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

«Процесс S, напротив, напоминает песочные часы, — говорит Бор­бели. — Во время бодрствования песок пересыпается сверху в нижний сосуд, при засыпании часы переворачиваются». Поэтому для ощущения хорошего отдыха важно не только, сколько времени подряд мы про­спали, но и сколько времени мы потратили в течение дня, чтобы сфор­мировать составляющую S. Значит, если вы знаете, что в ближайшую ночь вам не удастся выспаться, можно попробовать поспать заранее в середине предыдущего дня.

Модель Борбели в усовершенствованной форме стала сегодня не только общепризнанной, но и привлекает все больше внимания, вероятно, в связи с общим подъемом интереса и доверия к сомнологии. «Индекс цитирования со временем возрастает, что необычно для науч­ной статьи», — не без гордости замечает автор. В «своем» институте он работает уже четыре десятилетия. Все это время посвящено психофар­макологии, а также исследованию биологических ритмов и сна. Его кол­лектив пользуется среди сомнологов мировой популярностью. И сам Борбели после самого большого своего успеха — опубликования моде­ли регуляции сна — стал в своей области настоящей суперзвездой.

Одну из причин популярности своей модели Борбели видит в том, что «это совсем просто». Вторая причина, думается, в том, что модель объясняет сразу множество явлений. Так, процесс S регулирует в основ­ном нашу потребность в глубоком сне. Чем значительнее компонента S, тем больше дельта-волн порождает наш мозг после засыпания. По той же причине сон в течение ночи становится все более поверхностным. Чем больше песка пересыпалось в сосуд бодрствования, тем меньше дельта-волн появляется на ЭЭГ. Только из-за грандиозного недосыпа­ния мозг даже после 3-4 ч постоянного снижения компоненты S может продолжить включать фазы глубокого сна.

С точки зрения математики процесс S идет по экспоненте. Непос­редственно после засыпания или пробуждения он сильно снижается или повышается, а потом постепенно приближается в некоему постоянному значению. В одном случае такое насыщение — максимальная форма бод­рости, когда человек выспался, в другом — кульминация сонливости, ко­торая достигается лишь после двух или трех проведенных без сна ночей.

Частота и продолжительность БС, напротив, связаны и с внутренни­ми ритмами. Они сообщают центру БС, когда ему включаться, а имен­но каждые 90 минут. Ближе к концу ночи эти фазы появляются чаще и длятся дольше, чем в первые часы сна. Поэтому мы во время послео­беденного отдыха почти никогда не видим снов, и по той же причине люди, работающие в ночную смену и вынужденные, вопреки сигналам своего организма, спать днем, часто получают слишком мало БС.

Но что за физиологический механизм скрывается за таинствен­ным S-процессом? Что, собственно говоря, регулирует в данном слу­чае наше тело? Тот, кто смог бы ответить на этот вопрос, значитель­но приблизился бы к решению великой загадки — почему мы должны спать. Во всяком случае, не существует сонной отравы «гипнотокси­на'», которую искал еще в 1913 г. французский врач Анри Пьерон в мозге долго не спавших собак — в его экспериментах вспрыскивание их спинномозговой жидкости нормально высыпавшимся сородичам погружало тех в сон.

Однако нервные клетки центров сна вырабатывают химические вещества, вызывающие усталость, потому что они, в частности, бло­кируют центры возбуждения. «Но действуют они не в одиночку, — говорит Александр Боберли — Единственного, за все ответственного «сонного вещества», вероятнее всего, не существует. Процесс S регу­лируется многими факторами». Многое указывает на большую роль вещества аденозин, которое возникает как продукт распада в процес­се потребления нервными клетками энергии. По крайней мере, его уровень неизменно нарастает в некоторых областях мозга у кошек, когда исследователи искусственно не дают животным спать. Кроме того, особенно много сна требуется людям с необычным вариантом фермента, замедленно снижающим количество аденозина. Что аде­нозин вызывает сонливость, было известно уже давно. Ведь именно этим объясняется воздействие кофеина, блокирующего рецепторы аденозина.

Поэтому наша возрастающая по мере продолжительности бодрс­твования потребность в сне — тоже, вероятно, следствие процессов обмена веществ в бодрствующем мозге, считают исследователи. Чем дольше включено наше сознание, тем больше в мозге собирается продуктов обмена веществ, включая аденозин. От этого мы испы­тываем усталость, которая в конечном счете является сигналом не­рвной системы о потребности зарядиться новой энергией благодаря глубокому сну.

Однако это недостаточное объяснение. «Остается нерешенным ин­тереснейший вопрос: что обозначают дельта-волны», — дополняет Бор­бели. Они возникают потому, что все большее количество нервных кле­ток синхронизирует свою деятельность и понижает возбудимость. Что их к этому побуждает и какие важные задачи они решают в этом состо­янии, до сих пор окончательно не ясно. Ясно лишь одно: чем дольше мы бодрствуем, тем сильнее потребность клеток больших полушарий пе­реключить коммутатор в положение сна. С тех пор как исследователям удалось показать, что дельта-волны также самостоятельно возникают в изолированных от остального тела тонких срезах коры полушарий, если искусственно поддерживать жизнь в этих препаратах, а также что электрические поля с частотой колебаний дельта-волн способны пог­рузить человека в глубокий сон, не приходится сомневаться, что и эта деятельность мозга вызывает сонливость и вносит существенный вклад в процесс S.

Как возникает потребность в сне

Фактор С описывает хронобиологическую компоненту в общем состоя­нии сонливости; он колеблется независимо от того, спим мы или бодрс­твуем, в ритме, заданном центральными внутренними часами в промежу­точном мозге. Абсолютной кульминации он достигает примерно к сере­дине сна — при условии, что мы не ставили будильника. Для большинства людей это время между 4 и 5 ч ночи. Если мы в это время не спим, то потребность в сне становится почти невыносимой. Но на самом деле мы обычно почти всегда засыпаем уже поздним вечером, когда компонент С повышается, а компонент S уже достаточно высок. В это время сумма обоих факторов уже так велика, что заснуть нетрудно.

Чтобы выяснить, как велика потребность в сне в конкретный момент, Александр Борбели определяет так называемый порог пробуждения, на­ходящийся в прямой противоположности с процессом С. Потребность в сне вычисляется как расстояние между процессом S и порогом пробуж­дения. Чем больше С, тем ниже порог, и тем выше, при равном значении S, потребность в сне. Когда мы спим, фактор S снижается до тех пор, пока не достигнет порога пробуждения. В этот момент потребность в сне нулевая, мы просыпаемся без внешнего вмешательства и чувству­ем себя выспавшимися. Если потребность в сне велика, как это бывает поздно вечером, мы легко засыпаем и с большим трудом просыпаемся. Если система работает согласованно и без сбоев, ритм сна среднего че­ловека сам собой устанавливается на обычные 16 часов бодрствования и 8 часов сна.

Посреди ночи, когда внутренние часы с особенной силой склоняют нас ко сну, фактор S должен опуститься до крайне низкого значения — то есть мы должны спать к этому моменту уже очень долго — чтобы мы проснулись без внешних причин. К утру хронобиологическая составля­ющая общей сонливости снижается, порог пробуждения повышается и фактор S без труда его достигает. Если вечером мы легли вовремя, а потом хорошо и глубоко спали, то можно ожидать долгого, активного бодрствования днем.

Ситуация может быть другой: иногда мы просыпаемся очень рано и не можем снова заснуть, хотя совсем еще не выспались; тогда к вечеру усталость овладевает нами раньше обычного. Модель Борбели объяс­няет и это знакомое каждому явление: если мы легли необычно поздно, общее время сна сокращается, поскольку снижающийся фактор сна к концу ночи встречается с повышающимся порогом пробуждения. Мы просыпаемся, хотя фактор S еще не окончательно снизился. Он начинает подниматься снова с необычно высокого уровня — поэтому к вечеру потребность в сне оказывается выше.

Двухфакторная модель регуляции сна: вверху: Гомеостатическая компонен­та сонливости S непрерывно повышается с нарастанием времени бодрство­вания, а во время сна снижается, посредине: Хронобиологическая компонен­та С колеблется в суточном ритме, достигая максимума в ночные часы, внизу: Потребность в сне выше всего в моменты совпадения максимумов S и С. В это время расстояние от S до порога пробуждения (обратная компонента С) очень велико. Сон уменьшает это расстояние. Когда оно оказывается равным нулю, достигается порог пробуждения, и мы просыпаемся.