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

В конце концов мозг поддается растущей потребности и погружается в сон. Теперь синапсы в большом количестве упраздняются или ослабляют­ся. В результате остаются лишь особенно сильные и важные связи, то есть те, которыми мозг в бодрствующем состоянии пользовался особенно часто и интенсивно. Этим объясняется не только положительное влияние сна на общую умственную работоспособность, но и экспериментально доказан­ное улучшение памяти во сне: благодаря упразднению большинства лишних синапсов «на уровне нейронов оптимизируется соотношение между важными сигналами и несущественным «шумом», — пишут исследователи.

В следующей затем фазе БС, когда нервные клетки снова проявляют не меньшую активность, чем в состоянии бодрствования, закрепляются, вероятно, синапсы, сумевшие устоять перед масштабной ликвидацией в предшествующий период глубокого сна. Тем самым дополнительно углубляется консолидация памяти.

Но самое важное в новой модели — то, что она предлагает возможное объяснение феномена дельта-волн. На гребне дельта-волны практичес­ки все клетки большого мозга возбуждены одновременно, во время ее спада все они одновременно успокаиваются. Это идеальное состояние для ликвидации синапсов.

В то же время такой рисунок возбуждения блокирует нормальную об­работку информации, необходимую для бодрствующего сознания. Сле­довательно, медленно, но строго синхронно колеблющееся возбуждение всех нейронов большого мозга требует сна и одновременно поддерживает биохимические процессы, лежащие в основе масштабной ликвидации синапсов, предполагают ученые из Мэдисона. Это позволяет объяснить и тот факт, что потребность в глубоком сне с возрастающей продолжи­тельностью сна резко снижается; становится ясно, почему глубже спят те участки мозга, которые интенсивнее работали во время бодрствования: им нужно ликвидировать больше контактных зон.

Те клетки мозга, которые вовсе не участвуют в общей обработке ин­формации во время бодрствования и могли бы просто отдыхать, также спонтанно активизируются и устанавливают контакты с соседями. Сле­довательно, они тоже повышают синаптическую нагрузку и вызывают, по крайней мере, в теории, гомеостатическую потребность в сне. Это помога­ет объяснить, почему животным приходится выходить из зимней спячки, чтобы спать, и почему даже изолированные срезы коры больших полуша­рий в чашке Петри порождают со временем волны глубокого сна.

Эта модель еще далеко не доказана. Но она объясняет потребность в глубоком сне лучше, чем чрезвычайно популярная теория 1995 г., соглас­но которой мозговые клетки используют сон главным образом для того, чтобы пополнить запасы растраченной в состоянии бодрствования энер­гии. Сама по себе идея американцев Джоэля Бенингтона и Крэга Хеллера вовсе не лишена основания. Мозговые клетки действительно заправля­ются глюкозой в первую очередь во сне. Но, судя по всему, эта потреб­ность — лишь одна из многих компонент, со временем усиливающих сонливость; при этом ее удовлетворение не зависит полностью и исклю­чительно от сна. Новые исследования — в том числе, анализ локального сна у мышей Ирен Тоблер — показали, что запас глюкозы в клетках мозга пополняется и тогда, когда мышам не дают спать, и что этот процесс про­текает независимо от появления длинноволнового рисунка ЭЭГ.

Сейчас и сам Бенингтон пересматривает свою теорию 1995 г., пред­полагая, что сон — прежде всего основа пластичности мозга. Новая концепция, с которой согласен и Маркос Фрэнк, предполагает даже, что в глубоком сне происходит не только массовая ликвидация синапсов, но и целенаправленное усиление особо важных контактных зон между нейронами, способствующее закреплению в мозгу новых сетей.

В целом их гипотеза, о которой сами авторы говорят, что она далека еще от совершенства, звучит так: ритмы активности мозговых клеток во сне, от тета- и дельта-волн, сонных веретен и К-комплексов до полных циклов сна, не могут быть случайными. Однако нужно еще эксперимен­тально доказать, что эти ритмы каким-то образом служат изменению контактов между нейронами. Если это удастся, можно будет считать, что исходный смысл сна состоит действительно в «повышении синаптической пластичности». Другими словами, тогда мы будем знать, что сон создан для лучшей обучаемости.

Сон и сознание

При всей сдержанности ученых, о смысле сна известно на самом деле уже не так мало. Очевидно, мы спим не потому, что нуждаемся в по­кое. Отчасти мы спим для того, чтобы экономить энергию, но, вероятно, далеко не в той мере, в какой это верно для мелких млекопитающих. Несомненно, мы спим для восстановления, роста, регенерации и сба­лансированного обмена веществ. В детстве мы спим особенно много, потому что растем, и потому что мозг еще только приспосабливается к своим задачам. Став взрослыми, мы спим прежде всего ради той рабо­ты, которую наш мозг осуществляет при выключенном сознании.

Особенно убедителен тезис, согласно которому мы спим для того, чтобы освободить мозг от груза многих миллиардов излишних нейро­нальных контактов, причем с этой задачей мы никак не могли бы спра­виться в состоянии бодрствования. Если это предположение верно, то чередование сна и бодрствования — логическое следствие способа работы мозга: во время бодрствования он создает контакты, во время сна имеет возможность от них избавиться. В ходе такого чередования сохраняются лишь особенно часто и интенсивно используемые нейро­нальные связи, которые по тем или иным причинам оказались для нас особенно важны. Из них в течение жизни день за днем и ночь за ночью составляется понемногу содержание нашей памяти.

Следовательно, мы спим, чтобы запоминать. Это верно не только для интеллекта, но и для тела: клетки иммунологической памяти также нуж­даются в сне, а внутренняя сбалансированность, к которой постоянно возвращаются во сне наши системы органов и обмен веществ — тоже своего рода память.

О том, чтобы сон вечно оставался для нас загадкой, также заботятся процессы в спящем мозге: ведь они создают бесконечное число нейро­нальных сетей, составляющих нашу память, только в бессознательном состоянии (некоторые называют его сонным сознанием). Эти сети поз­воляют нам обдумать то, что происходило в состоянии бодрствования, и составить прогноз относительно будущих возможных событий. Сле­довательно, лишь благодаря сну мы способны осмыслить настоящее на фоне прошлого. Другими словами:

Без сна не было бы сознания.

Заключение

Пусть сон сделает вас умными, счастливыми, молодыми и здоровыми!

Натаниэль Клейтман, отец современной сомнологии, умер в 1999 г. в возрасте 104 лет. Его ученик Уильям Демент и сейчас — в возрасте 77 лет — читает в Стэнфордском университете популярный курс лекций «Сон и сновидения». Французу Мишелю Жуве уже 81 год1. Швейцарец Вальтер Рудольф Хесс, лауреат нобелевской премии по медицине, пер­вым обнаруживший, что мозг активно управляет сном, дожил до 92 лет. Альфред Лумис, один из пионеров систематического исследования ЭЭГ сна у людей, умер в 1975 г. в возрасте 87 лет.

Конечно, это совершенно не научное наблюдение, и, наверное, серьезный статистический анализ его бы опроверг. И все-таки что-то в этом есть: люди, посвятившие свою жизнь исследованию сна, живут особенно долго. Может быть, они особенно хорошо осознали значение сна и приложили все усилия к тому, чтобы достаточно высыпаться? Во всяком случае, есть научно подтвержденные указания на то, что доста­точный сон повышает ожидаемую продолжительность жизни.

Современная сомнология за 80 лет своего существования доказала: сон делает нас счастливее. Он повышает умственную и физическую ра­ботоспособность, помогает усвоить выученное, продлевает молодость и сохраняет здоровье.

Но эти выводы не соответствуют нашему бешено ускоряющемуся времени. Они не согласуются с растущей социальной необходимостью экономить время, работать по ночам, путешествовать в физиологичес­ки неприемлемом темпе. И совсем уж абсурдно выглядит хронически переутомленный, слишком много работающий житель современного большого города, который в ложно понятой заботе о хорошей физичес­кой форме до глубокой ночи занимается на тренажере в душном поме­щении, надеясь стать спортивнее и сильнее. Он не учитывает, что у нас кроме бодрствующего сознания есть и менее доступное наблюдению сонное сознание.

Сомнологи сейчас с особым интересом изучают это второе, усколь­зающее от обыденного восприятия, состояние психики. Однако для не­специалистов накопленных на сегодняшний день знаний тоже вполне достаточно, чтобы сказать «нет» всеобщей тенденции к сокращению и вытеснению сна. Сомнолог Демент любит подчеркнуть, насколько важ­но для него лично вовремя ложиться спать и по возможности часто вы­сыпаться: «Наше здоровье на 90% зависит от сна», — сказал он в 2006 г. газете «Нью-Йорк Таймс».