спать, а потом все симптомы возвращаются. Напомню: для того чтобы найти эффективное лечение какой-либо болезни, нужно сперва разработать экспериментальную модель на животных, ведь мы не можем тестировать фармакологические вещества на людях. Но разработать такую модель для депрессии

265

266

Глава 6. Как заводятся биологические часы

очень сложно, потому что животные депрессию не испытывают. Ученым приходится прибегать к немалым ухищрениям, чтобы воспроизвести на мышах хотя бы отдельные симптомы депрессии человека. Я в свое время выдвинул гипотезу, которая позволяет, с одной стороны, проследить связь эндогенной депрессии с механизмами сна, а с другой — понять, почему ее не удается продемонстрировать на лабораторных мышах и прочих животных. Все дело в том, что у нас уникальные характеристики сна: как уже говорилось, сон у человека консолидированный (слитный) и вторая половина ночи по своей структуре отличается от первой. И во второй половине ночи наблюдаются очень длинные и нарастающие по интенсивности периоды быстрого сна, которые перемежаются периодами легкого медленного сна. Как я уже рассказывал, все это — следствие давления цивилизации, которая не позволяет современному человеку спать так, как ему положено по его природе, как заложено в его генах, то есть вставать рано, в течение дня иметь пару периодов сна и ложиться с заходом солнца. Так могли жить только первобытные люди или удаленные от цивилизации племена, которые, говорят, в эпоху интернета уже не в состоянии вести первобытный образ жизни. Мы, конечно, привыкли к режиму, в котором живем, он для нас даже является вполне нормальным. Но он влечет за собой целую серию серьезных последствий, в том числе негативных. Одно из них как раз и состоит в том, что человек легко впадает в депрессию. А объясняется эта легкость тем, что в период быстрого сна полностью отключаются механизмы выработки мозговых аминов — серотонина, норадреналина и гистамина.

Лекарство от гриппа и депрессии

Ни одного кванта этих веществ, которых так не хватает страдающим депрессией, не вырабатывается. По моей гипотезе, у человека, страдающего от эндогенной депрессии, изначально генетически низкий уровень выработки мозговых аминов — в первую очередь серотонина, но отчасти и норадреналина. В норме человек этого не чувствует, и если бы он жил в первобытные времена и имел более равномерный сон (с равномерно распределенными периодами медленного и быстрого сна), то, возможно, не испытывал бы никаких проблем. Но сегодня у него под утро идут длиннющие периоды «невыработки» серотонина, отчего уровень этого вещества в мозге может опускаться ниже некоторого критического значения. А это уже мешает нормальному функционированию мозга, из-за чего у человека нарушаются эмоциональные компоненты поведения. И неудивительно, ведь серотонин — важнейший фактор, определяющий наше эмоциональное состояние, его даже называют гормоном счастья (хотя никакой он не гормон). Итак, нехватка серотонина может быть отдаленным последствием такого, казалось бы, привычного для нас режима сна. А одним из самых эффективных методов лечения эндогенной депрессии является как раз депривация сна, когда человека лишают быстрого сна во второй половине ночи. В результате состояние пациента резко улучшается, но каждому понятно, что данный метод может сработать один-два раза подряд, а потом человек все равно будет спать всю ночь и его негативное состояние неизбежно вернется. Тем не менее в современной психиатрии депривация сна используется в качестве дополнительной

267

268

Глава 6. Как заводятся биологические часы

меры, помимо приема антидепрессантов. Считается, что таким образом можно по крайней мере снизить дозу этих препаратов. В принципе, нарушения сна наблюдаются практически при всех заболеваниях. Так, бактериальные и вирусные инфекции вызывают нарушения сна, при этом уменьшается доля быстрого сна и увеличивается продолжительность медленного сна под влиянием процессов, которые уже во многом изучены. Такие изменения часто выполняют лечебную функцию — кому из нас не говорили, что во время болезни нужно больше спать? Хотя иногда бывает и наоборот — сон способствует проявлению патологии. Сейчас уже признана взаимосвязь сна с иммунитетом, ее изучение становится одним из важнейших направлений современной сомнологии. Иммунология — сложная наука, но известно, что многие вещества — как противовоспалительные, так и провоспалительные — являются факторами, либо угнетающими сон, либо усиливающими его. Комбинации этих факторов, их равновесие и взаимодействие определяют состояние больного на всех этапах болезни: в ее начале, в стадии ее развития и в ремиссии.

Вместо послесловия. Мишель Жуве и его время Эту книгу я посвящаю памяти Мишеля Жуве — классика мировой сомнологии. Из всех советских ученых я с ним провел, наверное, больше всего времени: работал в его лаборатории и просто общался. Бóльшая часть этой книги родилась благодаря исследованиям самого Жуве и его сотрудников. После смерти Жуве во Франции были предприняты значительные усилия, чтобы сохранить его наследие. Этот ученый вывел страну на передовые рубежи науки в области сомнологии, и его соотечественники активно работают над тем, чтобы это место не потерять. В предместье Лиона был построен исследовательский центр, в котором сейчас работают две группы. Ими руководят два самых ярких ученика Жуве — француз Пьер-Эрве Люппи (Pierre-Hervé Luppi) и китаец Жан-Шень Лин (Jian-Sheng Lin). Обе лаборатории проводят актуальнейшие исследования, затрагивающие фундаментальную медицину.

270

Мишель Жуве и его время

В лаборатории Лина изучают в основном регуляцию бодрствования и медленного сна, а также патологии, которые с этим связаны: бессонницу или избыточную сонливость, нарушения бодрствования. Вторая лаборатория, которой руководит Люппи, исследует регуляцию быстрого (парадоксального, в терминологии Жуве) сна и его патологии: синдром беспокойных ног, нарушения двигательной активности в быстром сне, так называемое RBD. А ведь когда Жуве это явление открыл, ему мало кто поверил — упрекали даже, что он зря мучает кошек. Но через 15 лет обнаружилось, что это широко распространенное в человеческой популяции расстройство, которое свидетельствует о начинающейся болезни Паркинсона. Самое трудное в науке — создание новой парадигмы. Выйти за пределы того, что всем научным сообществом принято и описано в учебниках, очень сложно. Жуве и выделялся тем, что, в отличие от многих коллег, мог выйти за эти пределы. Профессор Мишель Жуве (1925–2017) — крупнейший сомнолог второй половины ХХ века, которому современная наука о сне (сомнология, гипнология или онейрология) обязана большей частью своих поразительных открытий. Профессор Жуве был одним из крупнейших ученых Франции, членом Национальной академии наук, лауреатом многих национальных и международных научных премий; говорят, он неоднократно выдвигался и на Нобелевскую премию, но так ее и не получил. Впрочем, стоит напомнить, что такие величайшие ученые XX века в области физиологии и медицины, как Зигмунд Фрейд (комплексы), Уолтер Кеннон (гомеостаз), Ганс

Мишель Жуве и его время

Селье (стресс), тоже не стали лауреатами Нобелевской премии… Жуве родился в 1925 году в Юрском департаменте недалеко от Лиона. Его отец был врачом, старший брат стал физиком-теоретиком. Во время оккупации юный Мишель ушел в маки́, партизанил в горах Юрского массива. Как он пишет в мемуарах, воевать приходилось в основном с власовцами, брошенными под командованием офицеров СС на подавление лионского движения Сопротивления. «Они были чрезвычайно жестокими и убили тысячи гражданских лиц и многих моих друзей-партизан», — вспоминает Жуве. Из контекста неясно, кто именно проявлял чрезвычайную жестокость — сами власовцы, командовавшие ими офицеры СС или и те и другие. Интересно, однако, сопоставить эти факты с недавними попытками реабилитации власовцев — с утверждениями, что они якобы воевали не за Гитлера, а «против сталинского режима». После освобождения Юрского региона в августе 1944 года Жуве поступил добровольцем в альпийские стрелки, патрулировал на лыжах границу с Италией во время небывало холодной зимы 1944/45 года. В январе 1945-го его бригаду срочно перебросили на Рейн для защиты Страсбурга от наступающих немецких танков. Там он получил осколочное ранение в область спины, страдания от которого нарастали с годами, отравляя его существование… После того как Германия капитулировала, сержант Жуве прослужил пару месяцев при штабе французских оккупационных войск в Вене, а на неделю даже был прикомандирован к Главному штабу маршала Конева.

271

272

Мишель Жуве и его время

Демобилизовавшись в октябре 1945-го, Жуве поступил в Медицинский институт в Лионе (под давлением отца, так как совершенно не интересовался ни медициной, ни биологией, а хотел стать путешественником-мореплавателем или ученым-этнографом), который окончил в 1951 году, после чего поступил в ординатуру по нейрохирургии. Как пишет Жуве, в то время о работе мозга было известно не больше, чем если бы «голова была набита ватой». Крупнейшим достижением считалась теория Павлова, согласно которой коре приписывалась главенствующая роль во всем — от обучения до сна, возникающего под влиянием «внутреннего торможения». В 1951 году Жуве был свидетелем того, как Лионский университет посетили два крупнейших павловца — мрачный, увешанный орденами Константин Быков и веселый, улыбающийся Эзрас Асратян. Однако, прочитав статью Мэгуна и Моруцци, Жуве понял, что открытая ими ретикулярная формация может контролировать многие функции, выступая в качестве «конкурента» коре больших полушарий. Еще в годы учебы в ординатуре он начал все сильнее увлекаться нейрофизиологией и ставить опыты на кошках. Как ветерану войны, ему удалось получить стипендию Фулбрайта и грант французского правительства на поездку в Калифорнию, в лабораторию Хораса Мэгуна, где он проходил стажировку в течение года (1954–1955). По словам Жуве, это был один из самых счастливых и плодо творных периодов в его жизни. По возвращении в Лион Жуве завершил обучение в ординатуре по двум специальностям — нейрохирургии и неврологии, а в 1962 году, раздобыв

Мишель Жуве и его время

немного денег на исследования, организовал небольшую нейрофизиологическую лабораторию. В 1959 году Мишель Жуве с двумя своими сотрудниками опубликовал короткую статью на французском языке, в которой описал мышечную атонию у кошек, сопровождающую периоды сна с уплощенной ЭЭГ и быстрыми движениями глаз. Таким образом, был выявлен последний из трех параметров, необходимых для разделения бодрствования и различных фаз и стадий сна, которые и сейчас являются обязательными при регистрации сна (полисомнографии): электроэнцефалограмма (ЭЭГ), электроокулограмма (ЭОГ) и электромиограмма (ЭМГ). Как уже говорилось выше, Жуве был одним из первых — хоть и не самым первым — среди тех, кто наблюдал и регистрировал электрофизиологические проявления быстрого (парадоксального, ромбэнцефалического) сна у кошки. Однако именно он по-настоящему понял, какое крупное открытие было совершено, и создал новую, как говорят философы, парадигму. Согласно Жуве, парадоксальный сон (этот термин также принадлежит ему) — не классический сон и не бодрствование, а особое, третье состояние организма, характеризующееся парадоксальным сочетанием активности мозга и расслабления мышц, как бы «активное бодрствование, направленное внутрь». Все первооткрыватели быстрого сна в ХХ веке столк нулись с полным непониманием и неприятием их результатов со стороны не только рядовых, но и выдающихся коллег-нейрофизиологов. Было хорошо известно, что быстрые низкоамплитудные ритмы в ЭЭГ — это бодрствование, а большие медленные волны — это сон. Если десинхронизация возникает

273

274

Мишель Жуве и его время

во время сна — это кратковременное пробуждение. Открытие быстрого сна противоречило концепции восходящей ретикулярной активирующей системы, лишь недавно и с большим трудом воспринятой нейрофизиологами, и означало полный крах всех старых идей относительно пассивной природы сна. Никто не мог ни понять, ни принять новой революционной парадигмы. Демент долго не мог опубликовать результаты своих исследований электроэнцефалограммы во время сна у кошки. Его сотрудник (Демент в мемуарах не приводит фамилии) отказался от соавторства, пять научных журналов последовательно отвергли рукопись, пока наконец выдающийся невролог Герберт Джаспер,

Рис. 49. Первооткрыватели быстрого (парадоксального, РЕМ) сна, слева направо — Ален Рекшаффен, Вильям Демент и Мишель Жуве — на Лионском симпозиуме 1963 года Источник: Dement W. C. // Archives Italiennes de Biologie. 2004. 142. 333–345

Мишель Жуве и его время

оценив результаты клейтмановского аспиранта, не опубликовал статью без рецензии на свой страх и риск как главный редактор журнала EEG and clinical neurophysiology. (Вряд ли такой поступок возможен в наши дни!) А когда Жуве показал свои записи Бремеру, тот высмеял его. Лишь на Лионском симпозиуме 1963 года был достигнут консенсус между крупнейшими американскими и европейскими специалистами относительно открытия, сделанного несколькими годами ранее1 (рис. 49). К тому времени открытый Дементом в США и Жуве во Франции феномен получил независимые подтверждения в лабораториях выдающихся нейрофизиологов Джона Эвартса и будущего нобелевского лауреата Дэвида Хьюбела.

На этой исторической встрече, организованной Жуве, выяснилось, что ни один из американских нейрофизиологов не знает французского языка, а французские ученые, хоть и читают по-английски, но не могут говорить и плохо понимают американское произношение. Никаких синхронных переводчиков, разумеется, не было. Да они вообще редко появляются на научных конференциях, поскольку специалисты изъясняются на профессиональном «подъязыке», доступном только посвященным… Однако взаимный интерес к обсуждаемой проблеме был столь велик, что участники смогли преодолеть языковый барьер и выработать общее понимание того, что открыта отнюдь не «стадия дремоты с быстрыми движениями глаз», а ни много ни мало принципиально новое состояние организма человека (и млекопитающих вообще)! Правда, по некоторым частным вопросам договориться не удалось. Так, не возникло единой терминологии — нет ее и поныне.

275

276

Мишель Жуве и его время

Как писал в одной из своих статей Жуве, «над всеми американскими нейрофизиологами того времени довлели догматы психоанализа», то есть идея Фрейда об «охранительной» роли сновидений, препятству ющих преждевременному пробуждению. Эта ложная идея не давала возможности непредвзято взглянуть на реальную картину «сна со сновидениями»1. Продолжая эту мысль, можно сказать, что над всеми сомнологами до Жуве, включая таких гигантов, как нобелевские лауреаты в области физиологии Павлов, Шеррингтон и Экклс, довлели аристотелевские догматы, и Манассеина (см. выше), по всей видимости, была первой, а сам Жуве — последним, кто сделал шаг к освобождению от них. Сегодня уже трудно найти специалиста, который придерживался бы старых воззрений на природу сна… Поэтому Мишель Жуве по праву считается крупнейшим сомнологом второй половины ХХ века. Одним из соавторов Жуве в его пионерской статье 1959 года был Франсуа Мишель, который через полвека с чисто французским изяществом и остроумием (которые мы, как могли, постарались сохранить в переводе) рассказал об обстоятельствах этого выдающегося открытия в своей статье «Кот, который прикидывался спящим»2.

Отдавая должное выдающемуся вкладу Зигмунда Фрейда в психологию, Жуве всегда подчеркивал, что в вопросе о физиологической роли сновидений он полностью ошибался. 2 Пер. с французского В. М. Ковальзона и В. В. Незговоровой. 1

Мишель Жуве и его время

«…Вначале научная любознательность Мишеля Жуве была направлена на изучение механизмов габитуа ции (довольно противное словечко, совершенно лишенное ауры! — Прим. авт.1). Жуве работал до этого в Лос-Анджелесе с Эрнандец-Пеоном (HernandezPeon) по габитуации слуховых вызванных ответов по мере повторения звуковых стимулов; тогда казалось, что механизм привыкания элементарен. Жуве вернулся из Лос-Анджелеса крайне заинтересованным моделью Мэгуна и Моруцци, согласно которой ретикулярная формация (так называемая ретикулярная восходящая активирующая система) представляет собой механизм бодрствования (и много чего еще, что ей в то время приписывали). В наше время вряд ли кто-то решится говорить о “ретикулярке” как о единой системе… Можно ли вызвать габитуацию (привыкание, угашение) реакции пробуждения путем утомления и торможения этой ретикулярной формации? Практически нужно было увидеть, как быстрая низкоамплитудная активность, характерная для реакции пробуждения в ЭЭГ (а реакция пробуждения связана с активностью ретикулярной формации), сменяется медленными высокоамплитудными волнами. Мы были первыми, кто наблюдал парадоксальную фазу у декортицированной кошки (с удаленной корой больших полушарий) и так называемой понтинной кошки (с поперечной перерезкой между мостом и средним мозгом).

Действительно, русское «привыкание» звучит гораздо лучше.

277

278

Мишель Жуве и его время

Перечитывая многочисленные статьи той эпохи, видно, как трудно было подобрать подходящее название для этой новой стадии сна. Как только ее ни называли — быстрым сном, ромбэнцефалической фазой сна, “парадоксальной фазой” (в кавычках), парадоксальной фазой (без кавычек), археосном… Наши американские коллеги приняли на вооружение термин “REM-сон”. Мы же хотели назвать это явление “сном с шейной атонией” (сокращенно — США!). Я очень хорошо помню нашу первую попытку декортикации, так как это произошло в тот самый майский день 1958 года, когда к власти пришел де Голль. Мы оперировали и слушали радио. Мы впервые вживили декортицированной кошке шейные электроды, потому что электрокортикограммы больше не существовало и нужно было найти какие-то другие показатели бодрствования, которые будут постепенно угасать в ходе габитуации. И были весьма удивлены, обнаружив фазы ярко выраженного исчезновения мышечного тонуса всего тела наряду со вспышками “медленных волн” или “веретен” в электрической активности ствола, указывавших, видимо, на его торможение. Как оказалось впоследствии, это были вовсе не признаки синхронизации в ЭЭГ — “веретена” и “медленные волны”, которые мы ожидали увидеть в стволе в ходе развития сна, а понто-геникуло-окципитальные спайки (ПГО). Вот, кстати, анекдотическая история так называемого “препарата” декортицированной кошки: на следу ющий день после операции мы пришли в лабораторию, опасаясь найти нашего кота в плачевном состоянии, может быть, даже погибшим… Однако кота в клетке не было! Тогда мы решили, что

Мишель Жуве и его время

животное погибло и работник вивария поместил труп в холодильник. Мы были страшно разочарованы… Вдруг послышался какой-то шум, и мы увидели нашего декортицированного, который ходил кругами по лаборатории, стукаясь головой обо все возможные препятствия, но упрямо продолжая свой путь. Помню, как Жуве сказал: “Вот вам идеальный солдат!” Жуве забыл о габитуации и посвятил себя сну. Необходимо было срочно отыскать эту странную фазу и у интактной кошки. Мы соорудили большую деревянную клетку, оббив ее изнутри тканью, чтобы приглушить внешние звуки. Для наблюдений клетка была снабжена окошком из толстого стекла, также не пропускавшего звуков. К сожалению, движений глаз у интактной кошки нам видеть не удавалось. Но мы все это уже видели у декортицированной кошки — мышечные подергивания, движения глаз и вибрисс. Каково же было наше изумление, когда мы увидели у нашего интактного кота, растянувшегося на полу клетки во весь рост явно в позе сна, ЭЭГ, типичную для состояния бодрствования: быстрые низкоамплитудные волны! Мы написали на бумаге электроэнцефалографа поверх 8-канальной записи (не всегда все каналы писали, так как перья периодически забивались): “Кот прикидывается спящим”! Впоследствии с помощью шейных ЭМГ-электродов нам удалось показать полное выпадение мышечного тонуса в эти периоды, что совпадало с тем, что мы наблюдали у декортицированной кошки. Таким образом, нам удалось подтвердить реальность этой стадии сна, так как она наблюдалась и у нормального

279

280

Мишель Жуве и его время

животного. Мы с трудом могли поверить собственным глазам: ведь считалось, что чем медленнее волны на ЭЭГ, тем глубже сон. А здесь перед нами были записи эпизодов сна с противоположными признаками на ЭЭГ! Это и заставило нас назвать новую фазу сна парадоксальной1. Хорошо известно, что чем более результаты кажутся странными и неожиданными, тем более они окажутся интересными в дальнейшем. Да, все это хорошо известно, но как же трудно это каждый раз принимать и осознавать! Вот какие многочисленные серии опытов нам пришлось для этого провести: •• с помощью поперечных рассечений ствола мозга на различных уровнях показать роль разных расположенных там систем в генерации парадоксального сна; 1

Концепция двух состояний сна была окончательно принята на международном симпозиуме CNRS, проходившем в Лионе в 1963 году. Второе состояние сна у кошки характеризуется быстрой электрической низкоамплитудной активностью в новой коре, такой же, какая отмечается в бодрствовании, а также регулярным гиппокампальным тета-ритмом, движениями глаз и вегетативной нерегулярностью — показателями, которые, наоборот, позволяют легко отличить этот вид сна от бодрствования. Казалось действительно парадо ксальным регистрировать электрическую кортикальную активность бодрствования на фоне повышения порога пробуждения и полной мышечной атонии! Поэтому название «парадоксальный сон» (ПС), которое мы ему дали, прижилось.

Мишель Жуве и его время

•• показать, что парадоксальный сон есть и у крысы (а не только у кошки); •• показать, что парадоксальный сон есть у новорожденного ягненка; •• зарегистрировать движения глаз и сокращения глазодвигательных мышц (первый мышечный признак ПС — исчезновение тонуса мышцы верхнего века); •• доказать существование ПГО как самостоятельного вида электрической активности головного мозга, поскольку вначале мы ошибочно приняли их за аналог медленных волн, генерируемых у декортицированной кошки; •• продемонстрировать асимметрию фаз сна и бодр ствования у кошки, создав у нее расщепленный мозг — split brain; •• записать сон у кошки после сенсорной деафферентации и т. д. Почему же это определение — “парадоксальный” — сохранилось? Если данный феномен хорошо воспроизводится, то через некоторое время он уже не воспринимается как странный и неожиданный. Однако этот сон по-прежнему остается парадо ксальным, так как он резко отличается по своим проявлениям от обычного, медленного сна — по моторике (глаз, вибрисс, лап), общей мышечной атонии и особенно по быстрой низковольтной активности на кортикальной ЭЭГ. Для нас было ясно, что открытие новой формы сна противоречит всему, что было в то время известно. Вот еще одна анекдотическая история в этой связи. Жуве в поисках высокого авторитета в области сна — бодрствования,

281

282

Мишель Жуве и его время

который мог бы отпустить нам наши грехи (ведь мы оказались вероотступниками!), отправился проконсультироваться в Брюссель к профессору Фредерику Бремеру (Frédéric Bremer). Какова же была реакция мэтра? “Очевидно, у вас просто “плавает” усиление энцефалографа!” Жуве вернулся из Брюсселя совершенно обескураженным, чтобы не сказать больше… В 1962 году я уехал на год в Лос-Анджелес, в лабораторию, где работал Г. Мэгун, который вместе с Дж. Моруцци продвигал идею, согласно которой ретикулярная формация рассматривается как “центр” бодрствования1. Однажды я прочитал в газете “ЛосАнджелес Таймс”, что некий профессор из UCLA (Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе) в своей лаборатории открыл “центр” сна. Я немедленно отправился к нему, чтобы рассказать о “нашей” стадии сна с быстрой кортикальной ЭЭГ. Он удивленно посмотрел на меня и, стараясь не выказывать высокомерия по отношению к молодому ученому, каким я тогда был, небрежно заметил, что да, мол, бывают, бывают иногда эпизоды с быстрой ЭЭГ во время сна, но лишь в паузах между медленными волнами, и они очень короткие, так что их нельзя называть

Мэгун показал особую роль структуры ствола мозга — ретикулярной формации — в процессах синхронизациидесинхронизации волн ЭЭГ. Электрораздражение этой зоны мозга вызывало у животного десинхронизацию ЭЭГ и немедленное пробуждение, в то время как стимуляция задней (каудальной) части ствола вызывала сон. Совместно с Моруцци из Пизы Мэгун впервые описал ретикулярную активирующую систему.

Мишель Жуве и его время

какой-то особой формой сна! Однако несколько месяцев спустя он со мной связался, чтобы я ему рассказал поподробнее об этой забавной стадии сна, о которой он уже наслышан… Там же, в UCLA, в лаборатории, соседней с моей, где я регистрировал “нейроны боли” в ядре тройничного нерва, профессор В. Сойер (W. Sawyer) проводил нейроэндокринологические исследования на кроликах. Он описал любопытную реакцию крольчихи после коитуса — поведение прострации, названное им cuniculus triste post coïtum. Он искал объяснения этому феномену в гормональных изменениях… Я зашел к нему и рассказал, что, вероятно, он наблюдал периоды особой фазы сна, которую мы в Лионе назвали парадоксальной. Такое совпадение его позабавило, но он мне ответил, что занимается только исследованиями гормонов на кроликах и ничто другое его не интересует. Впоследствии такие реакции были описаны у крольчихи Ж. Фором и Ж.-Д. Вэнсаном (J. Faure, J. D. Vincent) после так называемого ольфакто-букко-ано-генито-сексуального поведения (ОБАГС) как… “восстановительный сон после оргазма”, можете себе представить! Не хотелось бы все время оставаться на уровне анекдотов в стиле “ученые шутят” — этой пены новаторской работы и многолетних размышлений. На самом деле эти четыре года изучения сна обогатили меня необычайно важным опытом. Затем я оставил сон и занялся исследованиями в области нейропсихологии. Однажды я встретил Жуве, идущего в свою лабораторию по клиническим исследованиям сна

283

284

Мишель Жуве и его время

в неврологической больнице. Он подошел ко мне и очень быстро пробормотал: “Все! Вот теперь наконец мы знаем!” Шли годы, и я узнавал, что сон зависит от ядер шва, синего пятна, серотонина, норадреналина, дофамина, температуры мозга, орексина, добрых намерений эволюции, генетической индивидуализации и т. д. А я вcе эти годы чем только не занимался: графическими жестами, гемианакузией (боязнью вида крови), расщепленным мозгом (split brain), глубокой дисфазией (нарушением речи), чтением с помощью правого полушария, центральной ахроматопсией (неспособностью различать цвета) и т. д. и т. п. Я никогда больше не сталкивался с парадоксальным сном, пока не случился этот Конгресс… на который меня даже не удосужились пригласить1. Ну, разумеется, за полвека можно вообще все забыть…» В 1960-е годы Жуве внес громадный, неоценимый вклад в физиологию сна. Он превратил свою лабораторию и кафедру экспериментальной медицины (которую вскоре возглавил) Университета Лион-1 имени Клода Бернара в самый крупный в Европе и один из крупнейших в мире институтов по экспери ментальному и клиническому изучению сна. Вместе с коллегами он изучил и досконально описал всю феноменологию сна, его анатомическую основу, нейрофизиологические, биохимические, онто- и филогенетические аспекты и пр. В числе экспериментальных открытий Жуве были и совершенно фантастические,

Речь идет о Конгрессе в Лионе, посвященном 50-летию открытия парадоксального сна (2009 год).

Мишель Жуве и его время

достойные Гуго Ласэва1, — например, кошка, демонстрирующая свои сновидения (см. выше). Второй роман Жуве — «Похититель снов» — вышел в Париже в конце 2004 года в том же издательстве Одиль Жакоб, где ранее были опубликованы его роман «Замок снов» и сборник научных эссе «Сон и сновидение». «Похититель снов» написан в жанре детектива, действие которого происходит в наши дни, но фабула лихо закручена на том же сюжете — проблеме сна и сновидений, которой

Гуго Ласэв — придуманный Мишелем Жуве гениальный французский ученый XVIII века, медик по образованию, философ и натуралист, испытывавший особый интерес к загадке сна и сновидений. Анализируя полторы тысячи своих снов, которые он записывал тотчас после пробуждения на протяжении шести лет, Ласэв обнаружил, что определенные картины и сюжеты время от времени повторяются, подчиняясь строгой математической закономерности. Располагая лишь примитивными механическими и оптическими приборами своего времени, он сделал открытия, которые составляют гордость нейрофизиологии второй половины XX века. Он догадался о существовании в головном мозге центра сна, о наличии в организме особых веществ, регулирующих сон, сформулировал гипотезу о функции сновидений и т. д. Неутомимый путешественник, Ласэв бесследно исчез в одной из экспедиций Лаперуза к далеким островам Рюкю в западной части Тихого океана. К счастью, спустя двести лет дневники Ласэва якобы были случайно обнаружены в сундуке, купленном на распродаже антикварных изделий, и легли в основу романа Мишеля Жуве «Замок снов», опубликованного и в России.

285

286

Мишель Жуве и его время

были посвящены предыдущие книги автора. Герой романа — сам Жуве, инвалид войны, получивший тяжелое ранение в боях с гитлеровцами, — приезжает лечиться на грязевой курорт в Северной Италии, где попадает в круговорот захватывающих событий, становясь жертвой собственных открытий… Процесс «деперсонализации» героя книги описан автором с необычайным мастерством. Сам Жуве в беседах и письмах к переводчикам неоднократно предупреждал, чтобы читатель не расценивал все, что говорит герой книги, как отход от естественнонаучной позиции самого автора. «Да, герой этой книги — я сам, но “я” — находящийся в состоянии измененного сознания», — подчеркивает Жуве. Мишель Жуве — личность почти легендарная (рис. 50). Его собственная жизнь также была весьма интересна

Рис. 50. Мишель Жуве (слева) и Владимир Ковальзон на ХХ Европейском конгрессе по сну в Лиссабоне, 2010 год

Мишель Жуве и его время

и насыщена событиями, о чем он рассказал в книге своих воспоминаний «О науке и о сновидениях — мемуары онейролога» (2013). В целом, несмотря на огромный вклад Жуве, его коллег и других сомнологов второй половины ХХ века в расшифровку механизмов быстрого сна и, соответственно, сновидений, вопросы «зачем?», «для чего?» и поныне остаются без ответа. Этот ответ, несомненно, рано или поздно будет дан нейрофизио логами и сомнологами ХХI века. Что лежит в основе мировоззрения Жуве — это вера в безграничную мощь познающего разума, способного в конечном счете познать и самое себя…

287

Научно-популярное издание

Ковальзон Владимир Матвеевич

Маятник сна Дизайн обложки Верстка Корректоры

Т. Сиплевич Г. Блинов Е. Павлович, Н. Терех

Подписано в печать 15.02.21. Формат 84×108 1/32.

12+ Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 15,96. Уч.-изд. л. 9. Тираж 3000. Заказ _____.

Частное унитарное предприятие «Издательство Дискурс». Свидетельство о государственной регистрации издателя, изготовителя, распространителя печатных изданий № 1/519 от 11.08.2017. Ул. Гусовского, д. 10, помещение № 9 (комн. 404), 220073, г. Минск.

Заказ книг в интернет-магазине: www.labirint.ru По вопросам, связанным с приобретением книг издательства, обращаться в ТФ «Лабиринт»: тел. +7(495)780-00-98 www.labirint.org Дата изготовления 15.03.21. Срок годности не ограничен. Произведено в Российской Федерации