В медленном сне желудок работает вяло, а в быстром — энергично: пища переваривается под аккомпанемент сновидений. Отчего так, не совсем ясно. Вообще область сна полна маленьких физиологических загадок, в большинстве своем со сновидениями не связанных. Возьмем, например, зевоту: вот загадка из загадок. Специалист скажет нам, что зевота это сложный акт, в котором участвуют такие-то и такие-то мозговые системы и мышцы. Но что ее вызывает и зачем она? Часто мы зеваем от скуки, что и отметил наш великий поэт: «…Потом на сцену в большом рассеяньи взглянул, отворотился, и зевнул, и молвил: „Всех пора на смену; балеты долго я терпел, но и Дидло мне надоел“. Зеваем оттого, что хотим спать, но зеваем и от волненья. Кардиологи склонны думать, что зевоту вызывает недостаток кислорода, но откуда он берется столь внезапно, как гром среди ясного неба? Зевота заразительна — вот главная ее тайна. Стоит в компании или в вагоне зевнуть одному, как начинает зевать вся компания и весь вагон. Один этнограф утверждал, будто зевота у наших далеких предков, еще не владевших речью, служила сигналом ложиться спать. Но для чего им был такой сигнал? И почему мы сладко зеваем утром, после сна, особенно когда никуда не торопимся? Увы, на все эти актуальные вопросы мы никогда не найдем ответа: наука зевотой специально не занимается.
На активность спящего мозга обращали внимание давно, задолго до открытия быстрых движений глаз. В уже цитировавшейся нами статье «Сон» И. Р. Тарханов специально подчеркивает, что во сне не спят центры дыхания и кровообращения, находящиеся в мозгу, не спят центры речи, ибо во сне мы разговариваем, не спят центры внимания, слуха, обоняния, не спит, наконец, мозжечок, о чем свидетельствуют различные случаи сомнамбулизма, когда спящие люди «производят самые рискованные мышечные акты на крышах домов, чистые чудеса эквилибристики», а также то, что усталые солдаты спят на ходу, а птицы — стоя на одной ноге. Что же тогда спит? Перебрав все, Тарханов приходит к заключению, что «вполне засыпают только те его части, которые составляют анатомическую основу сознания». Вот почему «сон может быть лучше всего охарактеризован как время полного отдохновения сознания».
В начале XX века, когда были написаны эти строки, науке уже было хорошо известно, что всякая функция имеет свое представительство в мозгу. Раз функция отправляется — мозговой ее центр работает, спит функция — должен спать и центр. Тарханов еще не знал, что составляет анатомическую основу сознания, мы же знаем, что искать ее надо в верхних отделах ствола и задних отделах гипоталамуса. Спит ли она? Если бы это было так, мы не могли бы запомнить своих сновидений, а возможно, и видеть их; мать бы не услышала плач своего ребенка, сиделка — стон больного, животное — приближающуюся опасность. Да и вполне ли спит само сознание? Разве не говорит оно нам, когда мы готовы закричать от страшного видения: не надо бояться, ведь это только сон.
Когда восходящую активирующую систему раздражают током, на электроэнцефалограмме появляется плоская линия, спящее животное просыпается, а бодрствующее настораживается. У бодрствования (которое мы здесь удобства ради отождествили с сознанием) один центр, у сна — несколько. Гипногенная зона, которую открыл Гесс, находится в области переднего гипоталамуса и перегородки. Еще одну, в нижней части ствола, нашел Моруцци. Там же через некоторое время обнаружилась и третья зона. Потом в соседних отделах нашли четвертую и пятую. Но среди этих зон, связанных исключительно с медленным сном, есть главная, ведущая: таламокортикальная система. Это она запускает синхронизацию и погружает нас в дремоту. Остальные зоны и отделы выполняют подсобную роль. Что же касается быстрого сна, то у него в мозгу один только центр — ретикулярные ядра варолиева моста.
И вот все эти зоны и центры, все отделы и подотделы, связанные со сном и не связанные, с наступлением сна сами-то и не думают засыпать и выключаться. Они просто переходят на иной режим работы. Ни отделы не отдыхают во сне, ни нервные клетки, причем их поведение во многом определяется уровнем активности во время бодрствования. Нейрофизиолог А. Б. Коган изучал работу нейронов в теменной коре кошки и установил, что если при бодрствовании частота импульсации нейрона была ниже средней, то в медленном сне она в большинстве случаев увеличится, а если выше средней, то уменьшится. Тот же нейрон в быстром сне поведет себя иначе: если была в бодрствовании частота низкой, то в быстром сне она будет еще ниже, а если была высокой — будет еще выше. Средняя частота импульсации всех нейронов с наступлением медленного сна снижается, по сравнению с бодрствованием, на 17 процентов, а с наступлением быстрого — увеличивается на 15 процентов.
Кроме частоты импульсации у нейронной активности есть еще одна характеристика — последовательность импульсов, или их рисунок. У каждой анатомической структуры рисунок свой — у сетчатки глаза один, у гипоталамуса другой, у гиппокампа третий. Особенно интересен рисунок у коры и таламуса — главной гипногенной системы. И в быстром сне и во время бодрствования он одинаков: нейроны разряжаются одиночными импульсами, выдерживая между разрядами нерегулярные интервалы. Как только начинаются быстрые движения глаз, частота импульсов усиливается, точь-в-точь как при бодрствовании, когда мы начинаем во что-нибудь всматриваться. Но это и не удивительно: во время быстрых движений глаз мы всматриваемся в образы наших сновидений. Как замечает нейрофизиолог Л. М. Мухаметов, судя по всему, кора и таламус работают во время быстрого сна и бодрствования одинаково, а психологические различия между этими фазами определяются другими структурами. Как бы то ни было, если те, кто считает быстрый сон третьей формой жизни, и хватили немного через край, то те, кто называет его бодрствованием, обращенным внутрь, попали в самую точку.
ВОЛНЫ НАКАТЫВАЮТСЯ НА БЕРЕГ
Интересно наблюдать как за динамикой нейронной активности, так и за узорами биопотенциалов, например за распространением дельта-волн. Волны эти возникают сначала в коре, а потом в стволовой части мозга. В коре они тоже появляются не во всей сразу: электроды регистрируют их сначала в передних отделах сенсомоторной и теменной коры, а затем уж, через несколько секунд, в других местах. С передних отделов все начинается неспроста: у них самые тесные связи с гипногенными зонами. Ритмы сна распространяются не только спереди назад, но и снизу вверх. В наружных слоях коры еще господствуют сонные веретена, а глубинные уже охвачены дельта-волнами. Таким образом, как пишут Н. Н. Демин, А. Б. Коган и Н. И. Моисеева в своей книге «Нейрофизиология и нейрохимия сна», «развитие сна проявляется в последовательном изменении пространственно-временных отношений» и напоминает прилив, «когда волна за волной накатываются на берег и каждая последующая волна покрывает сушу намного дальше предыдущей».
Приливы эти регулируются химическими процессами, протекающими в нейронах и других мозговых клетках. В промежутках между нейронами, синапсах, выделяются медиаторы — норадреналин, серотонин, ацетилхолин. Норадреналин — инициатор бодрствования и спутник быстрого сна. В медленном сне его совсем мало. Развитие медленного сна поддерживает серотонин. Затем он участвует в запуске быстрого и уходит за кулисы. Американские исследователи Уильям Демент и Барри Джекобс впрыскивали кошкам перед сном вещество, блокирующее поступление серотонина во все отделы мозга. Спали кошки, как обычно, но сны им снились не во время сна, а во время бодрствования: кошки галлюцинировали.
Когда серотонина в мозгу много, сновидения или грезы не формируются, а когда мало, вырываются на свободу. Серотонин, говорит Демент, помогает бодрствующему человеку воспринимать действительность такой, как она есть, а не искаженной галлюцинациями; он связывает сновидения со сном. Если днем уровень серотонина вдруг понизится, как это бывает при приеме наркотиков вроде ЛСД, перед человеком предстанут яркие и страшные миражи. Концентрируется серотонин в ядрах шва, расположенных в стволе, и действует больше всего на зрительную кору и миндалевидное тело — часть лимбической системы, ведающей эмоциями.
У быстрого сна, как мы видим, одна химическая картина, у медленного — другая. Разграничение это распространяется не только на выработку медиаторов, но и на характер вегетативных процессов, о которых говорилось раньше, и на всевозможные гормональные и метаболические превращения. Гормоны надпочечников выделяются ближе к утру, когда преобладает быстрый сон, а гормон роста, вырабатываемый гипофизом, предпочитает медленный сон. В медленном сне мы растем гораздо быстрее, чем в быстром. И расти и смотреть сны одновременно, оказывается, нельзя.
Представим теперь себе, что в ядрах шва усилилась выработка серотонина, а в синем ядре и среднем мозге стала ослабевать выработка норадреналина. Химическим переменам соответствуют перемены электрические: мозг переходит на режим альфа-ритма. Восходящая активирующая система посылает в кору последние импульсы и переходит на «фоновый режим». Синхронизирующие системы подавляют остатки активирующих влияний и начинают перестраивать работу мозга. Накопление серотонина, главным образом в структурах ствола, способствует развитию медленного сна. На электроэнцефалограмме уже преобладают сонные веретена, а через час мы во власти глубокого дельта-сна. Активность синхронизирующих систем достигает предела и обрывается — оживает центр быстрого сна. Серотонин вытесняется норадреналином. Идет новая перестройка мозгового режима: усиливается обмен веществ, кровь энергичнее течет по сосудам, мы смотрим первый сон. Снова оживают синхронизирующие механизмы, быстрый сон сменяется медленным, потом снова приходит быстрый, наконец, наступает пробуждение.
Картина простая. Даже если мы введем в нее дельта-фактор Монье или стимулятор сна Паппенхаймера, она не станет сложнее. В известное время в мозговых химических фабриках усиливается выработка известных веществ, заставляющих аппараты сна активизироваться, а аппарат бодрствования замереть. Затем, по прошествии определенного времени, в других мозговых фабриках увеличивается выработка других веществ, а выработка первых ослабевает. Новые вещества побуждают к деятельности аппарат бодрствования, а аппараты сна выводят из игры. Но что именно запускает работу химических фабрик? Гипнотоксины и прочие продукты усталости на эту роль вроде бы не годятся. Ведь если какой-нибудь продукт усталости и способен вызвать медленный сон, то что же вызывает быстрый сон с его особой химией? А потом — снова медленный? Эта смена типов сна сильно компрометирует химическую теорию, во всяком случае в ее классическом варианте. Так что же включает и регулирует общую химию сна и общую химию бодрствования? Кто там, в мозгу, знает, когда нам пора спать и когда пора просыпаться?
КРЯЧКА ПРОТИВ БОМБАРДИРОВЩИКА
Ученые думают, что об этом знают и регулируют сон наши биологические часы, раз и навсегда заведенные главным биологическим ритмом.
Вся природа пульсирует, откликаясь на колебания космических электромагнитных полей, и мы пульсируем с нею вместе. Все на свете совершается ритмично (можно сказать «циклично» — смысл не изменится). Ритмы солнечной активности, смена времен года, лунных фаз, приливов и отливов, смена дня и ночи, сна и бодрствования, ритмы питания, походки, дыхания, обмена, сердечных сокращений — всюду, куда ни глянь, в космосе и на земле, в живой природе и в неживой, всюду ритмы и пульсации — ритмы двадцатидвухлетние, одиннадцатилетние, годичные, месячные, суточные, часовые, минутные.
Слова «ритм» и «цикл» греческие. Ритмом мы называем равномерное чередование каких-нибудь явлений или элементов — ритм танца, работы, стиха и т. д. Слово «цикл» в переводе означает «круг»; когда мы говорим о цикличности, мы имеем в виду, что нечто проходит полный круг и возвращается к начальной точке. Если промежутки между начальным моментом движения и возвращением в исходную точку более или менее одинаковы, то цикл можно назвать ритмическим.
В американском городе Питсбурге есть научное учреждение — Фонд по изучению циклов. Его сотрудники зафиксировали более пятисот различных явлений, повторяющихся со столь правильными промежутками времени, что приписать эту повторяемость чистой случайности невозможно. По их наблюдениям, устрицы раскрывают створки раковины с наступлением каждого прилива, а живущая у побережья Калифорнии рыба «атерина гренион» устремляется на берег и мечет икру в песок у воды точно через пятнадцать минут после каждого из двух наиболее высоких приливов месяца. Оба эти цикла ритмичны. Ласточки, возвращающиеся каждой весной в калифорнийский городок Сан-Хуан-Капистрано, прилетают чаще всего в день св. Иосифа — 19 марта.
Роясь в архивах компании Гудзонова залива, занимающейся заготовкой и сбытом пушнины, президент Фонда Эдвард Дьюи обнаружил, что с 1735 года по 1969 наибольшее количество рысьих шкур добывалось в среднем каждые 9,6 года. Самый богатый улов атлантического лосося тоже случается каждые 9,6 года. Канадские зайцы-беляки, куницы, совы, ястребы — все они достигают пика своей численности в среднем каждые 9,6 года. Так же как и урожай пшеницы в США и… как заболеваемость сердечными недугами в Новой Англии. Означает ли все это, что природа регулярно отбивает 9,6-годовой ритм? Может быть, это действительно так, но не все животные маршируют под этот барабан. Эпидемии чумы у мышей происходят каждые 4 года. Тяга кузнечиков к самоубийству подчиняется трем циклам — в 9,2 года, 15 лет и 22,7 года.
Темная крячка размножается и выводит птенцов на острове Вознесения, неподалеку от западного побережья Африки. В 1942 году военно-воздушные силы США сделали этот остров пунктом промежуточной посадки для бомбардировщиков. Те, кто выбирал базу, хорошо знали, что остров служит гнездовьем для темной крячки, но они решили, что гнездование происходит раз в год и что, таким образом, большую часть года птицы не будут мешать самолетам.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34