По закону Архимеда

Конечно, печать эволюции прослеживается не только в потребности поспать, но, главное, в особенностях сна у разных животных. Электрическая активность мозга у затихших «птичек в саду» и сопящих зверей похожа: голуби спят около 10 часов в сутки и так же, как мы, проходят через фазу быстрого движения глаз, только длится она всего несколько секунд. Американский опоссум – сумчатое млекопитающее, чей мозг еще хранит сходство с рептильим, спит практически так же, как человек, – почти с той же электрофизиологической картиной фаз. Даже древний утконос – и тот спит с быстрой фазой, она у него занимает половину всего сна.

У рыб и амфибий выявлен так называемый первичный сон, состоящий из трех форм покоя, – они возникли в качестве адаптации к суточному циклу освещенности, а потом трансформировались в сон, животный гипноз и зимнюю спячку. Даже беспозвоночные имеют фазы неподвижности, похожие на сон.

Вообще, начиная с предшественников птиц – рептилий – и дальше вниз по лестнице эволюции, сон корректнее называть оцепенением. Это наше общее прошлое: 300–500 млн лет назад предки наших предков могли демонстрировать либо активность, либо неподвижность на уровне трупа, которая позволяла экономить энергию и вводила в заблуждение хищников.

Как оцепенение превратилось в сон? Возможно, с появлением теплокровности, когда мозг получил возможность сохранять активность и во время покоя, «архаичное» бодрствование холоднокровных никуда не делось: его механизмы утеряли способность непосредственно управлять поведением, но функцию некоего репрограммирования мозга сохранили, превратившись в парадоксальный сон. По еще одной гипотезе, двухфазный сон теплокровных – это компромисс между необходимостью отдыха и требованиями безопасности. У некоторых мелких теплокровных (у колибри, например) сон и сейчас похож на оцепенение с понижением температуры тела. В какой-то эволюционный момент у такого оцепенения появилась многократная цикличность в течение суток. Фаза быстрого движения глаз гарантирует быстрое пробуждение, что называется, в полной боевой готовности, при этом ограниченность движения в это время не позволяет животному выдать себя перед хищником. Кроме того, периодическое разогревание не позволяет животному переохлаждаться в течение ночи.

Механизм «запуска» сна тоже пытаются объяснить несколько теорий. Самые первые из них – гемодинамическая (сон – результат застоя крови в мозгу) и гистологическая (сон – результат нарушения связей между нервными клетками и их отростками при долгом возбуждении нервной системы). Химическая гипотеза полагает, что за день в наших клетках возникает дефицит кислорода из-за накопления легко окисляющихся продуктов, и мы засыпаем, чтобы «не отравиться». Но она не объясняет, например, что происходит с отравляющими веществами при бессоннице, или почему у сиамских близнецов с общей системой кровообращения время сна и бодрствования может не совпадать.

Иван Петрович Павлов считал сон следствием торможения, «разлитого» на полушария мозга и ближайшую подкорку. Великий физиолог рассматривал сон и внутреннее торможение как единый по своей физико-химической природе процесс с той лишь разницей, что торможение при бодрствовании охватывает группы клеток, а во время сна распространяется по коре больших полушарий и на нижние отделы мозга.

Фото: Polina Kovaleva, pexels.com

Сегодня представления о природе сна сводятся к трем основным подходам.

Приверженцы энергетического полагают, что во сне восстанавливается энергия, затраченная при бодрствовании. Особая роль принадлежит дельта-сну (самой глубокой, четвертой фазе медленного сна), продолжительность которого растет, если при бодрствовании была увеличена нагрузка.

Регуляция сна осуществляется при помощи морфологических образований. Например, начальным этапом сна управляет ретикулярная формация (клетки и нервные волокна ствола мозга и центральных отделов спинного мозга), а кроме нее, в организме существует несколько гипногенных зон, которые регулируют функции сна и бодрствования.

Советский физиолог Петр Анохин решающую роль в этом процессе отводил гипоталамусу (отделу промежуточного мозга, который регулирует все функции организма, кроме ритма сердца, кровяного давления и спонтанных дыхательных движений). Длительное бодрствование снижает активность клеток коры мозга, их тормозное влияние на гипоталамус ослабевает, а гипоталамус «выключает» активизирующее действие ретикулярной формации (которая регулирует возбудимость и тонус нервной системы и вообще играет важную роль в сознании, вегетативных функциях и реакциях). Возбуждение снижается, человек засыпает.

С точки зрения информационного подхода, сон приходит из-за уменьшения сенсорного притока к ретикулярной формации. При утомлении синхронизация в работе мозговых структур нарушается. А образцом упорядочения является «модель потребного биоритмического фона», которая создается во время бодрствования благодаря врожденной программе поведения и внешней информации. Возможно, в сновидениях как раз и отражается этот процесс. А в фазу быстрого сна активизируется работа нейронов, которые функционировали днем, – им же нужно соответствовать биоритмическому фону.

Психодинамический подход предлагает теория Александра Вейна (академика РАМН), которая утверждает существование целостной мозговой системы, регулирующей циклы сна и бодрствования. Она включает ретикулярную активирующую систему (поддерживает уровень бодрствования); синхронизирующие аппараты (отвечают за медленный сон), ретикулярные ядра варолиева моста (отвечают за быстрый сон). Динамическое взаимодействие между этими структурами определяет, чем в данный момент организму заниматься – бодрствовать или спать. Эта направленность координируется с вегетативной и соматической системами.

Несмотря на свою относительную молодость, сомнология располагает значительным объемом данных о сне. И несмотря на этот объем, биологическая функция сна человеку до сих пор точно не ясна. С одной стороны, нам невыгодно поддерживать одинаковую активность круглые сутки. С другой – активность мозга во сне не так уж и снижена (а в БДГ-фазу и вовсе превышает дневную), а для телесного отдыха достаточно обычного покоя, без «отключения» органов чувств. А если сон – это просто покой, то почему при атрофии мышц он не становится короче – ведь в таком случае и отдыхать-то не от чего? И вообще – зачем проходить сложный путь эволюции, чтобы на несколько часов в сутки впадать в неподвижность?

Двухлетнему ребенку на первых порах достаточно будет схемы «днем устаем, поэтому ночью отдыхаем». В общем-то, на этом и сходятся сейчас исследователи: при бодрствовании согласованность в работе мозговых структур «расшатывается», а во время медленного сна гомеостаз мозговой ткани приходит в норму, управление внутренними органами оптимизируется, силы восстанавливаются. Что касается парадоксального сна, то считается, что он облегчает долговременное хранение информации и ее считывание.

С этой теорией соглашаются не все. Российский биолог Иван Пигарев считает, что банальное раскладывание дневных впечатлений «по полочкам» – слишком простая задача, чтобы растягивать ее на 8 часов. Жирафу, допустим, раскладывать нужно немного (у него же маленькая голова), потому он и спит 3 часа. Но вот свинья спит наравне с человеком – ей-то что «переваривать» столько времени?

Пигарев сопоставил активность мозга во сне, огромное количество нервных окончаний, сосредоточенных в нашем «внутреннем мире», и отсутствие «представительства» внутренних органов в коре головного мозга. К этому он прибавил статистику сна за последние 25 лет и картину распространенности заболеваний желудочно-кишечного тракта и сердечно-сосудистой системы. И сделал вывод, что наши внутренние органы нуждаются во сне больше, чем мозг. Если мы, просидев весь день на совещаниях, по вечерам остаемся еще поработать, когда внешние раздражители уходят из офиса, то кора головного мозга по ночам, освободившись от дневной обработки информации «снаружи», занимается информацией, которая идет изнутри – от сердца, печени и желудка. Мозг оценивает состояние организма и разрабатывает дальнейший план действий. А медленно-волновая электрическая активность мозга во сне «объясняется» ритмикой внутренних органов.

Так или иначе, помимо банального физического отдыха, у организма во сне еще много задач: восстановить мозговой гомеостаз, молекулярный состав клеточных мембран, сконсолидировать информацию в памятные следы. Ведь самые «прочные» воспоминания формируются, когда между запоминанием и воспоминанием человек успевает поспать. Идти на экзамен сразу после бессонной ночи неразумно: даже после пары часов сна воспроизводить материал легче.

Медленный сон важен для восстановления психических функций. Он характеризуется наиболее глубоким торможением центральной нервной системы, во время него вытесняются переживания минувшего дня. Те, что нейтрализовать не удалось, «разрабатываются» в быстрой фазе – в сновидениях. Функция последних, между прочим, вполне утилитарна с биологической точки зрения: они появились вместе с необходимостью прогнозировать опасные ситуации, в реальности возникающие редко. Скажем, наяву за людьми редко гоняются гигантские пауки, но вот криминальных элементов на городских улицах всегда много. Надо быть готовым им противостоять, а лучше вообще избежать встречи – поэтому по ночам нам иногда снятся и пауки, и годзиллы, и девочки из фильма «Звонок».

Иллюстрация: Daniel Zender, danielzender.com

За последние сто лет люди стали спать в среднем на 2 часа меньше. А ведь недосып (депривация по-научному) – это серьезное зло, особенно в случае с БДГ-фазой. Выше уже говорилось о корреляции между депривацией и развитием разных расстройств – но ведь у нас и с экологической обстановкой не все слава богу, и с питанием, и с подвижностью… Глядя на окружающую стремительность, дрыхнуть по 8 часов нам как-то стыдно. Надо же «брать от жизни все» или хотя бы работать. Хотя Эйнштейн, к примеру, не стесняясь спал и по 10 часов, а успел довольно много, да и пожил прилично – до 76 лет. Но мы хотим, как Наполеон, – по 4 часа, и чтобы можно было его цитировать: дескать, долго спят только дураки. Поговаривают, правда, что кроме 4 часов ночью Бонапарт прихватывал часик днем, если была возможность. Видимо, действительно был не дурак и понимал, что коротенькая дневная релаксация улучшает работоспособность. Между прочим, если оставить среднестатистического человека в покое, изолировав его от начальников и будильников, то «монолитный» ночной сон, навязанный цивилизацией, вскоре разобьется на две-три части: часов 6 ночью, часик около полудня, еще часик – «после вкусного обеда, по закону Архимеда». Все это не безволие перед сонной личиной лени, а гармония с собой. Организм вообще много может рассказать про генетику и филогенез, если к нему прислушиваться.

В бразильских джунглях на реке Маиси живет архаичное племя индейцев пираха. У них интересный язык и удивительный взгляд на мир, но главное – эти люди не любят спать. Считают, что сон делает человека слабым, да и вообще – просыпаешься ведь всегда немножко другим человеком (вот уж действительно).

Племя пираха. Фото: Toninho Muric, daneverettbooks.com

Так что спят пираха по 20–30 минут несколько раз в день, желательно в вертикальном положении. Средняя продолжительность их жизни составляет, кажется, лет 50 – очень неплохо даже по сравнению с нашей. Судя по тому, что в целом это на редкость счастливый народ, который пока не собирается вымирать, над разгадками тайны сна человеку еще думать и думать. Пойду посплю, пожалуй.