Нет, заснуть сегодня не получится. Еще бы! К затылку под волосами клеем прилеплены электроды. На лбу, над областью сердца, под глазами и подбородком пластырем зафиксированы датчики. К разным частям моего усталого тела — ступням, ладоням, бедрам и животу — прикреплены температурные зонды. За правым ухом — заземление.

Что это, я попал в повесть Франца Кафки? Или вижу дурной сон? А может, злой волшебник превратил меня в электрическую лампочку? Ничего подобного. В эту странную ситуацию я впутался добровольно и совершенно сознательно — в тот момент, когда решил совершить вылазку в одну из интереснейших областей современной науки — сомнологию, или изучение сна. Моя задача — обобщить новейшие данные в этой области, собрать все мыслимые решения великой тысячелетней загадки: почему мы обязательно должны спать? Почему треть жизни мы проводим в пассивном, непродуктивном и беззащитном состоянии?

Этим вопросом задавался еще греческий врач Алкмеон в V в. до н. э. Убедительного ответа на него до сих никто не дал. «Это, пожалуй, важнейший открытый вопрос биологии», — говорит Аллен Рехтшаффен из Чикагского университета, один из пионеров изучения сна.

Вот поэтому я и оказался на безрадостной больничной койке в унылой, скупо обставленной комнате. Это палата лаборатории сна Центра хронобиологии Базельского университета — одного из ведущих научных учреждений в области изучения ритмов сна и бодрствования. Я лежу на спине и не решаюсь пошевелиться. Вдоль тела тянется несколько тонких разноцветных проводов; они проходят под воротом пижамы и собираются за головой в довольно толстый пучок. Провода привязывают меня к изголовью кровати и лишают последней надежды на привычное задремывание, на блаженные бесцельные мгновения на полпути между бодрствованием и сном.

Что же делать? Вместо того чтобы считать овец, я мысленно повторяю намеченную программу. Датчики должны следить за моим физиологическим состоянием, фиксируя токи сердца и мозга, движения глаз, температуру корпуса и конечностей, а также мышечный тонус. А от меня требуется только одно — спать. Не больше — но и не меньше.

Сейчас я — жертва процедуры, обычной для всех участников лабораторных исследований сна. Кто решил отдать несколько ночей своей жизни на алтарь науки, должен смириться со всевозможными датчиками, позволяющими ученым как можно подробнее отслеживать протекание физиологических процессов в этом таинственном состоянии покоя. Делать нечего — нужно как-то приспособиться к путанице проводов, пластырям и электродам, не позволяющим поворочаться с боку на бок, как я обычно делаю, засыпая.

Правда, это всего лишь пробная ночь. Будь я настоящим испытуемым, она предназначалась бы только для привыкания к неуютной процедуре, а также для выяснения вопроса, гожусь ли я для продолжения исследования, например не страдаю ли расстройствами сна. В случае успешного прохождения этого теста мне пришлось бы затем прийти снова и, возможно, провести в лаборатории несколько ночей или, в зависимости от условий эксперимента, почти не вставать с постели на протяжении двух суток.

Провода доставляют информацию о процессах в моем теле на компьютер в соседней комнате. Там сидит биолог-докторант Мириам Мюнх и с помощью инфракрасной видеокамеры на потолке отслеживает мое несчастное положение. Час назад она опутала меня проводами, а теперь внимательно следит за зубцами на мониторе, отражающими сигналы моего организма. Мириам видит, как постепенно понижается температура тела, замедляется биение сердца и повышаются волны суммарной электрической активности мозговых клеток.

Мириам, следовательно, видит то, о чем я сам тоже догадываюсь: что постепенно меня охватывает дремота и скоро я отправлюсь в свое примерно пятнадцатитысячное по счету путешествие в страну грез. Опыт подсказывает ей, что это путешествие не будет существенно отличаться от всех предшествующих — несмотря на непривычную обстановку.

Сон — слишком мощная сила, чтобы мы могли бороться с ним одной только своей волей. Если мы здоровы, достаточно устали, расслабились и лежим в хоть сколько-нибудь приемлемой позе, можно практически не сомневаться, что скоро нас унесет на темную, бессознательную сторону жизни. Дрема уводит нас за пределы мира, реального для бодрствующих. Мы и не замечаем, насколько это нужно, пока — по каким бы то ни было причинам — нам не приходится провести ночь почти без сна.

Я тем временем прекратил свои размышления, отбросил опасение порвать хрупкие на вид, а на самом деле удивительно прочные провода, и повернулся на бок. Мне хочется теперь только одного — уснуть, и я полагаюсь на опыт науки. Известный израильский сомнолог Перетц Лави пишет, что почти все подопытные быстро засыпают, несмотря на провода. В его лаборатории сна ночевало более 15 000 человек, в основном страдающих расстройствами сна, однако итог его наблюдений таков: «У одних проблемы с засыпанием, у других — с бодрствованием, но общее число тех, кто в лаборатории действительно не мог уснуть, не превышает 10 человек».

Я понимаю, что уловить долгожданный момент засыпания мне все равно не удастся: именно в это мгновение сознание меня покинет, что, возможно, и делает сон таким желанным. «Определяющий признак сна, — пишет другой пионер сомнологии, американец Уильям Демент, — состоит в том, что, пока мы спим, мы не знаем, что спим. Сон — это дыра в восприятии времени».

Демент, Лави и многие их коллеги немало лет неустанно трудились только для того, чтобы придать великому вопросу о смысле сна конкретную форму. Еще сто лет назад все были убеждены, что сон — в основном пассивное состояние, вызываемое различными событиями прошедшего дня, от которых сознанию нужно отдохнуть. Теории древнегреческих мыслителей держались до XVIII в. Например, о том, что ночью кровь оттекает от мозга в остальное тело, и такой отток вызывает засыпание. Если верить философу Платону, эту идею высказывал еще его предшественник Алкмеон за 500 лет до н. э. И хотя она неверна, более того, кровь во сне как раз устремляется от корпуса к конечностям, можно только восхититься проницательностью греческого врача, искавшего причину сна в мозге; Алкмеон был одним из первых, кто помещал в мозге и разум.

Сам Платон, а также Гиппократ, Аристотель и многие другие мыслители той эпохи придумали еще много разных теорий для объяснения сна, однако не подошли ближе к истине. Одни думали, что во сне выводятся ядовитые газы, образовавшиеся во время бодрствования или попавшие в тело с пищей. Другие предполагали, что ночью остывает, разжижается или растекается по телу перегретая, сгустившаяся или застоявшаяся кровь. Все греки без исключения приписывали мозгу особую роль в этих процессах. Именно там, считали они, накапливается усыпляющий газ или перегретая кровь, нуждающаяся в охлаждении.

Удивительно современно звучит теория сна средневековой целительницы Хильдегарды из Бингена. Поскольку человек, считала она, имеет два состояния: покой и активность, его бодрствование нуждается в своей противоположности, т. е. в сне. Он питает так называемую «сердцевину», т. е. костный мозг — орган мышления в глазах Хильдегарды. По ее мнению, постоянное бодрствование привело бы к истончению сердцевины. Другие ученые того времени подозревали, что сон — естественная реакция тела на отсутствие стимулирующих раздражений извне: ночью организм на время как бы выключается. Еще в XIX в. Александр фон Гумбольдт обсуждал гипотезу о наступлении сна из-за недостатка в мозге кислорода. Все это были захватывающе интересные, свидетельствующие о развитом воображении и порой удивительно тонко продуманные теории, отнюдь не во всем далекие от истины — но научного фундамента под ними не было. Он появился в 20-30-е гг. XX в. в основном благодаря усилиям трех физиологов, открывших новую эру в изучении сна. Швейцарец Вальтер Рудольф Гесс из Цюрихского университета исследовал мозг животных и обнаружил ареалы, отвечающие за необходимую продолжительность сна. Натаниэль Клейтман, родом из России, организовал в Чикагском университете первую в мире лабораторию сна и занялся подробным исследованием темной стороны нашего существования. Американский миллионер и ученый-самоучка Альфред Лумис с помощью сотрудников-профессионалов первым систематически исследовал в своей частной лаборатории сна в Нью-Йорке токи мозга у спящих людей.

Вскоре молодая наука достигла первой поставленной цели. Примерно 50 лет назад было окончательно признано, что засыпание не вызывается внешними для мозга причинами, будь то вредные газы или сгустившаяся кровь. Ученые установили: мозг активно подает сигналы, заставляющие нас временно расстаться с бодрствующим сознанием. Стало ясно, что смысл и цель сна нужно искать именно в центральном органе мышления.

Начался второй этап современной сомнологии. С тех пор ученые успели опутать датчиками и пронаблюдать в лаборатории десятки тысяч людей и животных. Загадка сна осталась неразгаданной. До сих пор продолжаются споры, где в точности пролегает граница между сном и бодрствованием. И все же в наше время нейробиологи, зоологи, физиологи, психологи, врачи-сомнологи и другие специалисты во всем мире получают столько данных о сне, сколько их не было собрано за всю предшествующую историю человечества. Похоже, осталось немного подождать, и тайна будет раскрыта.

Замечательная мысль! Вероятно, одна из последних, что пришли мне в голову в тот жаркий день в Базеле. Сразу после этого я, видимо, заснул. На следующее утро мне сообщили, что я не так уж долго бодрствовал в мешанине проводов. Через 17 мин я уже спал. Мне эти минуты показались вечностью.

Откуда мы знаем, что человек действительно спит? Есть два верных признака. Во-первых, сон возводит стену между внутренним и внешним миром. Чувственное восприятие не достигает у спящего тех частей коры головного мозга, которые отвечают за отражение настоящего, его сравнение с прошлым и оценку его важности с учетом недавнего прошлого и нашего внутреннего настроя. Короче говоря: сознание исчезает.

Во-вторых, сон в любой момент можно прервать извне. Звонок будильника или энергичное потряхивание за плечо подают бессознательно активным центрам в мозгу сигнал тревоги, который мгновенно возвращает нас в состояние бодрствования. Если человек спит, его можно разбудить, а если он в коме, без сознания или под наркозом — нельзя.

Медицинское определение гласит: «Сон — это регулярно повторяющееся состояние обратимого в любой момент, более или менее выраженного отсутствия сознания».

Но докторантка Мюнх в соседней комнате, отслеживающая на экране компьютера все важные для сомнологов показатели моей физиологии, ищет совсем другие, не менее, если не более, надежные признаки: так называемые тета-волны, сонные веретена и К-комплексы. Все это — характерные рисунки электрической активности головного мозга.

Первым успешно опробовал этот метод на людях неутомимый немецкий психиатр Ханс Бергер примерно 80 лет назад. Так он между делом создал предпосылки, без которых современная сомнология вообще не могла бы существовать. Бергер, заведовавший в Йене неврологическим отделением, на протяжении года регулярно прикреплял подопытным на кожу головы тонкие серебряные пластинки и подключал к чувствительному вольтметру. Затем он замерял разницу напряжения между серебряной пластинкой и так называемым индифферентным электродом, подвешенным на голове где-нибудь подальше от мозга, например за ухом. В 1925 г. ему наконец удалось доказать, что живой мозг и вправду самостоятельно порождает колебания напряжения. В 1929 г. он впервые сделал запись электрической активности мозга у спящего.

Бергер также изобрел употребляемые до сих пор названия как для метода в целом, так и для различных вариантов токов мозга. Каракули своего прибора он назвал энцефалограммой. Сегодня их обычно именуют электроэнцефалограммой, сокращенно ЭЭГ. Энцефалограмма показывает суммарную электрическую активность, возникающую внутри нескольких миллионов нейронов коры мозга, расположенных поблизости от электрода.

Иногда их активность протекает очень ритмично и согласованно, а иногда — вразнобой. В первом случае ЭЭГ будет напоминать правильные волны, поднимающиеся и опускающиеся с интервалом примерно в 0,1 с. Второй вариант отразится на экране как хаотические зигзаги с частотой от 13 до 30 колебаний в секунду. Регулярный узор Бергер назвал альфа-ритмом, а нерегулярный и ускоренный — бета-ритмом. Поскольку при альфа-ритме множество нейронов действует синхронно, их напряжение суммируется, так что кривая электрической активности мозга обычно имеет большую амплитуду, чем у бета-волн.

Современные нейробиологи получают с помощью множества закрепленных в разных местах головы электродов подробнейшую картину работы коры больших полушарий. Когда мы бодрствуем, на энцефалограмме можно видеть, какой участок на данный момент возбужден, то есть порождает ускоренный бета-ритм, а какой отдыхает, то есть порождает медленные бета- и альфа-волны. Исследования спящих людей показали даже, что одни части мозга в одно и то же время спят глубже, чем другие.

Для обычного наблюдения сна много проводов не требуется. В базельской лаборатории мне прикрепили три электрода на лоб и два — под волосы. В результате получилась совершенно нормальная, ничем не примечательная ЭЭГ работы мозга за целую ночь. Но компьютер делает больше — он составляет подробную сомнограмму. Раньше она занимала рулон бумаги длиной 300 м. К счастью, в наше время сом-нограмма умещается на небольшом фрагменте жесткого диска. Мой сон был представлен почти в 60 млн отдельных данных, а затем собран в примерно тысячу обозримых 30-секундных отрезков со множеством параллельных зигзагообразных графиков, которые можно последовательно рассматривать на экране.

На протяжении примерно 8 ч компьютер 128 раз в секунду сохраняет 16 показателей: ЭЭГ со всех пяти электродов, электрические потенциалы, возникающие при вращении глазных яблок, т. е. электро-окулограмму (ЭОГ), электрическую активность мышц подбородка, так называемую электромиограмму (ЭМГ), и токи сердечной мышцы, всем известную электрокардиограмму (ЭКГ); кроме того, записывается температура тела в нескольких местах корпуса и конечностях.

Такая запись, очень существенная не только для науки, но и для медицины, называется полисомнографией. В зависимости от специальных задач исследования можно также регистрировать воздушный поток через нос и рот и дыхательные движения грудной и брюшной стенки, содержание кислорода в крови, храп, движения рук и ног, а у мужчин с подозрением на нарушение потенции — наличие или отсутствие ночных эрекций. Дело в том, что это явление имеет место у всех физически здоровых мужчин, в том числе и тех, кто имеет психически обусловленные проблемы с потенцией. Если же импотенция вызвана физическими причинами, то эрекция не наступает и во сне.

Но самую важную информацию о природе и качестве сна дает все же энцефалограмма. На ЭЭГ, снятой у меня в Базеле, доминируют незадолго до отхода ко сну, пока я еще возбужден и активен, нерегулярные бета-волны. Это совершенно нормально — такой ритм типичен для состояния возбуждения и напряженного внимания, причем он тем быстрее, чем сильнее напрягается мозг. Позже, когда я уже лежу в кровати и постепенно расслабляюсь, появляются ровные альфа-волны — несомненный показатель погружения в себя и успокоения.

Теперь я нахожусь в состоянии, напоминающем медитацию или самогипноз. Я еще не сплю, но полностью расслабился, а значит, готов к путешествию на бессознательную сторону ночи.

В период засыпания миллиарды нейронов головного мозга затевают любопытную игру. Они синхронизируют свою активность еще сильнее, чем на стадии альфа-ритма, а возбудимость их в то же время снижается. Такое впечатление, что они все больше сосредоточиваются на себе и своей взаимной связи и все меньше готовы откликаться на внешние раздражители. Это нагляднее всего проявляется в синхронном повышении и понижении напряжения. Ритм электрической активности мозга замедляется.

Моя ЭЭГ не является исключением: постепенно в альфа-ритме все чаще мелькают волны почти вдвое большей длины. Эти тета-волны типичны для легкой дремоты, однако она еще не завладела мною полностью. Я нахожусь в переходном состоянии между сном и бодрствованием, которое продолжается обычно несколько минут, — в полусне, который специалисты называют «первая стадия сна».

Мышцы тела расслабляются, и поэтому иногда та или иная конечность сильно вздрагивает, откликаясь на незначительные сигналы. Это знакомые каждому, совершенно нормальные при засыпании движения. В состоянии бодрствования антагонист вздрагивающей мышцы немедленно рефлекторно среагировал бы на неправильную деятельность своего коллеги. Но сейчас его напряжение настолько снижено, что он не отзывается.

Я задремываю и то и дело на мгновение погружаюсь в сон — и тут же снова выныриваю. Ясных мыслей у меня сейчас, вероятно, не возникает, а если бы даже и возникали, позже я не мог бы их вспомнить, поскольку постоянное мгновенное засыпание каждый раз стирает краткосрочную память. Следовательно, уже на этой стадии мозг временно отключается от внешнего мира, причем как раз тогда, когда возникают тета-волны.

Уильям Демент, организовавший в 1970 г. в Стэндфордском университете в США один из первых в мире центров исследования сна, доказал это более 30 лет назад с помощью пугающе простого эксперимента. Лежащим в постели подопытным фиксировали веки так, чтобы они не могли моргнуть или закрыть глаза при засыпании. При этом каждые несколько минут в лицо им светили яркой лампой. Подопытный, увидев вспышку, должен был нажать кнопку. Одновременно снималась энцефалограмма.

Этот эксперимент, граничащий с пыткой, удавался потому, что подопытным в предшествующую ночь почти не давали спать, так что они находились в состоянии крайней усталости. Поэтому, несмотря на принудительно распахнутые веки и неуютную обстановку, они постоянно впадали в легкий сон и не замечали вспышки. Если сразу вслед за этим подопытные просыпались или бывали разбужены, они отрицали, что спали, и утверждали, что никакой вспышки просто не было. Но исследователи, конечно, точно знали, что вспышка была, и получили неоспоримый результат: всякий раз, когда подопытные не реагировали на свет, их ЭЭГ регистрировала типичные тета-волны с частотой примерно 5 колебаний в секунду.

«Отныне мы могли определить начало сна как момент, когда однозначно и явственно меняется рисунок волн электрической активности мозга, — вспоминал позже Демент. — Сон наступает тогда, когда мозг захлопывает окошко и отгораживается от внешнего мира». Правда, на протяжении нескольких минут орган мышления то приоткрывает, то снова закрывает это окошко.

Итак, в полусне бодрствующее и сонное состояния некоторое время борются друг с другом. Тета-, альфа-, а порой и бета-волны добиваются каждая для себя доминирования на ЭЭГ. Если мы внутренне не слишком возбуждены и вокруг не возникает помех, сон побеждает. С этого момента ЭЭГ регистрирует почти исключительно тета-волны.

Только теперь можно считать, в соответствии с определением, что мы по-настоящему заснули. Наступила вторая стадия сна. В этой фазе на ЭЭГ впервые появляются два специфических рисунка, типичных для спящего мозга. Во всем мире ассистенты, оценивающие по одним и тем же правилам показания сомнограмм, видят в них первое несомненное свидетельство того, что подопытный окончательно перебрался в таинственный мир сна.

Первый рисунок похож на поперечно лежащее веретено, почему и называется «сонным веретеном». Продолжается такой ритм чуть меньше секунды и напоминает постепенно раскачивающиеся вверх и вниз альфа-волны. В этот момент, начавшись в определенном участке промежуточного мозга, по всему мозгу от нейрона к нейрону распространяется небольшой всплеск возбуждения. Все больше нейронов поблизости от электрода присоединяется к быстрому, энергичному ритму, вместе они устраивают краткий, но отчетливо регистрируемый концерт, а затем снова теряют интерес друг к другу и погружаются в анонимность низких тета-волн.

Второй надежный признак сна — это К-комплексы, единичные большие волны, которые на 0,5–1 с выделяются на ЭЭГ, словно цунами посреди мирной зыби спокойного моря. В эти мгновения нейроны особенно хорошо синхронизированы и почти не способны к внезапному возбуждению. Зато их электрическая активность постоянно поднимается на удивительно высокий уровень, а затем также заметно падает.

Этот «легкий сон», который даже неспециалисты при минимальной тренировке легко распознают на ЭЭГ по характерному рисунку тета-волн, несколько раз в минуту прерываемому сонными веретенами и К-комплексами, — то состояние, в котором мы пребываем в течение ночи чаще всего. Во второй стадии мы проводим примерно половину времени сна — для человека, прожившего 75 лет, это составляет около двенадцати с половиной лет жизни.

Но сначала легкий сон — всего лишь переходная стадия, занимающая примерно 15 мин. Затем К-комплексы возникают все чаще и становятся длиннее. Скоро вместо единичных волн необычно большой амплитуды перед нами появляются целые отрезки высоких гор и глубоких впадин с частотой колебаний от 1 до 4 раз в секунду. Это знаменитый дельта-ритм, посланец глубокого сна, который специалисты называют также дельтасном. Похоже, данное состояние настолько важно для здоровья всех высокоразвитых животных, в том числе и человека, что организм старается получить его тем больше, чем дольше до этого ему не удавалось спать.

Сперва мы снова оказываемся в переходной фазе, где чередуются тета- и дельта-волны. Она называется третьей стадией сна — это легкий глубокий сон, от которого нас уже довольно трудно разбудить. Отсюда совсем недалеко до четвертой стадии — настоящего глубокого сна, особенно полезного для организма. Разбудить человека на этой стадии очень трудно, а если все же удастся, можно ожидать, что он будет в прескверном настроении. В отличие от выхода из легкого сна по пробуждении мы не сразу понимаем, где мы и что мы, и привыкание к яви нередко занимает несколько минут.

В четвертой стадии тета-волны практически исчезают, сонные веретена и К-комплексы едва распознаются. Теперь на ЭЭГ виден лишь равномерный до скуки, зато с большим размахом колеблющийся вверх- вниз узор дельта-сна. В последние годы его исследованием занимаются несколько исследовательских коллективов под руководством крупнейших сомнологов. Ученых интересует, чем, собственно, заняты нервные клетки, когда их электрическая активность строго синхронизирована и протекает хоть и медленно, но так интенсивно, что на ЭЭГ возникают огромные, растянутые в длину волны.

Все большее число исследователей склоняется к мнению, что мозг в такие моменты закладывает на многих уровнях важнейшие основы нашей способности припоминания. Все больше данных свидетельствует о том, что в фазе дельта-сна происходит интенсивная обработка всего пережитого в предшествующие несколько дней. Мозг отрабатывает вновь выученные движения, повторяет формулы или новые слова, взвешивает, сравнивает и сортирует показания чувств и снабжает их эмоциональными связями.

«Упанишады» — один из древнейших в мире философско-богословских текстов. В 800–600 гг. до н. э. брахманы сформулировали в них важнейшие догматы индийской религии. Известный сомнолог Александр Бор- бели из Цюрихского университета обратил мое внимание на то, что в этой древней книге говорится о четырех формах человеческого бытия: бодрствование, глубокий сон, дрема со сновидениями и сверхсознательное состояние подлинного Я.

О том, существует ли на самом деле четвертое, сверхсознательное, состояние, и сегодня спорят так же яростно, как в те далекие века. Но даже третье состояние сознания в нашей культурной традиции дожидалось признания более 2500 лет: ведь одно из важнейших достижений современного изучения сна состоит в признании того факта, что мы не только либо спим, либо бодрствуем, а еще и пребываем время от времени в третьем состоянии, принципиально отличном от этих двух.

Так было и со мной в базельской лаборатории. Вот я еще нахожусь в глубоком сне. Около получаса мое тело наслаждается идеальной, заданной самой природой программой регенерации. Но вскоре картина меняется. Сон снова делается легким, и наконец происходит нечто из ряда вон выходящее: на ЭЭГ появляются неровные высокие зубцы, быстрые, выбивающиеся из ритма сигналы, как будто я проснулся. Однако это не так. Я, несомненно, мирно сплю. Веки сомкнуты, но глазные яблоки под ними быстро движутся туда-сюда.

Биолога Мириам Мюнх это нисколько не удивляет — она привыкла к такой картине. Всего лишь полстолетия назад сходные данные поставили в тупик молодого нейрофизиолога из Чикагского университета. В 1953 г. Юджин Азеринский в качестве ассистента Натаниэля Клейтмана, отца современной сомнологии, следил за сном подопытных в лаборатории. Вначале целью опытов был анализ медленных движений закрытых глаз, которые наблюдаются у всех людей сразу после засыпания и перед пробуждением. Клейтман предположил, что эти движения должны повторяться с регулярными промежутками в течение ночи.

Поэтому чикагские физиологи изобрели употребительный и по сей день метод наблюдения за электрической активностью глазных яблок с помощью электродов — ЭОГ. Но Азеринский не был уверен в его надежности. Когда в записи движений глаз стали периодически повторяться всплески необычной быстроты и силы, он заподозрил неполадки в аппарате. Однако загадочное явление повторялось регулярно. Спустя несколько ночей молодой исследователь не выдержал и отправился к кровати подопытного, чтобы разобраться, в чем дело. Можно представить себе его безграничное изумление, когда, посветив неярким фонариком на веки спящего, он увидел, что видная сквозь них легкая выпуклость радужной оболочки вращается с необычной скоростью.

В этот момент было заново открыто третье состояние нашего существования, названное в древних Упанишадах «дремой со сновидениями». Человек, на которого с недоумением смотрел ассистент Клейтмана, не бодрствовал — но и не спал по-настоящему. При этом его состояние было абсолютно нормальным, в этом исследователи убедились в ближайшие месяцы. Теперь они у каждого подопытного специально искали быстрые движения глаз — и всякий раз их находили. С тех пор общеизвестно: у всех здоровых людей независимо от пола и возраста во время сна периодически возникает на несколько минут такое удивительное вращение глаз.

Оказалось, что у большинства млекопитающих тоже наблюдается движение глазных яблок во сне. Следующим открытием стало то, что грудные младенцы проводят особенно много времени в новооткрытом состоянии, которое специалисты называют «активным», или «парадоксальным», сном. У новорожденных оно занимает половину их ежедневного шестнадцатичасового сна. Поэтому очень быстро возникло предположение, не опровергнутое и по сей день, что парадоксальный сон отвечает за развитие и рост мозга.

В 1954 г. Азеринский и Клейтман опубликовали результаты своих исследований и назвали этот феномен REM-сном, или Быстрым Сном (БС) — сном с Быстрыми Движениями Глаз (англ. Rapid Eyes Movements). Однако это еще не самое примечательное в «третьем состоянии». Судя по всему, мозг в это время занят тяжелейшей работой. Ведь его активность не меньше, чем в состоянии напряжения при бодрствовании. «Сходство мозговой активности во время БС и во время бодрствования поразительно», — пишет Уильям Демент, который, будучи в ту пору учеником Клейтмана, непосредственно переживал вместе со старшими радость открытия быстрых движений глаз и проводил многие из следующих экспериментов по этой тематике.

У фазы БС есть еще одна особенность. В 1959 г. французский нейробиолог Мишель Жуве из Лионского университета обнаружил любопытный факт. Если мозг в этом состоянии работает с огромным напряжением, то все остальное тело становится еще невосприимчивее к внешнему миру, чем во время обычного сна.

Запись электрического сигнала мышечной активности (ЭМГ), которую вскоре ввел в обиход исследователей американец Энтони Кейлз, в БС-стадии практически не регистрирует всплесков. Мускулатура в это время способна лишь подергиваться. Если бы во время быстрого сна к нам без перехода вдруг вернулось сознание, мы бы с ужасом обнаружили — и с некоторыми людьми такое действительно порой случается — что не можем двинуться и словно закованы в цепи в собственном теле.

И в самом деле, парадоксальный сон почти полностью нас парализует. Жуве открыл в так называемом мосту мозга, одной из частей мозгового ствола, небольшую группу нервных клеток, которые блокируют все импульсы, идущие через спинной мозг к мускулатуре тела. Наше тело пребывает в полном покое и неподвижности, как ни в одном другом состоянии при жизни, поэтому специалисты говорят о БС-параличе. И только мышцы глаз, у которых управляющие нервы не проходят через спинной мозг, сохраняют способность сокращаться, как им угодно.

Исследователям быстро пришло в голову, что подопытного можно во время БС-фазы разбудить и спросить, помнит ли человек, что с ним только что происходило. Ведь у них возникло подозрение, что бурные всплески на ЭЭГ отражают активность мозга во время сновидений. И в самом деле, почти все подопытные сообщали о снах или подобных снам переживаниях. Если же ученые будили спящих во время любой другой фазы сна, им почти никогда не случалось услышать рассказов о всем нам привычных вылазках в сюрреалистический, обычно очень странный, не подчиняющийся объективным законам мир.

Итак, брахманы, 2500 тысячи лет назад определившие третье состояние как «дрему со сновидениями», были совершенно правы. И сегодня некоторые специалисты называют БС-фазу фазой сновидений. Но большинство ученых сейчас от такого наименования отказалось, потому что сны мы видим на самом деле и в фазе МС — но не такие живые и более обрывочные.

Не помню, снились ли мне в ту ночь в Базеле среди проводов длинные тонкие ядовитые змеи, пиявки, присосавшиеся ко лбу, столп мученика, к которому меня приковали или страшная встреча в камере лишения сна с безумным нейробиологом. Я знаю только одно: что я необычно часто и надолго просыпался.

По графикам в компьютере ни один, даже самый опытный биолог не может сделать даже отдаленных предположений о роде и содержании ночных грез. Зато ученые ясно видят, когда и как долго я видел продолжительное и яркое сновидение. Дело в том, что у нормальных взрослых, вроде меня, вращение глаз и причудливая ЭЭГ быстрого сна появляются с удивительной регулярностью несколько раз за ночь, примерно раз в полтора часа.

Ничего нового в этом не было. Натаниэль Клейтман, настоящий гений наблюдательности, задолго до того, как он открыл быстрый сон, описал в книге «Сон и бодрствование» 1939 г., первом классическом исследовании по сомнологии, как спящие через примерно равные отрезки времени начинают беспокоиться, двигаться и порой даже на мгновение просыпаются. Он справедливо предположил, что эти периоды — кульминационные пункты врожденной циклической программы активности, в крайних нижних точках которой мы спим особенно крепко и с трудом даем себя разбудить. У взрослых людей во сне покой и активность сменяют друг друга в полуторачасовом ритме. Этот базовый цикл Клейтман назвал «Basic Rest Activity Cycle», сокращенно BRAC, в русском варианте ОЦПА («Основной Цикл Покоя-Активности». У младенцев такой цикл короче — всего 50–60 мин.

Гипотеза ОЦПА и по сей день остается спорной, хотя сейчас собраны факты, указывающие на то, что такой периодический ритм подъемов и спадов активности характерен для всех людей не только во время сна, но подспудно и во время бодрствования. В фазе подъема мы чувствуем особенную бодрость; заснуть в такой момент трудно. Во время спада человек чувствует себя ослабевшим и усталым, после обеда нередко задремывает, а вечером выбирает именно такую фазу для отхода ко сну. Кроме того, различные исследования показали, что люди во время работы любят каждые полтора часа сделать перерыв, помечтать или перекусить. То обстоятельство, что большинство кинофильмов, лекции и научные доклады продолжаются тоже 90 мин, объясняется, по всей вероятности, бессознательным подчинением таинственной силе ОЦПА.

Но самый устойчивый и явный признак 90-минутного ритма — это все же замеченное Клейтманом еще в те далекие времена чередование быстрого и медленного сна. Однако подробное исследование так называемых циклов сна стало возможно лишь с изобретением полисомнографии и открытием быстрого сна. Проводя дальнейшие опыты со спящими, Клейтман и его сотрудники обнаружили, что внешнее впечатление более или менее спокойного сна подтверждается рисунками энцефалограммы и что типичное многократное чередование фаз сна в течение ночи удивительно сходно у всех людей.

Каждый цикл начинается с первой или второй стадии сна, затем сон становится все глубже, а спустя некоторое время спящий вновь возвращается от глубокого сна к легкому. Концом каждого цикла сна, который может быть длиннее (максимум на 20 мин) или короче, чем обычные полтора часа, является эпизод БС. Во время быстрого сна или сразу после него мы часто ненадолго просыпаемся, но очень редко помним об этом потом, а затем снова соскальзываем в легкий сон. Начинается следующий из четырех — шести ночных циклов.

Если рассматривать ночь в целом, можно отметить следующую тенденцию: фазы глубокого сна от цикла к циклу становятся короче и реже. Ближе к утру мы вообще не достигаем третьей и четвертой стадий сна, зато чаще просыпаемся, а большую часть времени пребываем во второй фазе. Парадоксальный сон с вращением глаз и интенсивными сновидениями демонстрирует противоположную тенденцию: если в первом цикле он продолжается в среднем около 10 мин, то от раза к разу это время увеличивается еще на столько же. Последний эпизод БС под утро может обеспечить нам до 45 мин волнующих сновидений.

Поэтому любители поспать подольше и поваляться утром в постели до позднего часа, периодически задремывая, продлевают в основном легкий сон и переживают особенно продолжительные эпизоды быстрого сна. Всякий из нас замечал, наверное, что утром сны бывают особенно яркими и длинными.

Уильям Демент, участвовавший в исследованиях Клейтмана сперва как жаждущий знаний студент-медик, а позже как аспирант, вспоминает это волнующее время первых сомнограмм: «У всех людей без исключения обнаруживался один и тот же цикл сна. Иногда 8-часовой рисунок одной ночи практически полностью совпадал с такой же записью другой. Это было большим открытием».

Демент и Клейтман открыли в результате деление рисунка ЭЭГ на 4 стадии сна, принятое в науке до сих пор, и отделили их совокупность как сон без БДГ (НБДГ-сон) (синомим — медленный сон, МС) от быстрого сна. С тех пор известно: нормальный сон имеет определенную структуру. Он состоит из фаз, порядок которых у здоровых людей сходен и повторяется в каждом цикле сна.

У младенцев фазы быстрого сна намного чаще, чем у взрослых. С возрастом наш сон снова становится менее глубоким. Продолжительность глубокого сна падает, и даже в первом цикле сна мы, как правило, достигаем лишь третьей стадии глубокого сна — более легкой. Если молодые люди в первом за ночь цикле проводят в глубоком сне, как правило, целый час, мозг пожилых людей за этот же период порождает длинные дельта-волны чаще всего лишь на протяжении 5-10 мин. Кроме того, более продолжительные, сохраняющиеся в памяти периоды бодрствования становятся с возрастом из-за уменьшения глубины сна более частыми — сон становится все более фрагментарным. Это одна из главных причин, по которым пожилые люди так часто жалуются на плохой ночной сон.

Однако не только старики просыпаются по ночам. Каждый взрослый человек за ночь несколько десятков раз покидает царство сна, как правило, во время БС-фазы или сразу после нее. Многие исследователи полагают даже, что одна из главных задач парадоксального сна состоит в том, чтобы подготовить мозг к кратким моментам пробуждения. За эти мгновения мы должны проявить большую сосредоточенность, мгновенно включить сознание, чтобы убедиться, что вокруг нас все в порядке и нам ничто не угрожает.

Для наших предков, спавших в лесу или в пещерах, было жизненно важно и ночью не терять контроля над возможной опасностью. К детям же это не относилось. Кроме того, им требуется намного больше сна, чем взрослым. Неудивительно, что они спят гораздо глубже и куда реже просыпаются. Однако и взрослые в молодости, как правило, думают, что спят без перерывов. На самом деле всякий человек просыпается в среднем 28 раз за ночь, констатирует немецкий сомнолог Юрген Цулли из Регенсбургского университета.

Если мы находимся в привычном окружении и не слышим никаких особенных звуков, мы, как правило, спустя несколько секунд, самое позднее через три минуты, снова засыпаем. Такой короткий промежуток не успевает зафиксироваться в памяти. Только если что-то для нас непривычно — еще необжитой гостиничный номер, странный запах, раздражающе громкая музыка у соседей — возвращение ко сну может занять более продолжительное время.

С возрастом даже в привычной обстановке человеку уже не удается так быстро заснуть снова, поскольку сон в целом становится менее глубоким. Внезапно наступает время, когда мы начинаем помнить, что за ночь несколько раз просыпались. Это нередко вызывает тревогу — человек думает, что у него серьезные проблемы со сном, хотя на самом деле общая продолжительность сна почти не меняется.

Я тоже часто просыпался в первую ночь в лаборатории. Ничего удивительного, что мне в этой необычной ситуации не удавалось быстро заснуть снова. Однако тут помогали профессиональные знания. Я старался не шевелиться, точно знал, что все в порядке, знал также, что время сейчас течет намного медленнее, чем обычно, и что я лежу без сна совсем не так долго, как мне представляется. И в самом деле, позже мне сообщили, что перерывы в сне составляли лишь от 5 до 15 мин.

И вот — наконец! — наступило утро. Я проснулся, почувствовал, что выспался, но не могу сообразить, который мог бы быть час. Дневной свет в эту мрачную палату, конечно, не проникает. Здесь спят исключительно ради науки — и такой важный фактор, влияющий на сон, как освещение, разумеется, не отдан на волю случая. Проходит некоторое время, прежде чем я окончательно понимаю, на каком я свете. Интересно, который все-таки час? Можно мне уже встать? Получил с меня компьютер столько данных, сколько нужно?

Я еще сонный. Мозг не работает на полную мощность. Полнота бодрствующего сознания ко мне еще не вернулась. Поэтому я остаюсь лежать. Мне кажется, что пока так будет лучше. «Хорошо еще, что по утрам ванная комната не оказывается вдруг в другом конце квартиры и зубная щетка никуда не убежала», — комментирует наше странное состояние сразу после пробуждения мюнхенский биолог Тиль Реннеберг. У нормального человека эта фаза продолжается около получаса, но в особых случаях может длиться целый час.

В первые десять минут после пробуждения наша работоспособность составляет лишь две трети от обычной, выяснили в 2006 г. Адам Вертц с коллегами из Боулдерского университета в США. В одном из опытов участникам предлагались простые арифметические задачи. Через минуту после пробуждения правильные ответы давали лишь 65 % подопытных, в то время как после 26 ч лишения сна 85 % справлялось с теми же задачами без ошибок.

Этим опытом сомнологи хотели не только добиться научного результата, но и предупредить всех людей, которым по роду деятельности приходится, резко проснувшись, сразу принимать серьезные решения: врачи, медсестры, дежурные, пилоты нередко должны начинать действовать сразу после будящего сигнала. Чтобы не переоценить себя в этой ситуации, они должны сознавать, что их промежуточное сонное состояние может иметь серьезные последствия, и дать сознанию время проясниться. Это может спасти человеческие жизни.

За стеной что-то хлопает. И вот я уже слышу, как ассистентка лаборатории Клавдия Ренц открывает первую из двух дверей и приветливо желает мне доброго утра. Сейчас половина восьмого, время, когда я просил меня разбудить. Невероятно, но мне действительно удалось проспать до утра.

Ренц снимает с меня провода и говорит, что сейчас я могу не спеша принять душ и позавтракать, а потом мы посмотрим мою сомнограмму. Зигзаги на экране, словно в замедленной съемке, демонстрируют моему внутреннему взору минувшую ночь. Сперва удивительно быстрое, но показавшееся мне вечностью засыпание, потом первый глубокий сон, за которым следует первая фаза быстрого движения глаз, потом ужасно долгая 15-минутная фаза бодрствования. Дальше я сплю хорошо: по монитору пробегают еще несколько ничем не возмущаемых циклов сна, какие можно найти в любом учебнике. И наконец, я окончательно просыпаюсь.

Ассистентка отлично владеет своим сложным и утомительным ремеслом. Считывая сохраненные данные, полученные минувшей ночью, она наметанным глазом удивительно быстро определяет, в какой именно стадии сна я в данный момент находился. Клавдия Ренц использует стандартную схему, принятую по всему миру. Так было не всегда. Когда в конце 1950-х гг. пионеры сомнологии впервые поделили свои лабораторные записи на четыре стадии «МС + БС» на основании простой ЭЭГ, каждый делал это, как ему вздумается. Для анализа более тонких деталей, чем сама глубина сна, не хватало твердых правил, определяющих, какая ЭЭГ к какому состоянию сна относится. Растущее сообщество специалистов с трудом могло сравнивать свои результаты. Кроме того, простая запись электрической активности мозга не всегда позволяла однозначно определить глубину сна.

Это изменилось лишь в 1968 г., когда международный коллектив сомнологов взялся подводить итоги основополагающим открытиям двух предшествовавших десятилетий и устанавливать общие правила анализа сна. Аллен Рехтшаффен, работавший в чикагской группе Клейтмана, и Энтони Кейлз из Лос-Анджелеса, разработавший метод электромиографии, объединили данные о движениях глаз, электрической активности мозга и напряжении мышц и написали своего рода инструкцию, с помощью которой любой человек и по сей день может проследить структуру сна, если у него есть приборы для снятия базовой сомнограммы, то есть ЭЭГ, ЭОГ и ЭМГ.

«Руководство по стандартизированной терминологии, приемам и расшифровке стадий сна у человека» занимает 64 страницы, лежит в любой лаборатории сна и в обязательном порядке изучается всеми ассистентами. По указанным там правилам они раскладывают сигналы на небольшие отрезки и, основываясь на процентном соотношении разных мозговых волн, степени мышечного напряжения и силе и скорости движения глаз, относят их к одной из пяти возможных стадий сна или к состоянию бодрствования.

В результате расшифровки врачи или исследователи получают в свое распоряжение профиль сна, называемый также гипнограммой. Взглянув на него, непрофессионал никогда не догадается, какой адский труд за ним стоит. Однако альтернатив пока не существует. Сон — слишком сложное явление, более грубые упрощения, а тем более передача ответственности машинам, не удаются. «Все попытки написать компьютерную программу для расшифровки гипнограмм пока заканчивались полным провалом», — рассказывает Дитер Кунц, главный врач университетской психиатрической клиники Шарите при больнице св. Хедвиги в Берлине, лично участвовавший в работе комиссии по разработке автоматизированного измерения стадий сна. Ведь и разделение на 5 стадий само по себе является уже чрезмерным упрощением, оставляющим за бортом много существенной информации. «Через 20 лет сомнологи будут над нами смеяться, — говорит Кунц. — К этому времени ученые будут намного лучше знать, что в сне действительно важно».

Так что даже моя личная гипнограмма не даст мне ответов на все вопросы. Но за эту ночь я очень много думал о сне и его смысле. Я понял, что сомнологи и спустя 80 лет после первых открытий в этой науке остаются изобретательными умельцами и ловкачами, которые с помощью разнообразнейших уловок неутомимо пытаются выведать решение почти неразрешимой загадки. Ведь одно из основных свойств явления, которое они хотят изучить, — это его недоступность для сознания.

Кому не хотелось бы получить средство, позволяющее спать и бодрствовать, когда и сколько нам вздумается? Кто не мечтал о неограниченной работоспособности, позволяющей круглые сутки продуктивно работать или веселиться на празднике ночь напролет, не мучаясь к рассвету от непрерывной зевоты и свинцовой тяжести в ногах? И наоборот: кто не хотел бы в нужный момент в любом месте мгновенно засыпать — чтобы отключиться от мучительных мыслей, или ускользнуть от чудовищной скуки, или просто насладиться без угрызений совести прекрасным, освежающим состоянием сна?

С незапамятных времен человечество мечтает о том, чтобы подчинить себе сон и бодрствование. Эта мечта с глубокой древности вела к экспериментам с самыми разными веществами. В результате мы получили такие ужасные вещи, как кока-кола, придуманная для того, чтобы дольше не спать, или «усыпляющие компакт-диски» со странными еле слышными звуками, якобы убаюкивающими наш мозг до состояния дельта-сна. Изготовители пищевых добавок и фармакологическая индустрия постоянно открывают и разрабатывают все новые и новые, более или менее удачные рецепты для быстрого засыпания или поддержания активности. Во всем мире снотворные и тонизирующие средства — самые популярные медикаменты после болеутоляющих. Ни одно из них не удовлетворяет всем требованиям, и абсолютно у всех имеются побочные действия.

Поиск идеального тонизирующего или совершенного снотворного до сих пор напоминает стрельбу в потемках с весьма скромными результатами. Не приходится удивляться, что желание управлять бодрствованием и засыпанием остается одним из мощных стимулов исследования сна. Во главе угла стоит вопрос о том, как наш мозг вообще управляет сном и бодрствованием. Поэтому ученые давно уже пытаются отыскать в мозге контролирующий и регулирующий центр сна, который наподобие коммутатора собирает поступающие из тела сигналы, чтобы в нужный момент передвинуть рычаг на сон.

Если бы удалось отыскать такой центр, легко было бы выяснить, какие биологические молекулы его возбуждают или блокируют, какие проводящие пути соединяют его с другими мозговыми центрами и какие сигнальные вещества он выделяет, чтобы вызывать в организме сонливость или бодрость. Тогда нетрудно было бы, вероятно, и сознательно влиять на его деятельность. Появилось бы множество мишеней, на языке фармацевтов называемых «таргетами», куда могло бы нацелиться новое поколение более совершенных снотворных и тонизирующих препаратов. Мы перестали бы быть рабами непредсказуемой потребности в сне и могли в любой момент свободно выбирать между двумя состояниями сознания.

Но это в теории. Сегодня, 90 лет спустя после первых попыток отыскать центр сна в мозге, специалисты смотрят на вещи более трезво: «Единого центра сна, который можно было бы просто вырезать из мозга, не существует, — пишет берлинский сомнолог Дитер Кунц. — Все полученные на данный момент результаты указывают на многочисленные ареалы мозга, связанные в единую сеть». Работа ученых, прослеживающих эту сеть участок за участком, — особая глава в истории нейробиологии. Она включает интереснейшие повествования о необычных психических расстройствах и педантичные эксперименты множества исследователей.

В 1990 г. актеры Роберт де Ниро и Робин Уильямс снялись в голливудском фильме «Пробуждение», собравшем миллионную публику. Уильямс сыграл там, под именем доктора Сэйера, известного психиатра Оливера Сакса, который в своей книге «Пробуждения» рассказал историю, легшую в основу фильма и действительно произошедшую в конце 1960-х гг. В нью-йоркской больнице Маунт-Кармел под надзор Сакса попала странная группа из 80 пожилых пациентов, которые вот уже более 40 лет страдают от неизвестной болезни, пребывая в сумеречном состоянии, напоминающем аутизм или болезнь Паркинсона.

Пациенты словно заточены в непокорном им теле под властью злого духа. У них случаются припадки, во время которых они говорят измененными голосами, испытывают странные боли, страдают от тяжелых депрессий или на продолжительное время «замораживаются». Многие следуют навязчивым моделям поведения. Один из этих людей погружается в странный, гениально остроумный и называемый им самим «мыслительным расстройством» нереальный мир. Другой в невероятном темпе и неизменной последовательности непрерывно хватает себя за уши, нос и очки. Женщина считает букву Е на обложках книг и читает целые предложения от конца к началу. Некоторые пациенты утратили речь. Все они испытывают большие трудности в установлении контакта с окружающей средой. Почти у всех заметно повышена потребность в сне. Некоторые просто почти все время спят.

Уильямс, играющий Сакса, возвращает пациентов к реальности с помощью нового разработанного им лекарства Левадопа. Они почти забыли предшествующие десятилетия, зато хорошо помнят время до болезни. Один из пациентов вдруг начинает рисовать автомобили, какими они были 40 лет назад, как будто время для него остановилось в этом периоде. Все переживают великолепный период нормально функционирующего, бодрствующего сознания. «Я не могу без сильнейшего волнения вспоминать это время — оно было важнейшим, самым захватывающим как в моей жизни, так и в жизни пациентов. Все мы в больнице Маунт-Кармел были переполнены эмоциями, возбуждением, восторгом, почти благоговением», — пишет Сакс.

К сожалению, новое лекарство, предшественник нейромедиатора дофамина, используемого обычно для лечения болезни Паркинсона, действует лишь недолгое время, а его побочные действия становятся все более непредсказуемыми. В конце концов психиатр вынужден отменить препарат. «Пробуждение» несчастной кучки больных оказывается слишком кратким.

Пациенты Сакса были последними остававшимися в живых жертвами загадочной эпидемии, внезапно начавшейся в Европе зимой 1916—17 года, перекинувшейся затем на весь мир и унесшей в период после Первой мировой войны жизни 5 млн человек. В 1927 г. эпидемия внезапно прекратилась. Заболевшие погружались во внезапную апатию и страдали от высокой температуры, нарушений зрения и галлюцинаций. Затем болезнь переходила в хроническую форму, симптомы которой были настолько разнообразны, что врачи затруднялись поставить диагноз и предполагали горячку, полиомиелит, шизофрению, рассеянный склероз, болезнь Паркинсона, атипичное бешенство — все эти болезни будто бы вдруг появились в новом, заразном варианте.

Венский невролог барон Константин фон Экономо не желал верить в одновременное появление такого количества новых возбудителей. Он первым составил обобщающее описание болезни и обнаружил при этом важнейший общий для всех инфицированных признак: все они страдали серьезным расстройством сна. Больные спали слишком много. Примерно треть пациентов неделями, месяцами, а то и годами просыпалась лишь ненадолго для приема пищи и питья. Многие умирали, так и не проснувшись. Зато небольшая часть заболевших почти не могла спать. Такие люди чувствовали крайнюю усталость, однако засыпали лишь ненадолго, быстро просыпались и остаток дня уже не могли заснуть вновь.

Фон Экономо назвал эту болезнь летаргическим энцефалитом, что означает в переводе «воспаление мозга, погружающее в сон». Ее называют также «болезнь Экономо» или «европейская сонная болезнь». Возбудитель болезни, по всей вероятности вирус, так и не был обнаружен. Зато Экономо обнаружил нечто, до сих пор занимающее умы сомнологов. Он обследовал мозг скончавшихся от болезни пациентов и обнаружил общую для всех анатомическую особенность: на определенном участке промежуточного мозга у них наблюдалась массовое отмирание нервных клеток.

Этот участок мозга называется гипоталамусом, поскольку расположен под таламусом, зрительным бугром. Мы уперлись бы в него, если бы могли прямо вставить указательный палец в голову на уровне переносицы. Это один из важнейших мозговых центров, управляющих бессознательной вегетативной нервной системой; он регулирует, в частности, температуру тела, кровяное давление, аппетит, сексуальную потребность и жажду. Всего этого Экономо, разумеется, не знал. Однако он заподозрил, что здесь должен находиться центр, управляющий сном. Сегодня это кажется очевидным, учитывая другие функции этой области мозга.

Экономо пошел еще дальше. Он обнаружил, что у всех больных, имевших проблемы с засыпанием и продолжительным сном, были задеты лишь клетки переднего гипоталамуса. «Видимо, — заключил он, — эти клетки делают что-то, благодаря чему мы засыпаем». Тем самым Экономо стал одним из первых исследователей, понимавших сон как активный, управляемый мозгом процесс. Большая часть пациентов, которая спала слишком много, напротив, имела повреждения в заднем гипоталамусе, на границе между промежуточным и средним мозгом. «Вероятно, — писал Экономо, — именно здесь возникают или передаются возбуждающие сигналы, рождающие состояние бодрствования».

Насколько он был прав, специалисты убедились лишь в 1996 г., после публикации работы коллектива исследователей под руководством Клиффорда Сейпера из Гарвардского университета в Бостоне. Нейробиологи с помощью современных высокоспецифичных антител искали в мозге крыс особый белок, который содержат в большом количестве лишь клетки в состоянии повышенной активности. Всякий раз, как грызуны засыпали, этот FOS-протеин появлялся в основном в группе нервных клеток по имени ВЛПО (вентролатеральная преоптическая область) — именно там, где Экономо в свое время заподозрил центр сна. Напротив, когда крысы бодрствовали, эти клетки отдыхали. Очевидно, что какая-то связь между ВППГ и управлением сном действительно существует.

Далее Сейпер и его коллеги проследили, в какие части мозга ведут аксоны — отростки этих активных во сне клеток. Ученые хотели выяснить, какие области мозга находятся под непосредственным влиянием предполагаемого центра сна. Обнаружилось, что аксоны ведут вниз в средний мозг и далее к мосту мозга, как раз туда, где ряд ученых в прошлые годы обнаружил несколько областей, порождающих возбуждение и поддерживающих нас в состоянии бодрствования. Для того чтобы эти области могли удержать нас от засыпания, им, в свою очередь, необходимо иметь отростки, ведущие в задний гипоталамус, который, согласно исследованиям Экономо, был разрушен у большинства людей, страдавших сонной болезнью.

Сейпер и его коллеги сделали следующий вывод: клетки в передней части гипоталамуса представляют собой центр засыпания, который с помощью своих аксонов подавляет центры бодрствования в стволе мозга, включающем средний мозг и мост. Этот процесс в конечном счете приводит к засыпанию. «Возможно, это и есть ключ ко всему механизму, который через гипоталамус управляет состоянием сна и бодрствования».

Клиффорд Сейпер и многие другие нейробиологи продолжали исследования еще несколько лет, пока не удалось наконец создать обобщающую модель управления сном, которую Сейпер в 2005 г. опубликовал в научном журнале «Nature». Она представляет собой сеть из нескольких связанных между собой нервных узлов, взаимодействие которых определяет, спим мы или бодрствуем.

Единственное ответвление этой сети, ведущее в эволюционно более древние части мозга, — это центр сна ВЛПО с его длинными аксонами, обнаруженный Сейпером в 1996 г. в мозге крыс. Когда его клетки возбуждены, то есть когда мы спим, он блокирует активность двух параллельных ответвлений, поднимающихся от моста мозга через средний и промежуточный мозг к коре больших полушарий и поставляющих туда возбуждающие сигналы. Эта «система возбуждения» особенно активна, когда мы бодрствуем.

В сетевой модели отразились, разумеется, не только результаты Сей- пера и Экономо. Многие крупные исследователи мозга добавили важные элементы в разгадку головоломки. К примеру, бельгийский нейрофизиолог Фредерик Бремер еще до Второй мировой войны отделял у подопытных животных ствол мозга от больших полушарий, в результате чего они немедленно погружались в сон. Как у людей с европейской сонной болезнью, у этих животных отсутствовали возбуждающие сигналы из среднего мозга и моста. Бремер сделал из этого неверное заключение, что сон наступает лишь от того, что мозг в ситуации спокойствия и защищенности от внешнего мира получает от тела недостаточно сигналов для обработки.

Лишь швейцарский нейрофизиолог Вальтер Рудольф Гесс сумел окончательно доказать, что орган мышления активно погружает нас в сон. Он целенаправленно стимулировал мозг подопытных животных тонкими электродами и открыл таким образом, кроме многих других важных мозговых центров, вызывающий сон нервный узел в передней части гипоталамуса. При раздражении этого ареала животные немедленно погружались в сон. Гесс получил за свои основополагающие работы о функциональной организации промежуточного мозга и координации деятельности внутренних органов Нобелевскую премию по медицине 1949 г.

Вторую часть системы сон-бодрствование, возбуждающие центры в стволе мозга, открыли итальянский нейробиолог Джузеппе Моруцци и американец Хорас Мэгун. Они раздражали ствол мозга у спящих животных и обнаружили несколько скоплений нервных клеток, имевших общую особенность: при их стимуляции животные немедленно просыпались. Моруцци и Мэгун назвали эту область «ретикулярной формацией», то есть сетевым образованием.

В следующие годы совместными усилиями многих ученых был открыт еще ряд стимулирующих мозговых центров, способных поддерживать нас в состоянии бодрствования. Сейчас известно, что «система возбуждения» в сейперовской сети сон-бодрствование базируется на восьми нервных узлах, образующих две параллельных ветви, по которым волны возбуждения передаются в кору больших полушарий. Одна ветвь начинается в ретикулярной формации, другая — в так называемом синем (или голубоватом) пятне (Locus coeruleus). Находящиеся здесь клетки вырабатывают большую часть всего имеющегося в мозгу возбуждающего нейромедиатора норадреналина. Здесь возникают такие эмоции, как страх и паника, а также, видимо, значительная часть возбуждения, ответственного за наше бодрствование.

Третий ареал играет особую роль у людей, страдающих внезапными приступами сна — нарколепсией. Здесь, в боковом гипоталамусе, собрано несколько десятков тысяч нервных клеток, вырабатывающих нейромедиатор орексин, или гипокретин. Это вещество ученые выделили лишь в 1998 г. у страдающих нарколепсией собак[1]. Если орексина слишком мало или если не хватает соответствующих ему молекул-рецепторов, возникает редкостная болезнь, когда человек днем ни с того ни с его внезапно глубоко засыпает и так же быстро вновь пробуждается.

Эти симптомы лишний раз доказывают, как уязвима для помех наша сеть сон-бодрствование, стоит лишь немного вывести ее из равновесия. А главное — они наглядно демонстрируют, что произойдет, если переход от бодрствования ко сну осуществится внезапно, помимо непрерывного процесса постепенного утомления и нарастания глубины сна.

Дело в том, что сеть регуляции сна функционирует как клавишный переключатель, способный только включать или выключать — без всяких промежуточных возможностей. Это система, не знающая переходных фаз, устойчивая лишь в одном из двух крайних состояний. Самое важное здесь то, что центры засыпания и возбуждения взаимно блокируют друг друга. Как только одна из сторон получает преимущество, вся система моментально переходит в противоположное состояние. В том, чтобы она не переключалась поминутно туда-обратно, особую роль играет, судя по всему, нервный узел, производящий орексин. Он возбуждает все центры бодрствования, не подавляя при этом центр сна. Этот небольшой дисбаланс осложняет коммутатору переключение как раз настолько, чтобы мы относительно редко переходили от сна к бодрствованию и наоборот.

Для того чтобы нам удалось заснуть, система возбуждения (arousal-system) должна ослабнуть, а активность центра сна в то же время — усилиться. Этот процесс, протекающий обычно очень медленно, знаком нам как постепенно нарастающее утомление. В первой стадии сна переключатель на несколько мгновений зависает на переходе и несколько раз колеблется взад-вперед.

Словно стая птиц, в нескольких метрах над землей летят над долиной великолепные бабочки, умело направив по ветру оранжевые с черным крылья. И хотя удивительные создания размером с детскую ладошку держатся в воздухе почти неподвижно, рой проносится мимо со значительной скоростью. Мы уже потеряли бы их из виду, если бы время от времени то одна, то другая не взмахивала мощными крыльями. Это бабочки вида монарх, совершающие свое обычное путешествие длиной 3600 км из отдаленного уголка Северной Америки в горные леса Сьерра Мадре в Мексике. Здесь на небольшом пятачке ежегодно собираются в ноябре сотни миллионов этих прославленных путешественниц.

Удивительная игра природы. Но какое отношение она имеет к человеческому сну? Самое прямое. Не так давно ученые выяснили что бабочка-монарх никогда не отыскала бы пункт назначения без исключительно развитого чувства времени. Насекомые ориентируются по положению солнца, а его можно правильно истолковать лишь в том случае, если чувство времени постоянно подсказывает им, в какой стороне света находится сейчас согревающая нас звезда. Люди, конечно, тоже обладают такими внутренними часами. Это устройство на множестве уровней помогает телу приспособиться к постоянно повторяющейся смене дня и ночи. Одно из самых заметных проявлений работы внутренних часов — тот факт, что они диктуют нам, когда спать, а когда нет.

Наука о внутренних ритмах всех живых существ называется хронобиология. Она изучает приспособленность организмов к временам года, фазам луны, приливам и отливам, а также смене дня и ночи. Началом ее стал тот день в 1729 г., когда французский астроном Жан-Жак д’Орту де Майран впервые доказал существование внутренних часов. Он поставил растение-гелиотроп (мимозу) в темную комнату и убедился, что цветок и в отсутствие солнца продолжает закрываться вечером и раскрываться утром. Естествоиспытатели долго игнорировали этот и подобные результаты, пока примерно 50 лет назад широкий международный и междисциплинарный круг исследователей не объединился для создания хронобиологии как самостоятельной области науки. Зачинщиками были немецкие физиологи Юрген Ашофф и Эрвин Бюннинг, а также американец Колин Питтендрай. Они и по сей день считаются отцами хронобиологии.

В середине 1960-х гг. под руководством Ашоффа в баварском местечке Андекс был оборудован бункер. Две комнаты без окон, часов, телефона, отгороженные от внешнего мира стенами метровой толщины и двойными звуконепроницаемыми дверями, служили особой цели: не дать находящимся там людям возможности определить время суток. В «андекском бункере» неделями жили добровольцы, согласившиеся участвовать в опыте. Вскоре стало ясно: у человека тоже есть биологические часы, он способен обходиться без будильника, солнечного восхода и утреннего запаха кофе. Предоставленные самим себе, эти часы, как правило, идут несколько замедленно, так что обитатели бункера ложились спать с промежутками в 24–26 ч. В обычной жизни главный фактор, постоянно поправляющий биологические часы и обеспечивающий их точную работу, — дневной свет.

С тех пор наука узнала очень много о природных часах. Ими обладают почти все живые существа, даже бактерии, существующие уже 3,5 млрд лет. И отмеряют эти часы не только сутки: 90-минутные циклы сна определяют наступление БС-фаз. Внутренний календарь решает, когда цвести цветам, отправляться в путь перелетным птицам и заводить потомство овцам. Часы, отмеряющие время прилива и отлива, помогают крабам вовремя укрыться от набегающих волн. Благодаря лунным часам калифорнийская рыба атерина-грунион отмеряет почти двухнедельные промежутки между самыми сильными приливами, чтобы закопать свою икру в прибрежном песке в момент наивысшего подъема воды.

Журнал «Science» целых три раза — в 1998, 2002 и 2005 гг. — отмечал хронобиологические эксперименты в списке десяти наиболее важных исследовательских достижений года. Мало какая научная область может похвастаться таким всплеском интереса, и это не удивительно: современное общество нуждается в хронобиологии. Электрический свет, дальние путешествия и работа в несколько смен уводят жизнь все дальше от гармонии с естественным суточным и годичным циклом. Люди сами лишают себя доступа к природному ритму. Специалисты по молекулярной биологии расшифровали элементы, обеспечивающие биологическое измерение времени. Хронобиологи выяснили, как функционируют внутренние часы, как они устанавливаются и сообщаются с телом. Выяснилось, что высшие организмы, в том числе человек, имеют встроенные природные часы в каждой клетке тела, что существуют биологические часы органов, мышц и обмена веществ и что все они связаны между собой в сложнейший механизм ощущения времени.

«У млекопитающих гораздо больше свойств, контролируемых биологическими часами, чем кажется на первый взгляд», — пишет американский специалист по хроногенетике Джей Данлэп. Многоклеточные организмы — это «целые часовые магазины». Природа в ходе эволюции вырабатывала независимые друг от друга часы «не один раз, но и не десятки». За последние годы стало ясно, что почти все биологические часы действуют сходным образом и что даже мышь и плодовая мушка дрозофила, чьи филогенетические ряды отстоят друг от друга на сотни миллионов лет, имеют ряд сходных генов, связанных с природными часами.

Главная деталь всех биологических часов — маятник в генах, раскачивающийся уже на уровне каждой отдельной клетки. Эти часовые гены называют «clock» или «period». Они содержат планы выработки различных белков, которые периодически подавляют собственное производство. В какой-то момент количество того или иного белка перешагивает за максимум. С этого момента его концентрация начинает снижаться, пока не будет снята блокировка со стороны соответствующего часового гена и движение маятника не начнется сначала.

Природа оснастила этот основной принцип множеством мелких деталей и осуществила с совершенным искусством. Например, ритмически активным клеткам удается непрерывно и со строгой периодичностью повышать и понижать количество своих часовых белков. Сигналы извне, например дневной свет, влияют на активность генов и тем самым переставляют часы. Концентрация часовых белков задает ритм, как это делает раскачивание механического маятника в стенных часах. Но часовые гены влияют также на считывание других генов, продукты которых в результате колеблются в том же ритме: эти белки, как биологические часовые стрелки, сообщают телу сигналы времени и помогают координации с хронометрами во внутренних органах.

«Биохимия всех клеток тела полностью подчиняется ясной суточной структуре», — уверен Тиль Рённеберг, первый в Германии профессор хронобиологии, работающий в Мюнхенском университете. Следовательно, дух и плоть не во всякое время работают с равной эффективностью: краткосрочная память лучше всего функционирует с утра, долгосрочная — вскоре после полудня. Сложные задачи лучше всего решаются незадолго до полудня. Мышечная сила, выносливость и кровообращение достигают пика ранним вечером. Однако к этим данным нужно относиться с осторожностью: с хронобиологической точки зрения все люди устроены по-разному.

«Поскольку внутренние часы управляются генами, темп их хода в основном передается по наследству. Каждый человек следует собственному индивидуальному ритму», — пишет Рённеберг. Люди, живущие ночной жизнью, ложатся спать в тот момент, когда любители рано вставать уже просыпаются для следующего дня. Естественно, моменты подъема и понижения активности приходятся у этих групп на разное время. Голландский биолог Барбара Бимане обнаружила даже, что подопытные животные всегда лучше всего помнят событие из недавнего прошлого в то время суток, когда оно впервые произошло: «С точки зрения адаптации имеет смысл использовать сегодняшний опыт как временную ориентировку на завтра», — поясняет она.

Многочисленные биологические хронометры в нашем теле управляются центральными часами в мозге, находящимися в гипоталамусе, в непосредственной близости к основной части системы регуляции сна. Там в так называемых супрахиазматических ядрах (СХЯ) залегают 20 000 плотно прилегающих друг к другу нейронов, которые разными путями задают ритм всем органам и в то же время обеспечивают синхронность работы биологических часов со сменой дня и ночи во внешнем мире. Для этого у нас в глазах есть специальные датчики света, которые не воспринимают изображение, а только замеряют освещенность и непосредственно передают эту информацию центральным часам в мозге.

Не случайно Ашофф и его коллеги при экспериментах в бункере прежде всего отмечали время, когда испытуемые засыпали и просыпались. Цикл сна и бодрствования — наиболее ощутимый для нас самих из всех наших биологических ритмов; его, разумеется, легче всего наблюдать. Всякий, кому случалось совершать дальние перелеты с большой разницей во времени в начальном и конечном пункте, знает, что это такое — вынужденно бодрствовать в тот момент, когда внутренние биологические часы показывают время сна, и наоборот — как трудно заснуть, если наше тело считает, что сейчас на дворе белый день. Очевидно, датчики времени промежуточного мозга с регулярными промежутками посылают сигналы в наши центры возбуждения и засыпания, так что мы примерно каждые 24 ч в одно и то же время ощущаем потребность в сне. Тем самым природа вот уже миллионы лет заботится о том, чтобы мы, как и наши предки, спали главным образом тогда, когда меньше всего надежды отыскать пропитание, то есть ночью.

Один из часовых нейромедиаторов засыпания обнаружил молодой берлинский биохимик Ахим Крамер, после защиты диссертации работавший некоторое время в США, в Гарвардской школе медицины в Бостоне. Он исследовал всевозможные молекулы, вырабатываемые нейронами центральных часов у хомяков, и проверял, оказывают ли они влияние на суточный ритм животных. В 2001 г. ему удалось наконец найти искомое: стоило впрыснуть в промежуточный мозг хомяков одно из тридцати двух исследованных им веществ, под названием «ТГФ-альфа», как эти активные по ночам зверюшки начинали вести себя ночью, как днем. Они немедленно прекращали свою обычную в это время непрерывную беготню и сидели смирно до тех пор, пока действие инъекции не прекращалось.

Дальнейшие исследования вписывались в эту картину. Клетки СХЯ вырабатывают сигнальное вещество главным образом днем. В одном из центров возбуждения в мозге хомяков находятся клетки, чувствительные к ТГФ-альфа. Видимо, именно эти рецепторы отвечают за сон грызунов, подавляя их систему возбуждения. Во всяком случае, вещество, активирующее те же рецепторы, также заставляет животных прекратить беготню. А мыши с модифицированными генами, у которых этот рецептор поврежден, проявляют гиперактивность.

Судя по всему, наши внутренние часы вырабатывают блокаторы возбуждения главным образом ночью, посылая тем самым важный сигнал наступления усталости. Это звучит банально, но в прошлом столетии ученым пришлось еще доказывать, что мы действительно засыпаем ночью несравненно легче, чем днем. Широкую известность получил так называемый эксперимент 7/13 израильского сомнолога Перетца Лави: он заставлял людей на протяжении целых суток 7 мин пытаться заснуть, а 13 мин быть активными. При этом Лави отмечал, в какое время подопытным чаще всего удавалось заснуть.

Если бы внутренние часы никак не влияли на сон, люди могли бы с равной частотой засыпать или не засыпать в любое время суток. На самом же деле в результате эксперимента получился график, удивительно напоминающий статистику несчастных случаев на дорогах. Между 14 и 16 часами подопытные постоянно засыпали во время семиминутных пауз, а между 22 и 7 часами это происходило почти всегда. Следовательно, поздно ночью и после обеда наблюдалась особенная склонность ко сну — как раз в это время происходит наибольшее число несчастных случаев.

Ночью экспериментатору с большим трудом удавалось добиться от людей бодрствования между промежутками сна. Однако гораздо больше ученых удивило другое: в определенное время суток подопытные не засыпали почти никогда. Для многих это было время между 20 и 22 часами. В эти «запретные для сна зоны», как выразился Лави, биологические часы, видимо, стоят на отметке «бодрствование», независимо от того, насколько человек устал.

Очевидно, внутренние часы занимаются не только тем, что в определенное время посылают сигналы усталости. В другое время они активно поддерживают нас в состоянии бодрствования. К примеру, утром биологический датчик времени взбадривает нас даже в том случае, если мы перед этим не спали. Каждый, кому случалось проводить бессонную ночь, может вспомнить, что страшная сонливость, почти необоримая посреди ночи, с приближением нового дня отступает. Даже совсем не выспавшись, мы снова становимся внимательнее, работоспособнее, сосредоточеннее, а настроение улучшается.

Однако за этим, обычно к полудню, а самое позднее к вечеру, следует неприятное «пробуждение»: как только тело немного снижает свою активность, на невыспавшегося человека нападает неодолимая потребность в сне. Видимо, организму необходимо что-то добрать, и внутренние часы сообщают нам, когда это лучше всего сделать. Следовательно, кроме хронобиологического влияния на нашу потребность в сне существует и вторая составляющая, которая заставляет нас ощущать тем большую усталость, чем дольше мы не спали. Это так называемый гомеостатический фактор, стремящийся поддерживать потребность в сне по возможности на одном уровне.

Сам по себе данный процесс функционирует совершенно так же, как термостат, поддерживающий в холодильнике постоянную заданную температуру. Чем дольше мы бодрствуем, тем с большей силой центр засыпания испытывает потребность переключить коммутатор на сон. Чем дольше мы спим, тем меньше потребность в сне, так что в какой-то момент мы окончательно «выспались» и просыпаемся. «Гомеостатический процесс — функция от продолжительности предшествующего бодрствования», — пояснил мне заведующий отделением психофармакологии и сомнологии Цюрихского университета Александр Борбели во время нашей беседы весной 2006 г.

Не приходится сомневаться, что Борбели знает, о чем говорит: ведь не кто иной, как он разработал в 1982 г. так называемую двухфакторную модель регуляции сна. Согласно этой модели, наша потребность в сне в определенный момент времени есть результат взаимодействия хронобиологических и гомеостатических факторов. Эти компоненты ученый назвал процессом S и процессом С. Процесс S — это гомеостатическая составляющая потребности в сне, а процесс С — влияние внутренних часов, главная задача которых — оставить для долгого сна именно ночь. Когда исследователи удаляли у подопытных животных центральные внутренние часы и тем самым прекращали процесс С, зверьки начинали засыпать на короткое время независимо от времени суток и так же быстро просыпаться.

«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[2]», 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.

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.

Если человек, к примеру, из-за ночной смены заснул с 12-часовым опозданием, он нередко просыпается уже через 3 ч, поскольку порог пробуждения в это время достигает минимума. С точки зрения сомнолога, было бы правильнее не ложиться еще часа 3, постараться с утра заняться какими-нибудь важными делами и уснуть лишь во второй половине дня. Тогда человек засыпает в момент понижения порога пробуждения, продлевает тем самым продолжительность сна и дает своему организму возможность максимально понизить таинственный компонент S; результат — однодневная терапия сном, заканчивающаяся посередине ночи.

Двухфакторная модель объясняет также многие проблемы с засыпанием: если накануне мы встали очень поздно или хорошо поспали после обеда, фактор S не достигает к вечеру своих обычных высоких значений. Это может вызвать проблемы с засыпанием в обычное время, поскольку потребность в сне недостаточно высока. В таком случае имеет смысл лечь попозже. Случается наоборот: мы засыпаем уже к 8 ч вечера, потому что в последние ночи нам не удавалось выспаться или приходилось ложиться слишком поздно. Гомеостатическая компонента регуляции сна при этом достигает настолько высоких значений, что мы испытываем огромную потребность в сне в такое время, когда сигнал сонливости от наших внутренних часов еще не слишком силен.

Однако в модели Борбели не предусмотрена наша склонность к послеобеденному сну. По мнению самого исследователя, ее нетрудно туда включить, если дополнить хронобиологический фактор слабой компонентой, колеблющейся в 12-часовом ритме. Тогда и в послеобеденное время потребность в сне должна немного подниматься. Однако сложные эксперименты, проводившиеся исследователями биоритмов для того, чтобы проанализировать по отдельности различные процессы в нашем теле, управляемые внутренними часами, показали, что цикл сна-бодрствования, возможно, не имеет отношения к послеобеденной сонливости.

«Это ничего не доказывает», — говорит Борбели, по-прежнему убежденный в биологическом значении послеобеденного сна. Поскольку бесчисленные суточные ритмы разных органов и системы обмена веществ

взаимно влияют друг на друга, очень вероятно, что наше утомление в послеобеденное время связано с другими процессами, управляемыми внутриклеточными биологическими часами. «Нередко это влияние пищеварения» — считает исследователь. Особенный голод в середине дня и использование значительной части энергии на пищеварение — также результат работы биологических часов.

Во всяком случае, тут замешаны и другие внутренние часы. Если цикл сна-бодрствования представляет собой так называемый циркадный ритм, который повышается и понижается примерно раз в сутки, наша склонность к отдыху или активной деятельности испытывает еще и влияние так называемых ультрадианных ритмов. Их маятник колеблется быстрее, чем у основных часов, и в течение суток они несколько раз достигают максимума и минимума. Например, кровяное давление понижается дважды в течение суток: один раз в середине ночи — до очень низкого уровня, второй раз, значительно менее сильно, ко времени послеобеденной сиесты. И если мы вообще недостаточно выспались, то этого дополнительного понижения работоспособности может оказаться достаточно, чтобы вызвать прилив сонливости. Самое разумное в таком случае — немного поспать. Это повышает работоспособность и помогает минимизировать дефицит сна.

Кроме измеряемого по высоте кровяного давления 12-часового ритма активности кровообращения, для сна особенно важны еще два ультрадианных ритма: 90-минутный ритм циклов сна и примерно 4-часовой ритм активности и покоя, которому следует, например, чувство голода. Оба ритма накладываются друг на друга и вызывают колебания суточного ритма.

В конечном счете на то, заснем ли мы и когда, влияет сумма множества ритмов. Но при нормальных условиях ультрадианные циклы большого значения не имеют. Совсем иначе обстоит дело в исключительных ситуациях: если человек болен и не встает с постели, если он очень стар или, напротив, живет всего несколько месяцев, он нередко спит кроме ночного времени еще трижды за день. Причина — в 4-часовом ритме. Особенно наглядно он проявляется в экспериментах, где людей заставляли 32 часа лежать в кровати, ничего не делая. Подопытные быстро впадали в 4-часовой график сна.

Похоже на то, что самое естественное для человека — каждые 4 ч спать около 90 мин. И, может быть, мы так бы и делали, если бы не было дней и ночей, шумного периода бурной социальной жизни и фазы всеобщего ночного покоя, а также центральных внутренних часов, отмеряющих сутки и доминирующих над всеми прочими ритмами.

Как различные циклы активности пересекаются друг с другом и что происходит при бездействии суточных часов, хорошо видно на примере развития сна у маленьких детей. В начале господствуют ультрадианные ритмы: новорожденные практически не различают день и ночь. Они засыпают примерно каждые 4 ч, то есть круглосуточно по 6 раз. Каждый из этих отрезков включает один или несколько циклов сна по 50–60 мин. Поэтому по ночам младенцы с утомительной для родителей регулярностью просыпаются каждые 3–4 ч.

Чем старше становится ребенок, тем большее значение приобретает суточный ритм. Младенцы уже в возрасте нескольких месяцев спят иногда всю ночь, но это пока не мешает им засыпать еще три раза в день. Спустя еще некоторое время продолжительность их сна в целом уменьшается, а значимость суточного ритма увеличивается. Теперь дети засыпают днем только два раза, позже — один, а спустя несколько лет и вовсе отказываются от дневного сна.

Родителям, а также всем страдающим от бессонницы прежде всего нужно знать, что все люди ввиду колебаний циклов активности не всегда с одинаковой легкостью могут заснуть в одно и то же время. Вместо этого через регулярные промежутки времени открываются так называемые входы сна, когда потребность в нем особенно высока. Если ими не воспользоваться, нередко приходится ждать следующего цикла, чтобы уснуть. Дети, пропустившие правильный момент для засыпания, часто снова приходят в состояние повышенной активности. Родители должны сохранять спокойствие, поиграть с ними еще немного и постараться не пропустить следующее окошко засыпания, открывающееся обычно примерно час спустя после обычного времени. Взрослым в аналогичной ситуации придется потерпеть подольше, поскольку их цикл сна продолжается 90 мин.

Заснем ли в данный момент мы или наши дети, зависит не только от этой выраженной с разной силой у разных возрастов хронобиологической компоненты, но и от фактора S и состояния центров возбуждения в мозге. В зависимости от того, как долго мы спали в последний раз, сколько времени уже бодрствуем, возбуждены или спокойны, мы с большим или меньшим успехом входим через одни широко распахнутые ворота сна, которые открывают для нас в течение суток внутренние часы. Маленьким детям это удается еще до полудня, многим взрослым — после обеда и почти всем — ночью.

Засыпание — это долгий, последовательный и, к сожалению, довольно сложный — а значит, склонный к нарушениям — процесс. Начинается он с того, что ближе к ночи мы устаем, потому что факторы С и S одновременно повышаются или, другими словами, потому что мы уже продолжительное время на ногах и наши внутренние часы подают сигнал, что пора ложиться спать.

Однако это далеко не все. Наши клетки и органы чувствуют приближение времени сна намного раньше, чем мы сами. Мы и не замечаем, что еще за несколько часов встроенные в них часы начинают готовить тело к путешествию в царство ночи. Но это не означает, что мы можем слепо положиться на биологическую систему: необходимо расслабиться и мысленно завершить дела дня, чтобы центры возбуждения в стволе мозга постепенно успокоились. Не следует в это время пить возбуждающий кофе, а также слишком много или слишком поздно есть. Кроме того, незадолго до отхода ко сну не стоит заниматься слишком напряженной работой, смотреть слишком захватывающие фильмы, принимать слишком холодную или слишком горячую ванну или напряженно заниматься спортом.

После выполнения всех этих условий нам остается только лечь в постель, может быть, немного почитать или помечтать — и тогда, когда мы погасим свет, у здоровых людей пройдет не более четверти часа до первого переключения внутреннего коммутатора на сон.

Учитывая, сколько требований нужно соблюсти, не приходится удивляться, что многим людям не удается быстро и вовремя уснуть. Курт Крейхи знаком с этой проблемой как нельзя лучше. Доброжелательный, спортивного вида человек с уютной бородой работает в том самом институте, где я провел первую свою ночь в лаборатории сна. Уже многие годы он наблюдает в Базельском центре хронобиологии за тем, как наш организм постепенно переходит от бодрствования ко сну, а затем обратно к бодрствованию.

В начале цепи сигналов засыпания стоит ночной гормон мелатонин, поясняет Крейхи. Он вырабатывается шишковидной железой в задней части мозга и поступает в организм по команде наших внутренних часов, главным образом, в темноте. Его появление в крови — один из важнейших сигналов для организма, что пора постепенно переходить ко сну. У человека возникает ощущение сонливости, сердцебиение замедляется.

Важнейший ответ организма на мелатонин и в то же время решающий сигнал для остальных органов о том, что пришло время готовиться ко сну, — это резкое расширение кровеносных сосудов в руках и ногах. «Примерно за 2 ч до засыпания уровень мелатонина резко повышается, а температура тела в то же время понижается в виду сильного оттока крови к конечностям», — говорит Крейхи. Протекая по рукам и ногам, наш «сок жизни» охлаждается. И хотя конечности от этого немного разогреваются, более существенная температура тела, поддержание которой в течение дня требует от организма больших затрат энергии, понижается довольно значительно, порой на целых полтора градуса. «Когда мы спим, тело отказывается от обычного разделения на ядро и оболочку», — говорит Крейхи. В течение дня это разделение предохраняет нас от потерь тепла и энергии, но во сне оно не нужно, поскольку весь тепловой режим переходит на более низкий уровень.

Почти десять лет назад швейцарский ученый и его коллеги решили выяснить, что является для нашего тела решающим сигналом к погружению в сон. Они искали физиологический параметр, измерение которого позволяет предсказать с наибольшей вероятностью, когда подопытный на самом деле уснет. Что это может быть: повышение уровня мелатонина, понижение температуры тела и частоты пульса или нарастающее ощущение сонливости?

Ко всеобщему удивлению, победила разница температуры между конечностями и корпусом. Чем эта разница меньше, тем прохладнее в данный момент тело и тем лучше оно способно заснуть. Следовательно, для бодрствования человека решающую роль играет распределение температуры тела. Если мы активно бодрствуем, то корпус и голова хорошо снабжаются кровью и разогреваются как минимум до 37 °C. Температура конечностей, напротив, заметно ниже. «Вечером, когда нарастает сонливость, внутренние часы запускают терморегулирующую систему расширения сосудов, и вскоре температура тела понижается», — так описывает Крейхи удивительно простой механизм, отменяющий разделение тела на центр и периферию — корпус и конечности. Мы засыпаем и получаем возможность регенерации.

В таком случае настоящим сигналом ко сну нужно считать не мелатонин, а наступающее к вечеру внутреннее охлаждение. С учетом этого становится понятно, почему существует столько домашних средств для засыпания и почему они на многих людей действительно действуют: попеременный горячий и холодный душ, шерстяные носки, иногда откинутое, а иногда, наоборот, очень теплое одеяло, грелка на живот, упражнения на расслабление и даже многие растительные и химические снотворные прямо или косвенно способствуют лучшему кровоснабжению конечностей, что и помогает телу погрузиться в сон.

Чтобы проверить эффективность народных средств, Крейхи предлагал испытуемым ложиться спать в так называемых «кнейповых» носках[3]. Холодные мокрые носки обеспечивали повышенный приток крови к ногам и в то же время ее дополнительное охлаждение — и испытуемые действительно засыпали быстрее обычного. И хотя на первый взгляд это звучит противоречием, по тому же принципу помогают и сухие шерстяные носки, которые многие люди считают лучшим средством от бессонницы. В обоих случаях эффект связан с дополнительным приливом крови к ногам.

Еще одно явление из повседневного опыта прекрасно согласуется с базельской моделью засыпания: напряженные размышления по вечерам или слишком позднее прекращение работы также часто мешают нам заснуть не только потому, что активируют центры возбуждения в мозговой сети регуляции сна и бодрствования, но и потому, что поддерживают высокий уровень в крови гормонов стресса, что препятствует оттоку крови к конечностям.

Крейхи обследовал также людей с нарушениями кровообращения в конечностях, «тех, у кого вечно холодные руки». Разумеется, оказалось, что они особенно часто страдают бессонницей. Участники его опытов должны были за 30 мин до сна принимать холодную, нейтральную или теплую ванну. «От теплой ванны тело нагревается, а после этого быстро охлаждается», — поясняет швейцарский ученый. В большинстве случаев, по его наблюдениям, это помогает уснуть.

Если мне снова придется оказаться в базельской лаборатории сна, я уже знаю, как сократить бесконечные 17 мин в начале пробной ночи. Хотя, говорят, любой человек во второй раз засыпает там лучше, чем в первый, я все же сперва приму горячую ванну, потом надену влажные носки и постараюсь как можно меньше думать о том, как трудно будет заснуть в предстоящую ночь.

Когда пионеры сомнологии открыли структуру сна и тем самым доказали, что это активный, управляемый и строго регулируемый мозгом процесс, смолкли голоса, долгое время утверждавшие, что ночное «бессознательное состояние» служит исключительно для того, чтобы живое существо получило покой и передышку. Сегодня все согласны, что происходящее во сне этим далеко не исчерпывается. Но зачем нашему организму все эти сложные ритмизованные изменения, эти систематически повторяющиеся фазы пониженной или повышенной активности мозга и других органов? Бессмысленная игра природы?

Вряд ли. Не только человек, но и все млекопитающие и птицы переходят от глубокого сна к легкому и к БС. А эволюция не оставила животным ничего лишнего. Поэтому вот уже не одно десятилетие сомнологи трудятся над выявлением многочисленных и разнообразных задач сна. Они задаются вопросом: почему мозг во сне отгораживается от внешнего мира? И почему спящий организм лучше всего справляется со своей работой путем смены нескольких циклически следующих друг за другом состояний.

«Сон — это не покой, это другое бодрствование», — подводит итог сомнолог из Регенсбурга Юрген Цулли. Во сне практически не экономится энергия. Проспав 8 ч, мы тратим всего на 50 килокалорий меньше, чем после такого же времени бодрствования. «Это примерно то количество калорий, какое мы получаем от куска хлеба».

Больше всего во время сна трудится мозг, но и телу работы хватает: во время БС активизируется не только орган мышления, но и бессознательная вегетативная нервная система, регулирующая активность внутренних органов. Пульс убыстряется, дыхание становится чаще, кровяное давление повышается. Одно из наиболее заметных следствий — повышенное кровоснабжение пениса или влагалища. У мужчин происходят ночные эрекции, у женщин набухает клитор.

Многие ученые полагают, что главная задача периодов БС — подготовка следующих за ними фаз бодрствования, когда мы проверяем, все ли вокруг нас в порядке. За это предположение говорит тот факт, что фазы движения глаз становятся все продолжительнее в преддверии окончательного пробуждения. Однако большинство исследователей сегодня не верит, что в этом может заключаться весь смысл столь сложной системы. Их теория такова: чем бы в точности ни занимались нервные клетки мозга во время БС, эта их деятельность, судя по всему, помогает расширению существующих и созданию новых сетей, то есть обучению. Не в последнюю очередь поэтому наши сновидения во время фаз БС достигают такой интенсивности, и именно поэтому дети нуждаются в гораздо большем количестве парадоксального сна, чем взрослые.

Однако и в периоды легкого и глубокого сна перед нашими органами стоят биологически осмысленные задачи. Постепенно ученые открывают происходящие повсюду в теле процессы, которые систематически изменяются в течение ночи. Многие из них управляются внутренними часами. Эта система измерения времени активизирует некоторые процессы, видимо, особенно важные для сна, и подавляет другие, которые, очевидно, нужнее нам в состоянии дневной активности.

Хронобиологам особенно бросились в глаза три поддающихся измерению фактора, поскольку они следуют физиологическому суточному ритму отчетливее, чем остальные сигналы нашего тела: это подъемы и понижения уровня ночного гормона мелатонина и гормона стресса кортизола, а также колебания температуры тела.

В течение ночи медиатор сна мелатонин продолжает свой начавшийся незадолго до появления вечерней усталости подъем. Пока его уровень непрерывно подымается, температура тела продолжает понижаться. Лишь к середине сна, когда максимума достигает хронобиологическая составляющая сонливости, оба эти процесса переходят в свою противоположность. В этот момент мы больше всего настроены на сон: уровень в крови активизирующего гормона стресса кортизола минимален, работоспособность тела достигает абсолютного суточного минимума. Температура тела у многих людей в это время не превышает 36 °C. Если мы не находимся в фазе БС, то пульс и кровяное давление сейчас настолько низкие, что мы крайне медленно приходим в себя, если нас в такой момент разбудить. А если мы все же проснемся, то, скорее всего, будем мерзнуть.

Ночное понижение работоспособности является проблемой для тех людей, которым приходится бодрствовать ночь напролет, например из-за работы в ночную смену или из-за того, что они очень неразумно решили уже с вечера выехать в отпуск на собственной машине. Когда внутренние часы показывают время сна, сообразительность и способность принимать решения у нас минимальны, а замедленность реакции — максимальна. Это приводит к увеличению числа дорожно-транспортных происшествий и несчастных случаев на работе. Не случайно такие катастрофы, как крушение нефтяного танкера «Эксон Вальдес» у побережья Аляски или аварии атомных реакторов в Чернобыле и Гаррисбурге, связаны с ошибочными решениями персонала, принимавшимися посреди ночи, в моменты, близкие к абсолютному минимуму работоспособности.

Уровень мелатонина в это время максимально высок. Из-за этого нам не только с особенной силой хочется спать, но и настроение значительно хуже, чем обычно, вероятно, потому, что шишковидная железа растрачивает для производства мелатонина «гормон счастья» серотонин. Дело в том, что мелатонин является производным серотонина, и поэтому в моменты высокой потребности организма в гормоне сна в наших нервных клетках слишком мало серотонина, чтобы обеспечить хорошее настроение и оптимистический взгляд на жизнь.

Если мы сейчас проснемся и некстати примемся думать о каком-нибудь важном событии минувшего или предстоящего дня, то мы будем чувствовать себя отвратительно и с трудом сумеем взглянуть на вещи позитивно. Каждый знает, что ночные размышления редко помогают найти выход из трудного положения. Более того, сомнительные соображения нашего одурманенного мелатонином, склонного к мрачным мыслям мозга вызывают неприятный стресс, так что возвращение ко сну часто затягивается до бесконечности.

Поэтому врачи прежде всего объясняют людям, страдающим от бессонницы, эти естественные взаимосвязи. Часто человеку бывает достаточно знать, что ночная тоска имеет физиологическую причину и пройдет сама собой через несколько часов, когда первые лучи солнца прогонят из крови последние остатки боящегося света мелатонина, а уровень серотонина повысится. Во всяком случае, поговорка «с утра жизнь веселее» («утро вечера мудренее») поздней ночью верна абсолютно.

После 4–5 ч ночи организм постепенно начинает подготовку к следующему дню. Центр времени в супрахиазматических ядрах для начала дает окружающим его нервным клеткам сигнал выделять гормон, стимулирующий секрецию кортикотропина (так называемый кортиколиберин или кортикотропин-рилизинг-гормон). Этот гормон побуждает расположенную посреди мозга на высоте носа железу под названием гипофиз, или нижний мозговой придаток, вбрасывать в кровь вещество под названием адренокортикотропин. Дойдя с кровотоком до коры надпочечников, кортикотропин вызывает секрецию кортизола. Одновременно надпочечники выделяют и другие так называемые гормоны стресса, в частности адреналин. Все эти сигнальные вещества, или нейромедиаторы, приводят организм в полную готовность к активной деятельности.

В последние два часа перед пробуждением выработка кортизола резко увеличивается и к моменту, когда мы просыпаемся, достигает суточного максимума. Это определяет переключение с ночной программы сна на дневную программу активной деятельности, усвоения информации и добывания пищи. Гормоны стресса убыстряют кровообращение, усиливая кровоснабжение мышц, вызывают в печени выработку сахара как легко доступного горючего, замедляют работу иммунной системы, повышают температуру тела, частоту сердечных сокращений и кровяное давление.

Коллектив биологов под руководством Яна Борна в Любеке наглядно показал в 1999 г., почему ученые называют утренний максимальный уровень кортизола утром «биохимическим будильником». В ходе эксперимента испытуемым иногда сообщали перед засыпанием, что их разбудят в 6 ч утра, а иногда, что в 9. На самом деле людей, ожидавших пробуждения в 9, тоже будили в 6. «У тех подопытных, которые ожидали, что их разбудят в 6, наблюдался в последний час перед пробуждением значительно более высокий уровень адренокортикотропина, чем у тех, кого будили неожиданно», — рассказывает Борн.

Очевидно, мы бессознательно влияем на время выброса гормонов и таким образом сами управляем временем пробуждения. Поэтому люди, утверждающие, что могут проснуться в назначенный час без будильника, говорят правду.

Самое неприятное, на мой взгляд, что могло со мной случится в ту ночь в базельской лаборатории сна, — это необходимость среди ночи разбираться в путанице проводов, чтобы достать из-под кровати ночной горшок. Однако заранее было понятно, что такое развитие событий маловероятно. Когда мозг переключается на сон, он принимает множество мер к тому, чтобы организм не мешал самому себе. В частности, мозг активирует сигнальные вещества, благодаря которым мочевой пузырь во сне наполняется намного медленнее, чем во время бодрствования.

В 1957 г. хронобиологи доказали, что эта функция обеспечивается не внутренними часами, а самим сном. Несколько участников эксперимента в период полярного дня провели неделю на Шпицбергене. При этом их наручные часы были без их ведома настроены так, что сутки продолжались 27 ч. Ритм сна и бодрствования подопытных поразительно быстро настроился на эту периодичность. Зато циклы мелатонина, кортизола и колебаний температуры тела упорно продолжали следовать 24-часовым суткам внутренних часов.

Так было доказано то, что знакомо многим по опыту дальних поездок: ритм сна сравнительно легко приспосабливается к новому времени, зато остальные функции тела заметно отстают. Поэтому после перелетов в дальний часовой пояс мы чувствуем себя порой отвратительно без всякой видимой причины, несмотря на нормальный ночной сон. Кроме того, эксперимент показал, что многие процессы в организме, подчиняющиеся суточному ритму, зависят не от внутренних часов, а от состояния сна или бодрствования: подопытные испытывали потребность опорожнить мочевой пузырь сразу после пробуждения, то есть через 27, а не через 24 ч, как должен был бы предписывать их биологический датчик времени.

Уже непосредственно перед засыпанием мозг начинает целенаправленно модифицировать некоторые физиологические процессы. Переключившись на состояние сна, он не только замедляет выработку мочи, но и понижает восприимчивость к боли от ранений и надавливания. Это позволяет нам лежать на поврежденных местах. Напротив, глубинная боль, например зубная, к ночи особенно усиливается, мешая уснуть. Легко может случиться, что из-за нее мы проведем бессонное время.

Ночью снижается и аппетит. Бессознательно работающая во сне часть мозга понижает уровень вызывающего голод гормона грелина, зато усиливает выработку лептина, ограничивающего аппетит. Сейчас мы должны спать, а не есть. Поэтому современные книги о диете, рекомендующие для сбрасывания веса больше спать, не так уж не правы: американские сомнологи доказали за последние годы, что хронические нарушения сна действительно вызывают порой ожирение, поскольку выводят из равновесия тонко настроенный механизм обменных гормонов. Недостаток сна может вызвать дефицит лептина или невосприимчивость к нему; тогда преимущество получит гормон голода грелин и заставит нас съедать за день больше, чем действительно необходимо организму.

На пути к первой фазе глубокого сна мозг еще больше замедляет без того заторможенное внутренними часами кровообращение. Он блокирует вегетативную нервную систему и расслабляет мускулатуру. Теперь определенные нейроны мозга начинают вырабатывать вещество под названием рилизинг-фактор гормона роста. Предполагают, что выделение этого вещества — необходимое условие глубокого сна, но прежде всего оно выполняет именно ту функцию, которая зафиксирована в его названии: подает гипофизу сигнал к выработке так называемого гормона роста. А наш организм, судя по всему, каждую ночь очень нуждается в этом гормоне. Потому что теперь для него начинается самая лучшая программа веллнеса, фитнеса и омоложения.

Гормон роста — один из важнейших нейромедиаторов сна, поскольку провоцирует деление клеток повсюду, где организм испытывает в этом нужду. Почти для всех органов во время глубокого сна начинается фаза отдыха, роста и обновления. Родители должны неукоснительно заботиться о том, чтобы их дети достаточно спали. Без гормона роста невозможно увеличение длины тела, а вырабатывается он почти исключительно во время глубокого сна. Поэтому дети и подростки с серьезными нарушениями сна часто намного ниже ростом, чем те, что хорошо высыпаются.

Взрослые, хотя длина их тела уже не увеличивается, тоже нуждаются в гормоне роста. У них он управляет заживлением ран и ростом кожи и волос, почему и не имеет большого смысла бриться вечером. Это далеко не все: гормон роста вызывает деление клеток во всем организме и тем самым обеспечивает регенерацию почти всех органов, которые нуждаются в постоянной замене старых, отмирающих клеток на новые. Заодно глубокий сон дает нам спортивную форму, силу и здоровье, потому что иммунная система работает в это время на полную мощность и порождает множество разнообразных защитных клеток, костный мозг вырабатывает новые красные кровяные тельца, чтобы на следующий день мы могли запастись достаточным количеством кислорода, а в мышцах образуются новые волокна.

При поддержке гормонов щитовидной железы организм с этого момента и до подъема кортизола перед пробуждением сжигает большое количество жира, поскольку множество новых клеток требует энергии, а старые клетки должны пополнить свои запасы. Мозг, напротив, затрачивает во время глубокого сна минимальное количество энергии, а дыхание становится таким поверхностным, что нас можно принять за мертвых, если довериться только этому признаку.

Неудивительно, что после периодов экстремального недосыпания организм стремится прежде всего добрать как можно больше глубокого сна. Кто не спал несколько дней и ночей и наконец уснул, в первые два цикла необычно долго пребывает в фазе глубокого сна, и даже в третьем и четвертом цикле дельта-стадия еще занимает заметное место, как этого и следует ожидать согласно двухфакторной модели. И неудивительно: стремление организма к благословенным дарам глубокого сна вносит значительный вклад в подъем гомеостатического фактора регуляции сна S.

Новейшие исследования дают даже повод предположить, что недостаток глубокого сна и тем самым недостаточная выработка гормона роста вызывают некоторые типичные проявления старости. Дело в том, что у людей старше 60 лет количество дельта-сна понижается до 0,05-0,1 общего времени сна. Двадцатилетние, напротив, проводят пятую часть сна за программой омоложения и лечения, предлагаемой гормоном роста.

В 2000 г. Ева ван Каутер из Чикагского университета в США, один из ведущих исследователей гормона роста, исследовала сон 149 мужчин возрастом между 16 и 83 годами. У испытуемых возрастом 30–50 лет продолжительность глубокого сна постоянно понижалась, а вместе с ней — и выработка гормона роста. Представители старших возрастных групп были менее работоспособны, дряблее телом и менее мускулисты, чем молодые. Ван Каутер винит в этом сокращение глубокого сна и тем самым гормональный дефицит: именно из-за него у пожилых мужчин замедлялся процесс сжигания жира, а мышцы потеряли прежний объем.

Поэтому чикагская исследовательница предлагает опробовать применение искусственного гормона роста как средство против феноменов старения у мужчин среднего возраста. Но прежде всего людям необходимо объяснить, каким образом они могут спать больше и лучше. «Методы, позволяющие облегчить или предотвратить снижение качества сна в среднем и пожилом возрасте могли бы служить своего рода непрямой гормонотерапией, которая, возможно, имела бы положительные последствия для здоровья», — подытоживает Ван Каутер. Другими словами: кто до глубокой старости старается хорошо высыпаться, возможно, дольше остается молодым.

Но если глубокий сон так важен, почему мы не позже, чем через час, возвращаемся в состояние легкого сна? Этот процесс также управляется вегетативной нервной системой, которая постепенно снова начинает разгонять кровообращение. Наш организм получает возможность немного прислушаться как в внешнему миру, так и к самому себе. Мы должны проверить, все ли у нас в порядке после глубокого сна, например почувствовать, что какой-то участок тела испытывает сильное давление или плохо снабжается кровью. В таком случае мы устраиваемся удобнее, меняем положение или переворачиваемся с боку на бок, чтобы конечности снова получали достаточный приток крови. Если нам жарко, мы сбрасываем одеяло, если холодно, получше укрываемся.

Юрген Цулли из Регенсбургского университета не поленился посчитать движения, выполняемые подопытными прежде всего в стадии легкого сна. «При здоровом, освежающем сне мы насчитали до 20 крупных движений с поворотом и 50 других небольших движений, то есть очень много».

К утру, когда сон становится все легче, мы шевелимся значительно чаще, чем посреди ночи, и все чаще на мгновение просыпаемся. В это время центры сна в нашем мозгу на самом деле работают лишь наполовину. Сложная система сигнальных веществ организма уже настраивается на приближающийся день и незаметно для нас самих готовит нас к пробуждению.

Под утро организм вырабатывает в повышенном количестве не только гормоны стресса, но и гормон голода грелин. Он заботится о том, чтобы мы вскоре по пробуждении ощутили аппетит и быстро отправились завтракать. Наши органы пищеварения к этому моменту выметены начисто. Во время сна кишечник выжал из остававшихся запасов пищи последние крохи энергии и питательных веществ.

Поднимается в этот период и уровень полового гормона тестостерона, высокая концентрация которого сохраняется в первые часы после пробуждения. Такой подъем должно радовать профессиональных спортсменов, поскольку тестостерон способствует росту мышц. Тренерам можно рекомендовать заботиться о продолжительном сне своих подопечных, что поможет им нарастить мускулы. Кроме того, тестостерон вызывает у мужчин образование новых сперматозоидов. Поэтому долгий сон может способствовать плодовитости.

И вот, наконец, процесс пробуждения завершается. Он сопровождается важной цепочкой сигналов, которые мы уже наблюдали в обратном порядке при засыпании: кровеносные сосуды в руках и ногах резко сужаются, тело снова делится на теплый центр и прохладную периферию. Температура корпуса скачкообразно повышается. Базельские биологи во главе с Куртом Крейхи давно заметили: «Терморегуляторная программа засыпания утром просто переворачивается. Теперь она становится программой пробуждения». Стартовый сигнал опять-таки дают внутренние часы, вероятно, посредством выделения гормона стресса кортизола, которое мы даже можем бессознательно назначать на определенное время.

Шишковидная железа почти прекратила выработку ночного гормона мелатонина, гипофиз работает на полную мощность и подымает уровень гормона пробуждения кортизола до суточного максимума. Биологические часы проверяют в этот момент свое положение, вносят поправки, если в этом есть необходимость, и спешно убирают из кровотока последние следы мелатонина.

Будем надеяться, что к этому моменту мы выспались, а рост, сопротивляемость болезням, работа сновидений, заживление, регенерация и отдых успели довести свою непростую работу до конца. Только при этом условии нас ждет хороший день. Мы окончательно стряхнем с себя сон, настроение поднимется и мы сможем бодро приступить к дневным делам. Только тогда ближе к полудню наступит фаза продуктивной сосредоточенной работы ума, а в послеобеденное время поднимутся до неожиданных высот физические способности. И только при этом условии мы сумеем насладиться вечером, когда особенно хорошо работают органы чувств и мы способны по-настоящему сосредоточиться на собственных эмоциях.

Но если будильник слишком рано вырвал нас из ночных глубин или вечером мы легли спать слишком поздно, день рискует превратиться в мучение. Остаток потребности в сне, от которого мы не успели избавиться, будет давить на наше настроение и тормозить нашу работоспособность на всех уровнях. Американские неврологи Марк Маховальд и Карлос Шенк из Центра расстройств сна при Университете Миннесоты утверждают даже, что мы обязательно страдаем днем от недосыпа, если утром нас поднял будильник.

Возможно, мы явно ощутим усталость лишь на короткие мгновения, например, около полудня или ранним вечером, но подспудно бессознательная тяга организма ко сну будет сопровождать нас все время.

Ирен Тоблер — гранд-дама международной сомнологии. Она специализируется на физиологии животных и, работая в коллективе Александра Борбели в Институте фармакологии и токсикологии Цюрихского университета, на протяжении почти трех десятилетий наблюдает за сном самых разных существ: тараканов, скорпионов, мышей, рыб, крыс, хомяков, коров — вплоть до слонов. Но во время нашей беседы в ее заваленном книгами и специальными журналами рабочем кабинете госпожа профессор была поглощена, как нарочно, крошечным червячком. «У нас есть надежные доказательства, что уже Caenorhabditis elegans обладает некоторыми основными механизмами сна, наблюдаемыми у высших животных», — говорит Тоблер, блестя глазами за стеклами очков.

Ее воодушевление легко понять. Неужели сон действительно столь же древен, как само появление многоклеточных существ? Неужели он так важен для биологических систем, что даже червь не может без него выжить? Несколькими дверями дальше по коридору, в лаборатории Тоблер, извивается живое доказательство.

Здесь в типичной стеклянной чашке Петри живут на микробной среде, служащей им пищей, несколько крошечных червей-нитянок, или филярий. Автоматическая камера видеонаблюдения записывает, движутся ли они, когда и как долго. Оказывается, черви регулярно впадают в состояние неподвижности. Продолжается оно не более 10–20 с, и все же это что-то напоминает сон. Биолог Тоблер убеждена в этом — и может доказать.

В целом нормальные черви проводят в сутки 3–5 ч в состоянии покоя. Если на протяжении 12 ч поддерживать их в непрерывном движении, постоянно встряхивая чашку, «то в ближайшие часы продолжительность периодов покоя заметно увеличивается», говорит швейцарская исследовательница. Причем увеличение тем более выражено, чем дольше филяриям не давали спать. Очевидно, у червей тоже есть процесс S.

Специалисты давно согласны, что основным критерием, позволяющим определить сон у животных, является необходимость его наверстать, если перед этим их покой систематически нарушали. Поэтому у животных, которые не могут рассказать, спали они или нет, именно это биологи и выбрали разграничительной линией между регулярным сном и нерегулярными «остановками» или «отдыхом»: если лишить живые существа сна, они потом спят дольше, если прерывать просто «отдых», это практически не сказывается на их дальнейшем поведении.

В 1983 г. Ирен Тоблер произвела настоящую сенсацию, доказав, что даже у тараканов наблюдается дефицит сна. Насекомым требуется более продолжительный отдых, если до этого их слишком долго принуждали к непрерывной активности. Это было первым доказательством того, что даже у беспозвоночных животных существуют подобные сну состояния. Затем последовали наблюдения над скорпионами, а Вальтер Кайзер из Дюссельдорфа провел аналогичный эксперимент с пчелами. Результаты подтвердили опыт с тараканами.

Но мало того: Тоблер и ее сотрудники присмотрелись к тараканам внимательнее и обнаружили, что они в периоды покоя принимают различные позы. Ученые задались вопросом, не являются ли эти их положения внешним признаком различной глубины сна. Оказалось, что животных, застывших в одной из таких поз, действительно очень трудно чем-нибудь отвлечь. «Порог пробуждения у тараканов в этой позе был значительно выше, чем в любой другой», — рассказывает Тоблер.

Значит, поведение крупных насекомых с длинными усами соответствует второму и третьему важным критериям сна у животных: занятие типичной, долгое время не меняющейся спокойной позы и существование более или менее высокого порога пробуждения. Из него можно заключить, что животное обладает центром оповещения, который — как и наш таламус — охраняет сон от несущественных помех и пропускает лишь важные сигналы. Из более простой в биологическом смысле, практически нерегулируемой фазы покоя животные, напротив, выходят при малейшем отвлекающем сигнале.

Сейчас Тоблер близка к тому, чтобы повторить сенсацию, на этот раз с червями-филяриями. Эти простые существа, стоящие в биологической иерархии значительно ниже, чем насекомые, отвечают по крайней мере первому определению сна. Следовательно, в их очень простой нервной и гормональной системе должен существовать регуляторный механизм, управляющий потребностью в коротких паузах и в случае необходимости заботящийся о восполнении дефицита. Кроме того, эти паузы должны приносить биологической системе «червь» какие-то нам еще неизвестные важные для выживания преимущества, иначе сноподобное состояние не могло бы выработаться и сохраниться в процессе эволюции.

Ирен Тоблер глубоко убеждена, что в конечном счете сон червя-филярии и человека определяется одними и теми же причинами. Вероятно, уже наш последний общий предок примерно 700 миллионов лет назад спал по сходным правилам, а не просто останавливался периодически отдохнуть.

В лаборатории сна есть еще один крайне популярный вид подопытных животных: плодовая мушка Drosophila melanogaster. С этими крошечными черно-коричневыми насекомыми встречались все: это они вьются летом над прилавками с фруктами и во множестве роятся над забытым подгнившим бананом. К тому же почти все о них слышали, поскольку биологи уже много десятилетий используют этот живучий, легкий в разведении и очень удобный для опытов вид в своих молекулярно-генетических исследованиях.

В 2000 г. сразу два исследовательских коллектива обнаружили, что мухи также соответствуют в своем поведении всем важным внешним критериям сна: они проводят значительное время — 5 минут и более — в спокойной позе, причем их тогда значительно труднее спугнуть, чем обычно, и эти периоды у них также удлиняются, если перед покоем долгое время не давать им отдыха. Затем были проведены еще более детальные и тщательные эксперименты, после которых даже у профессионального скептика Тоблер не осталось сомнений: «Сейчас однозначно доказано, что даже плодовые мушки спят».

Но мало того: у мушек во сне также меняется электрическая активность мозга. Это было доказано опытами, проводившимися в 2002 г. в американском Институте неврологии в Сан-Диего. Там, в лаборатории Ральфа Гринспена, висят под потолком дрозофилы. Спинами они приклеены к небольшой металлической пластинке. Сзади между их ножек проходит лазерный луч, попадая на световой датчик, стоящий впереди. Датчик мгновенно реагирует на подергивание животного, так что Гринспен всегда знает, шевелится или покоится сейчас его муха. Но самое главное во всей системе — два крошечных электрода, направленные сверху на два строго определенных места в микроскопическом мушином мозгу и позволяющие снять ЭЭГ дрозофилы.

Благодаря этому устройству Гринспен и его ассистент Дуглас Нитц смогли впервые систематически исследовать деятельность нервных клеток у спящей плодовой мушки. Итог эксперимента: сноподобное состояние у дрозофилы действительно сопровождается изменениями мозговой активности. С точки зрения физиологии, процессы в мозге спящей мухи и спящего человека очень сходны. Хотя на мушиной ЭЭГ нет ни сонных веретен, ни регулярных дельта-волн, ее график напоминает те сигналы, которые посылает во время глубокого сна наш мозговой ствол. В целом нервные клетки мухи во сне менее возбудимы, чем в состоянии бодрствования, и почти не проводят электрических сигналов.

Другая лаборатория в США специализируется на опытах, в которых проверяется даже скорость реакций у мухи и ее способность сосредоточиться. Это группа Кьяры Чирелли, Джулио Тонони и Рето Хьюбера в Висконсинском университете в Мэдисоне. Множество сложных аппаратов позволяет определить степень бодрости или усталости у мухи. Инфракрасный датчик показывает, спят насекомые или нет. Когда исследователи хотят помешать своим подопытным спать, стеклянные трубки, в которых живут мушки, помещают в непрерывно вращающийся контейнер.

Такая аппаратура позволяет проводить надежные опыты по лишению сна. В результате удалось показать, что регуляция потребности в сне у человека и мухи имеет поразительно много общего. Нейробиолог Хьюбер резюмирует: «Регуляция сна у дрозофил полностью или, по крайней мере, в большой степени совпадает с регуляцией его у млекопитающих».

В частности, сон плодовой мушки не только продолжается тем дольше, чем больше времени до этого ей не давали спать. В этой ситуации он также становится глубже, то есть муха реже просыпается во время сна и ее труднее разбудить. Переутомление у мухи тоже выглядит очень сходно с человеческим. «При лишении сна реакции мухи постепенно замедляются», — говорит Хубер. Все это хорошо вписывается в целый ряд удивительных результатов, полученных в последние годы: как и у людей, молодые мухи нуждаются в значительно более продолжительном сне, чем взрослые, и сон их становится с возрастом все более поверхностным.

Кроме того, многие вещества, влияющие на наш сон, оказывают сходное действие и на насекомых. Кофеин или возбуждающий наркотик метамфетамин, известный в народе как «винт», активизируют и мух, а от антигистаминных препаратов они тоже становятся сонными. «Мухи в очередной раз доказали, что они больше похожи на нас, чем принято считать», — пишут в совместной статье Гринспен, Тонони и Чирелли.

Правда, одно небольшое различие между мухой и человеком в этом отношении все же существует: у насекомых самцы испытывают заметно большую потребность в сне, чем самки.

Сейчас ученые из Мэдисона выясняют, какие гены заставляют данную муху спать больше или меньше среднего. Чирелли и ее коллеги уже замерили потребность в сне у 9000 генетически различных семейств дрозофил. Большинству насекомых — так называемому нормальному типу — требовалось среднее количество сна — от 10 до 15 ч в сутки. Чем сильнее отдельные особи отклоняются от этой нормы, тем реже они встречаются. «Такое гауссовское распределение — это великолепно!», — восторгается Ирен Тоблер. — Оно доказывает, что регуляция сна — вероятнее всего, генетически обусловленный процесс. Тем самым появляется возможность исследовать сон методами генетики».

То, чему радуется исследователь — это не больше не меньше как возникновение внутри сомнологии новой дисциплины, которую можно назвать генетикой сна. Дрозофила, а также ниточный червь Caenorhabditis — первые герои новой науки. Ученые пользуются крошечными мушками и червями для широкомасштабного поиска генетической основы сна и его регуляции.

«Плодовые мушки и черви-нитянки прямо-таки напрашиваются в качестве подопытных», — говорит Ирен Тоблер, поясняя, что у легко разводимых и быстро размножающихся животных нередко появляются экземпляры с генетическими нарушениями, отклоняющиеся от средних показателей сна. Исследование таких мутантов может дать массу информации о биохимической основе сна — ведь все белки, участвующие в регуляции сна, должны быть заложены в генетическом коде.

Разумеется, важную роль в экспериментах играют и особи без мутаций. Ученые пытаются обнаружить у них гены, которые проявляют разную активность во сне и в состоянии бодрствования. Нетрудно предположить, что такие гены должны кодировать белки, играющие важную роль в биохимии сна и бодрствования.

Ту же двойную стратегию ученые сейчас с большим успехом применяют и к другим важнейшим биологическим феноменам, например работе внутренних часов, регуляции старения или развитию из яйцеклетки взрослого животного. Важную роль в генетических исследованиях сомнологов играют мыши и крысы как «образцовые млекопитающие», а также аквариумная рыбка данио рерио (прозванная за полоски «рыба-зебра») как образец низших позвоночных.

Поэтому дальше генетика сна может двигаться хорошо известным, проторенным путем. Сначала ученым нужно с помощью так называемых экспрессионных анализов выявить гены, которые во сне считываются для образования кодируемых ими белков особенно часто или особенно редко. Кроме того, они должны обнаружить мутации, влияющие на сон у мушки и червяка. Затем предстоит исследовать, какую функцию имеют изобильно или крайне скудно порождаемые во сне белки и какие последствия для организма имеют изменения наследственности.

Тем самым в центр внимания ученых неизбежно попадут новые биологически активные структуры, имеющие значение для сна. Далее нужно выяснить, имеются ли сходные структуры со сходными задачами у млекопитающих, а значит, и у человека. Это внесло бы не только важнейшие недостающие элементы в разгадку сна, но и дало бы возможность новаторских подходов к терапии всевозможных расстройств сна.

Новые эксперименты с плодовыми мушками, проведенные в Мэдисоне, показывают, что описанный путь — уже не утопия. Широкий разброс потребности в сне у 9000 линий дрозофилы показывает, что в регуляции сна участвует множество различных генов. Судя по всему, у разных штаммов они выступают в разных комбинациях. Крайние типы, обладающие почти исключительно генами краткого или долгого сна, разумеется, оказываются редкими в силу маловероятной комбинации. Такая тяга к средним значениям типична для так называемых мультигенно наследуемых свойств. По той же причине людей среднего роста много, а великанов и карликов — мало.

Чирелли и ее коллеги уже обнаружили единичный ген, деятельность которого в значительной мере определяет потребность дрозофил в сне. Сначала они отметили мушек, отличавшихся особенно коротким сном. В результате удалось выявить «мини-сон» — штамм, который нуждается лишь в трети обычной для дрозофил продолжительности сна. Выяснилось, что у этих малоспящих особей изменен ген, кодирующий белок, который отвечает за возбудимость нервных клеток, пропуская при определенных условиях сквозь клеточную оболочку электрически заряженные частицы. Тем самым он способствует выделению сигнальных веществ и передаче информации в мозге мухи. Таким путем «этот ген, видимо, регулирует потребность в сне и его эффективность», заключают исследователи.

Тех, кто, прочитав это, уже надеется на генную терапию или чудесное средство для людей, которое в один прекрасный день позволит снизить потребность в сне или повысить его качество, нужно сразу предупредить: ожидаемая продолжительность жизни малоспящих мутантов значительно меньше, чем у нормальных мушек.

Если прочесывание больших колоний червей или мушек в поисках особей с нарушениями сна — пока еще редкость в лабораторной работе, то в целом эксперименты над животными давно утвердились в сомнологической практике. То, что кажется невероятным применительно к крошечным мушкам, давно уже привычно проделывается над позвоночными: снятие электроэнцефалограмм, контроль напряжения мышц и движений глаз, наблюдение над положением тела с помощью видеокамеры. Многое мы узнали о сне только потому, что подопытным животным подолгу не давали спать или помещали их на продолжительное время в искусственный мир без смены дня и ночи — ведь люди на такое обычно не соглашаются.

Например, многие животные готовятся ко сну посредством довольно сложных, хотя и выполняемых инстинктивно ритуалов. Собаки и кошки нередко вертятся на месте, утаптывая удобное гнездышко. Хомячки и крысы тщательно чистятся. Слоны ищут физического соприкосновения с себе подобными. Ирен Тоблер описывает: «Я всегда с умилением наблюдаю, как слон в цирковом стойле, почувствовав усталость, набирает соломы, подкладывает ее под голову, как подушку, а потом медленно ложится на бок и закидывает хобот на шею или на спину соседу».

Шимпанзе каждый вечер устраивают себе для сна новое гнездо на дереве, куда пускают и своих детенышей. Когда малыши подрастают, им приходится учиться строить собственное гнездо. А поскольку поначалу оно получается у них не очень уютным, они по ночам порой пытаются залезть обратно в постель к матери; иногда им это удается, иногда нет. «Вам это, наверное, что-то напоминает?» — улыбается Тоблер.

Почти во всех группах животных есть виды, которые ищут для сна укрытие или закапываются в землю. Следы такого поведения обнаруживаются при ближайшем рассмотрении и у нас, людей. Во всяком случае, один из первых советов, которые врачи дают больным, страдающим бессонницей, гласит: устройте себе расслабляющий, всегда одинаковый ритуал отхода ко сну, например чтение книги в постели или раскладывание одежды на завтрашний день.

Нередко помогает также возможность обставить спальню как можно уютнее, плотно завесить окна и обить стены звуконепроницаемым материалом, чтобы она стала похожа на теплую пещеру или надежную норку. Нечто подобное делает и рыба-чистильщик: на время сна она окружает себя защитной оболочкой из слизи.

Что касается позы сна, то в мире животных наблюдается все, что только можно себе представить — и даже то, чего нельзя. Большинство млекопитающих сворачивается клубком или вытягивается лежа во всю длину, некоторые спят на боку[4]. Летучие мыши повисают вниз головой на потолке пещеры, многие попугаи аналогичным образом свисают с ветвей деревьев. Некоторые птицы предпочитают «защитную позу»: они поджимают ноги и прячут голову под крыло. Другие просто остаются сидеть на ветке. Хотя их мышцы, как и у всех других животных, во сне расслабляются, птицы не падают с дерева по одной простой причине: «Если человеку нужно напрячь мышцы, чтобы схватиться за что-то, птица, напротив, должна сделать усилие, чтобы разжать хватку», — поясняет Гюнтер Бауэр из Орнитологического института им. Макса Планка в Радольфцелле. Чем глубже птица спит, тем сильнее сомкнуты ее когти.

Бегемоты и тюлени иногда спят под водой. Слоны, лошади и овцы спят по крайней мере часть времени стоя. «Нередко они ложатся только в фазе глубокого сна», — говорит Ирен Тоблер. Когда-то она с помощью инфракрасных камер выяснила, что взрослым слонам нужно от 4 до 6, 5 ч сна, а молодняку — целых 8. Известный сомнолог Джером Сигел из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе уже давно собирает указания на то, что млекопитающие спят тем меньше, чем они крупнее и чем меньше энергии им приходится тратить на добывание пищи.

Мелкие хищники вроде летучих мышей спят, по словам Сигела, 20 ч в сутки, а ежи — примерно 18. Хищники покрупнее обходятся меньшим количеством сна: тигры спят около 16 ч, львы — 14, собаки — 10. Крупные травоядные, такие как коровы, овцы или лошади, спят, напротив, очень мало — им достаточно 3–4 ч в сутки. Мелким сна требуется намного больше: морским свинкам — 10 ч, хомякам — 14.

Удивительно, что слоны, согласно этой схеме, спят намного больше, чем нужно. На самом деле и данные для лошадей, овец и коров, вероятно, занижены. Энцефалограммы этих копытных показали, по последним данным, что днем, когда кажется, что животные просто отдыхают, они периодически впадают в сон. Иногда они засыпают, не переставая жевать жвачку, чем корова занимается 8 ч в день. В состоянии расслабленного покоя, вероятно, периодически прерываемого настоящим сном, большинство животных пребывает часто и охотно. Зато мы, люди, живя в обществе, настроенном исключительно на достижения, почти отказались от грез наяву.

Сейчас специалисты сопоставляют отдых животных с нашей стадией легкого сна, во время которой также наблюдается чередование тета- и альфа-волн. Это должно заставить нас задуматься, поскольку и с нами, возможно, случается порой то же, что с коровами: мозг может воспользоваться расслабленным состоянием во время дремотной мечтательности для так называемых эпизодов микросна. Это могло бы не только способствовать повышению нашей общей работоспособности, но и объяснить легенду, по которой много медитирующие йоги нуждаются в меньшем количестве сна, чем обычные люди. Возможно, часть суточной потребности в сне мастера медитации покрывают в ходе профессионального расслабления.

Сравнение жующих жвачку коров с медитирующими йогами отнюдь не лишено основания. Это подтверждают многочисленные ЭЭГ, снятые у спящих животных. В частности, все млекопитающие имеют фазы глубокого сна с типичными длинными дельта-волнами, фазы БС и периоды легкого сна.

«Удивительно, насколько сходен сон, к примеру, крысы и человека», — говорит Ирен Тоблер. Люди отличаются лишь продолжительностью циклов: «У животных циклы короче — у крыс всего 12 мин — и, как правило, сон у них полифазный». Это значит, что сон они распределяют на несколько коротких отрезков в течение всех суток, как делают у людей новорожденные, а также больные, надолго прикованные к постели. Американская исследовательская группа в Бостоне выяснила даже, что время, продолжительность и частота фаз пробуждения, регулярно прерывающих сон, подчиняются у кошек, мышей и крыс той же закономерности, что у людей.

Некоторые ученые, например нейробиолог Ян Борн из Любекского университета, находят между человеком и животным еще одно различие: «У нас, людей, сон особенно хорошо организован». Отдельные стадии сна следуют друг за другом с необычной регулярностью и подчиняются очень строгой схеме. Борн предполагает, что это связано прежде всего с ночной работой нашего органа мышления. Поскольку человек отличается выдающимися интеллектуальными способностями, его мозг должен за время сна проработать особенно много впечатлений. Может быть, одна из тайных причин умственного превосходства человека как раз и состоит в высокой упорядоченности его сна.

Кроме людей и млекопитающих животных БС наблюдается еще только у птиц. Однако у них фазы парадоксального сна заметно короче. Поскольку рептилии — общие предки млекопитающих и птиц — вообще не знают БС, биологи на сегодняшний день пришли к выводу, что обе группы живых существ развили это третье состояние сознания, встречающееся лишь во сне, независимо друг от друга.

Долгое время считалось, что разделение МС на легкий с мелкими волнами и глубокий с большими волнами появилось достаточно поздно в ходе эволюции. Со всей отчетливостью оно проявляется тоже только у птиц и млекопитающих. Поэтому специалисты долгое время разделяли животных на тех, у которых, как им казалось, наблюдается подлинный, глубокий, подобный человеческому, сон, и на тех, кто с регулярными промежутками лишь впадает в состояние неподвижности, напоминающее легкий сон, но не имеющее признаков глубокого сна.

Рыбы и пресмыкающиеся, например, периодически испытывают своеобразное оцепенение, когда они медленнее обычного реагируют на внешние помехи и принимают сонную позу, причем обмен веществ у них замедляется. Эти так называемые низшие позвоночные соответствуют и третьему критерию сна: продолжительность фаз покоя у них увеличивается, если до этого экспериментатор постоянно мешал их отдыху — в точности как у человека и червя-филярии.

Многие рыбы во сне защищают себя от врагов тем, что меняют цвет, ложатся на дно или прячутся в пещеры и расселины скал. Очень крупные рыбы, например тунцы, во сне продолжают плыть, поскольку иначе им не удастся пропустить сквозь жабры достаточное количество свежей воды. У рептилий видимым признаком засыпания являются закрытые глаза и принятие сидячей или лежачей позы. Змеи и ящерицы часто заползают для сна в укрытие. Однако при виде спящей рептилии не стоит считать себя в безопасности: как и у млекопитающих, поза сна может быть признаком просто отдыха и расслабления, перемежающегося легким сном. Тогда на малейший шорох рептилия реагирует со своей обычной быстротой. И в случае с крокодилом это может кончится очень плохо.

Современные рептилии, впрочем, спят как птицы. Так палеонтологи из Пекина и Нью-Йорка обнаружили в 2004 г. останки некогда уснувшего динозавра. Перед сном животное особым образом расположило задние лапы и втянуло шею. Повернутая назад голова засунута под левую переднюю конечность. «Это положение идентично «укладыванию» многих современных птиц», — пишут исследователи Кхинг Кху и Марк Норелл. Разгадыванию тайн сна находка мало чем помогла, но вписала новую оригинальную страницу в книгу предположений о происхождении птиц от динозавров.

В настоящее время сомнологи убеждены, что все животные так или иначе спят и что мозг при этом всегда играет руководящую роль. Относительно млекопитающих, птиц и пресмыкающихся в этом не может быть никаких сомнений. Но и у беспозвоночных при достаточно точных и детальных экспериментах всякий раз обнаруживались сноподобные состояния. В каждой большой биологической группе уже нашелся хотя бы один регулярно спящий представитель: у низших животных червь Caenorhabditis, у членистоногих — скорпионы, раки и насекомые, у моллюсков — каракатица.

Значительно пошатнулась и долго державшаяся вера в то, что у низших животных нет фазы глубокого сна с явным замедлением мозговых волн и резко повышенным порогом пробуждения. В 2001 г. сомнолог Джером Сигел выяснил, что в мозге черепахи нервные клетки во время сна возбуждены значительно меньше, чем во время бодрствования[5]. Такую же модель возбуждения обнаружили годом позже американцы Ральф Гринспен и Дуглас Нитц у спящих плодовых мушек.

Но наибольшее сходство с глубоким длинноволновым сном млекопитающих и птиц обнаружил в 2004 г. нейробиолог Фидель Рамон из Сиудадского университета в Мексике у красного болотного рака. Он снял ЭЭГ у этих животных, просто напрашивавшихся на эксперимент своей характерной позой сна. Раки, обычно ползающие по дну пресноводных водоемов, во время сна ложатся на бок и всплывают к поверхности воды. В таком положении они почти не реагируют на прикосновение к своему панцирю. Но это не единственный признак сна, обнаруженный у них Рамоном. Электрическая активность мозга у спящих животных меняется — ее волны, как и у млекопитающих, становятся заметно длиннее.

Похоже, не только сон как таковой, но и изменения активности мозга, а значит, деление на фазы легкого и глубокого сна, насчитывающий сотни миллионов лет и почти неизменный принцип жизни. «У всех видов животных, исследованных до настоящего времени, сон — строго регулируемый процесс», — говорит Рето Хьюбер из Мэдисона.

Видимо, сон невероятно важен. Действительно ли это так? Скажем, все царство млекопитающих состоит из существ, которые время от времени ложатся спать, отгораживаются от окружающего мира и перестают двигаться. Все ли млекопитающие без исключения? Нет. Небольшая группа животных, рассеянных по бескрайним океанам, упорно сопротивляется внутреннему побуждению к полному отключению сознания.

Дело в том, что у китов, дельфинов и некоторых ластоногих, живущих в воде, есть проблема. Им нужно спать, а нельзя. Ведь морские млекопитающие должны время от времени всплывать на поверхность, чтобы вдохнуть воздух, но у них в стволе мозга нет центра дыхания, который бессознательно вызывал бы во сне нужные движения[6]. Поэтому они не могут ни плыть под водой в бессознательном состоянии, как рыбы[7], ни устроиться спать на дне[8]. Вместо этого у них в глубоком сне всегда отключается только одна половина мозга, в то время как другая бодрствует и управляет их движениями.

Во время так называемого однополушарного сна морские котики и дельфины плавают по кругу и вовремя всплывают на поверхность, чтобы набрать воздуха. Глаз, относящийся к спящей половине мозга, у них закрыт. Сон с регулярными промежутками переходит с одной стороны на другую, один глаз открывается, другой закрывается, а у этих ластоногих меняется при этом и направление движения. Для большинства сомнологов именно это курьезное изобретение природы является ярким доказательством важности сна. Зачем, спрашивают они, стала бы эволюция пускаться на такие трюки, если бы сон не имел большого значения.

Киты и дельфины, всегда живущие в воде, вообще не спят по-другому. У ушастых тюленей есть выбор. Если они спят на суше, их сознание отключается полностью, а если в воде — животные ограничиваются однополушарным сном.

Кроме того, есть сведения, что киты и дельфины, в отличие от всех остальных млекопитающих, в первые недели после рождения спят очень мало, поскольку это для них слишком опасно. В 2005 г. Олег Лямин из группы лос-анджелесского сомнолога Джерома Сигела выяснил, что косатки и дельфины в первые недели жизни почти не смыкают глаз и постоянно активны. Однако эти результаты весьма спорны, потому что животные наблюдались не круглосуточно[9], и к тому же неясно, не спят ли они и с открытыми глазами[10].

Но, судя по всему, условия жизни порой действительно заставляют многих животных ненадолго резко сократить количество сна. Это подтвердили опыты с белохохлыми овсянками. Обычно эти перелетные птички ночами спят. Однако во время своего ежегодного путешествия за 4 300 км с Аляски в Южную Калифорнию овсянки в темноте летят, вместо того чтобы спать. Их потребность в сне, частично удовлетворяемая днем или вечером перед вылетом, сокращается в среднем до трети обычного значения. Это установил американец Нильс Раттенборг, работающий сейчас в Орнитологическом институте им. Макса Планка. При этом в отличие от коллег из Лос-Анджелеса, наблюдавших за новорожденными дельфинами, Раттенборг не положился на чисто визуальное наблюдение, а снял у птиц ЭЭГ.

А что делают птицы, которые целыми сутками остаются в воздухе, например фрегаты или альбатросы? Ведь они непременно упали бы с неба, даже если бы спали всего треть обычного времени. Похоже, они используют целых три метода, позволяющих спать на лету. Во-первых, большинство птиц, проводящих большую часть времени в воздухе, регулярно переходят на парящий режим, когда можно относительно безопасно задремать. Во-вторых, при сильной усталости они, судя по всему, испытывают эпизоды микросна. Это напоминает провалы в секундный сон, случающиеся у переутомленных людей, но микросон отличается еще большей краткостью и помогает наверстать насущно необходимый глубокий сон. В-третьих, некоторые признаки указывают на то, что птицы тоже умеют спать половиной мозга, как морские животные.

В частности, утки во время сна не всегда полностью отключаются. Если они ощущают угрозу, одно полушарие продолжает бодрствовать. Причем утки, как ни странно, могут даже выбирать, какой половиной мозга им спать. Орнитолог Раттенборг в 1999 г. наблюдал четырех уток, садившихся отдыхать рядком: «Утки посередине спали, закрыв оба глаза, а те, что по краям, как правило, оставляли один глаз открытым, причем преимущественно тот, который был дальше от других уток».

Аллен Рехтшаффен, профессор психиатрии Чикагского университета в США, сейчас уже на пенсии, всегда был очень основательным человеком. Именно этому обстоятельству мы обязаны тем, что правила выделения стадий сна у человека, которые он когда-то выработал вместе с Энтони Кейлзом, и сегодня остаются неизменными. А еще благодаря его основательности давно уже никто всерьез не сомневается, что сон жизненно важен для млекопитающих.

В конце 1980-х гг. Рехтшаффен задался вопросом, что произойдет, если как можно дольше не давать живому существу спать. Поскольку проводить такие опыты на людях явно недопустимо, ученый сосредоточил их на крысах. Так начался самый крупный эксперимент по лишению сна в истории науки, результаты которого Рехтшаффен и его команда аккуратно изложили в 10 последовательных публикациях.

Посреди воды ставился диск, способный вращаться. На одну его половину сажали крысу. Исследователи узнавали с помощью ЭЭГ, когда крыса засыпала, и немедленно запускали вращение диска. Животное просыпалось и вынуждено было активно двигаться, чтобы не соскользнуть в воду. На другой половине диска сидела вторая крыса, которой не мешали спать, когда диск не вращался, то есть когда основное подопытное животное бодрствовало. Эти контрольные особи в результате получали почти нормальное количество сна. На их здоровье эксперимент практически не сказался.

Зато подопытные крысы получали со временем лишь десятую часть своего обычного количества сна. Поэтому чем дольше продолжался эксперимент, тем хуже они себя чувствовали. Вскоре крыса приобретала жалкий вид, шерсть у нее становилась блеклой и свалявшейся, уровень гормонов стресса повышался. На коже возникали язвы, закрывавшиеся все хуже, а потом и вовсе не заживавшие. К концу эксперимента у грызунов понижалась температура тела и они страшно худели, хотя ели намного больше, чем их высыпавшиеся собратья с другой половины диска. За 2–3 недели все подопытные животные умирали. Примерно столько же времени крысы могут прожить без пищи. Эксперимент показал, что сон так же важен, как еда.

Далее чикагские ученые решили выяснить, приведет ли к таким печальным последствиям лишение исключительно БС. Теперь они давали крысам уснуть, но тут же будили их, когда начиналось быстрое движение глаз. Результат снова был однозначным: все животные умерли. Правда, борьба их продолжалась вдвое дольше, чем в случае полного лишения сна.

Рехтшаффен тщательнейшим образом искал другие причины их смерти и тем самым — опровержение жизненной важности сна, но ничего не нашел. «К сожалению, прямую причину смерти животных до сих пор установить не удалось», — вспоминал он в 2000 г. Единственным явным признаком важного органического нарушения были огромные затраты энергии, наблюдавшиеся у животных к концу эксперимента. Крысы ели и ели, съедали двойное количество пищи по сравнению с контрольными особями — и все же непрерывно худели, а температура их тела понижалась. Очевидно, для поддержания нормальной температуры они затрачивали несравнимо больше энергии, чем в обычных условиях, и все же не достигали нужных значений.

Причем требуемые значения были в данном случае очень высокими. Животным на самом деле требовалась сильно повышенная температура. Это показал второй эксперимент, когда крысам после двух недель лишения сна наконец давали возможность выспаться. При этом животные могли выбирать, при какой температуре им устроиться на отдых. Измученные грызуны выбрали отсек с температурой 50°C. Обычно крысы спят при 30°C.[11] С тех пор известно, что поддержание стабильной температуры тела — одна из важнейших задач сна; хотя никто до сих пор не знает, как именно сон выполняет эту задачу.

С недавнего времени ясно также, что основные результаты эксперимента Рехтшаффена могут быть перенесены на большинство живых существ. В 2002 г. нейробиолог Пол Шоу из Сан-Диего опубликовал данные опытов, доказавших, что дрозофилы тоже умирают, если не давать им спать. Насекомые способны продержаться без сна 60–70 ч.

Но, кроме вопросов о том, что в конечном счете сообщают подобные эксперименты о природе сна, ученые спорят теперь о самом подходе. Сейчас все согласны, что в этих опытах достигается не полное лишение сна, а лишь его максимальное сокращение. Оказалось, что потребность в глубоком сне может достичь такой силы, что на доли секунды она все равно добивается своего удовлетворения — в виде сверхкратких эпизодов мини-сна наяву. «Если не давать мыши уснуть и в то же время снимать энцефалограмму, то уже через 4 ч на ней появятся первые дельта-волны, хотя зверек кажется вполне бодрствующим», — рассказывает Ирен Тоблер. Чем дольше длится бодрствование, тем сильнее выражено это явление.

Значит, если организму не дают «спать во сне», он удовлетворяет свою потребность микросном в состоянии бодрствования. Это наблюдение не только делает принципиально невозможными эксперименты, где живые существа были бы на продолжительное время стопроцентно лишены сна. Оно еще решительно подтверждает: сон настолько важен, что долго обходится без него никто не может.

Кроме того, крысы Рехтшаффена всякий раз засыпали, прежде чем их будили. «То, что делал Рехтшаффен — не полное лишение сна, а его постоянное прерывание», — говорит Ирен Тоблер. А каково это, нетрудно себе представить: «Когда человека постоянно будят, он испытывает огромный психологический стресс».

Многие ученые считают, что часть симптомов у подопытных животных связана именно с постоянным стрессом, а не с лишением сна как таковым. Однако этот факт ничего не меняет в основном утверждении, что крайний дефицит сна ведет — прямо или косвенно — к болезни, а при большей продолжительности — к смерти. Свидетельство тому — исход фатальной семейной бессонницы у людей. Это едва ли не единственный поставленный самой природой эксперимент по лишению сна — и исход у него всегда смертельный.

Для Рэнди Гарднера, совершенно нормального 17-летнего школьника, задача на устный счет не представляет никакой сложности. Невролог попросил его вычесть из числа 100 семерку, потом еще одну и так далее. Но Гарднер добрался только до 65 и замолк. Спрашивающий подождал минутку, а потом удивился, почему тот не считает дальше. «А что я должен считать?» — переспросил юноша. Он уже забыл, о чем его спрашивали.

Раньше у Гарднера никогда не возникало психических проблем. А теперь? Невролог записывает: «Лицо без выражения, нечеткая речь, лишенная интонации; приходится побуждать его говорить, чтобы добиться хоть какого-нибудь ответа». Что же случилось с симпатичным юношей из калифорнийского города Сан-Диего? Все очень просто: он хочет спать, как, наверное, еще никто никогда не хотел. Ведь Гарднер бодрствует уже 11-й день подряд, он не спал 250 часов. Ему нужно выдержать еще всего одну ночь, и он достигнет цели: попадет в книгу рекордов Гиннеса как не спавший дольше всех на свете. Возможно, после пятой вычтенной семерки усталость выключила его кратковременную память, как это случается с людьми в состоянии старческого слабоумия. А может быть, он просто заснул на долю секунды. Это слишком малый отрезок времени, чтобы собеседник что-нибудь заметил, но достаточный, чтобы вычеркнуть из памяти арифметическую задачу.

Это было в 1965 г. Сомнология как наука еще только зарождалась. Никто не знал тогда, что подопытные животные от продолжительного лишения сна умирают[12]. Никому и в голову не приходило, что утомленный до крайности мозг обеспечивает себе необходимое бессознательное состояние с помощью микросна. Соответственно, никто не догадывался, что без наблюдения над электрической активностью мозга нельзя по-настоящему определить, засыпал человек или нет. Поэтому с точки зрения сегодняшней науки то, что проделал над собой Гарднер, — не чистый эксперимент. Насколько велика была его внутренняя потребность в сне в тот момент, когда он забыл арифметическую задачу, остается неизвестным. Однако эта история красноречиво повествует о том, что происходит с чудовищно невыспавшимся человеком.

Записи о состоянии Гарднера вел тогда невролог Джон Росс из Военно-морского госпиталя в Сан-Диего. Вместе с коллегами он взялся наблюдать эксперимент, который затеял юноша. Уже на второй день лишения сна психиатр заметил у молодого человека признаки крайней усталости: Гарднеру с трудом удавалось сосредоточить взгляд на одном предмете и распознать вещи на ощупь. На третий день пациент впал в тоску, на четвертый у него впервые появились провалы в памяти и невозможность сосредоточится. Далее у юноши появились проблемы с чувственным восприятием, он принял знак дорожного движения за человека, а самого себя — за знаменитого футболиста. Однако речь не идет о психотических галлюцинациях — Гарднер быстро и самостоятельно замечает свою ошибку. В следующие дни симптомы усиливаются. Речь молодого человека замедляется. Он не может вспомнить названия самых простых предметов. Все сильнее выражены провалы в памяти.

Но вот он все же поставил доселе непревзойденный мировой рекорд. Спустя 264 ч, то есть ровно 11 суток, Гарднер дает в 5 утра легендарную пресс-конференцию, о которой вспоминает в своей книге «Сон и здоровье» Уильям Демент: «Стоя за пультом, уставленном микрофонами, Рэнди напоминал президента США. Выступал он безупречно, ни разу не запнулся и не впал в неразборчивое бормотание. После пресс-конференции Рэнди отправился спать».

Спал он почти 15 ч, после чего проснулся бодрым и практически здоровым. Следующую ночь Гарднер не ложился и наутро даже отправился в школу. В ближайшие несколько дней юноша рано ложился и спал дольше обычного. Но вскоре все снова стало, как обычно. Тот факт, что последствия лишения сна обратимы, подтвердил спустя почти два десятилетия Аллен Рехтшаффен. У его крыс недостаток сна тоже не вызывал долгосрочных вредных последствий, если их вовремя выпускали из опытного аппарата и давали выспаться.

Сомнолог Демент большую часть времени лично наблюдал за юношей, помогая ему сохранить бодрость во второй половине ночи, когда потребность в сне особенно ощутима. Чтобы отвлечься, они играли в баскетбол и другие игры. В последнюю ночь Гарднер еще несколько раз выиграл у профессора в пинбол.

Настоящие проблемы с бодрствованием начались на третью ночь. С этого момента Гарднер все чаще становился раздражительным, капризным и рассеянным или, наоборот, впадал в апатию и практически не реагировал на попытки общения. Иногда юноша напоминал сомнамбулу, пишет Демент. Сегодня ученый предполагает, что в такие моменты его переутомленный подопечный, особенно если он на секунду прикрывал глаза, на самом деле спал. Без этих сонных припадков, которые можно было бы распознать на ЭЭГ, Гарднер, вероятно, не смог бы выдержать так долго без настоящего сна.

Однако Демент, в отличие от невролога Джона Росса, утверждает, что Гарднер ни в какой момент не проявлял симптомов настоящего психоза: «Его кратковременные ошибки и заблуждения легко списать на крайнюю усталость». Поэтому и по сей день считается, что лишение сна не вызывает серьезных психических проблем.

Современные эксперименты, в которых лишение сна контролировалось точнее, настраивают на более тревожный лад. Среди израильских солдат, которым четверо суток не давали спать, некоторые (относительно небольшой процент) ночами, когда потребность в сне особенно велика, страдали от так называемого «психоза депривации сна». Днем психические нарушения исчезали, и солдаты отлично справлялись со своими обязанностями. Эту картину подтверждают и другие эксперименты, в ходе которых люди при крайнем недосыпе демонстрировали явные психотические расстройства, такие как галлюцинации, мания преследования, крайняя агрессивность или глубокая подавленность. Все эти явления, хотя бы в ослабленной форме, наблюдались и у 17-летнего школьника из Сан-Диего.

Но независимо от исхода исключительно академической дискуссии, признавать ли психической болезнью то, что делает с людьми лишение сна, ни один серьезный врач сегодня не дал бы согласия на одиннадцатидневный эксперимент такого рода. Крайней границей допустимого при депривации сна у людей считаются сейчас четверо суток. Дальше риск для здоровья становится уже слишком велик.

Люди не подопытные животные. Никому и в голову не может прийти проверять на людях, сколько времени они способны прожить без сна и что с ними при этом будет. И так понятно, что такой эксперимент имел бы катастрофические результаты. Чтобы не сомневаться в этом, достаточно взглянуть на исследования, дотошно фиксирующие состояние людей, не спавших всего двое-трое суток подряд.

У них, как у Рэнди Гарднера, нарушается достоверность чувственного восприятия, падает работоспособность, ухудшается память, способность к сосредоточению и суждению. Ровное расположение духа исчезает, настроение портится. Не зря нарушения сна — одна из возможных причин клинической депрессии. Все эти симптомы связаны, по мнению специалистов, с нарастающей потребностью в сне. Их совокупность называется просто синдромом недосыпа. К нему относится и нарастающий риск в самый неподходящий момент средь бела дня — и тем более ночью — провалиться на несколько секунд в сон. Такой приступ бывает заметно длиннее микросна, и его вполне достаточно, чтобы, например, находясь за рулем, потерять управление автомобилем.

Однако лишение сна не обязательно должно быть разовым. Оно может накапливаться постепенно, в форме усиливающегося ночь за ночью дефицита. У людей, которые долгое время недосыпают, то есть страдают хронической нехваткой сна, в конце концов проявляются те же симптомы, что у не спавших подряд сутки или двое.

Вначале эти люди не замечают, что их работоспособность уменьшилась. Тесты, в ходе которых исследователи сравнивали достигнутые результаты с самооценкой испытуемых, показали пугающее несоответствие. Переутомленные люди считают себя еще вполне бодрыми, когда их результаты уже не соответствуют нормам. В этом — и не только в этом — они похожи на пьяных: после 17 ч без сна мы справляемся с тестами так же плохо, как и с 0,5 промилле алкоголя в крови. Человек, вставший утром в 7 ч, уже около полуночи садится за руль «в подпитии». После суток лишения сна скорость реакции у нас падает до значений, которые выспавшийся человек показывает с 1 промилле алкоголя в крови.

Лишь когда за много дней накопится огромный дефицит сна, люди начинают осознавать, что с ними что-то не в порядке. Причем большинство не может точно указать причину. Они говорят что-нибудь неопределенное вроде «что-то я вялый», «мне как-то нездоровится», «у меня сейчас очень большой стресс» или «я совсем закрутился». Почти никто не догадывается, что просто недостаточно спит.

В лучшем случае переутомленные люди с какого-то момента испытывают физическое недомогание, головные боли и даже небольшой подъем температуры. Они решают, что простудились, и на день-два укладываются в постель. Если им за это время удается как следует отоспаться, работоспособность возвращается в полном объеме. В худшем случае проблема оборачивается опасностью для жизни для них самих и окружающих — как из-за учащающихся приступов секундного сна, нередко приводящих к несчастным случаям на дороге, так и из-за снизившейся способности принимать правильные решения.

Люди с выраженным дефицитом сна чаще делают ошибки, они невыносимо раздражительны и даже днем нередко на мгновение засыпают. Профессиональные шоферы, которые в силу нелеченных нарушений сна страдают так называемой дневной сонливостью, по закону лишаются права заниматься своей работой. Чудовищное поведение, наблюдаемое иногда у солдат на войне, — жестокие военные преступления, нападения на собственные части или резня гражданского населения — с точки зрения специалистов отчасти тоже объясняется нарастающей изо дня в день нехваткой сна.

В ходе исследования, проводившегося в американской армии в 2002 г., проверялись элитные соединения до и после трехдневных боевых учений. Было показано пугающее падение работоспособности, вызванное недосыпанием. Некоторые солдаты за 73 ч учений спали всего час. При тестировании на способность принимать быстрые решения после маневров они допускали в среднем по 15 ошибок, а до начала учений — всего одну-две. «Результаты оказались хуже, чем если бы они были пьяными», — сказал руководитель исследования Харрис Либерман.

Синдромом недосыпа страдают не только солдаты. «Хронический недосып встречается часто и имеет много разных причин. Среди них медицинские (например, постоянные боли или расстройства сна), неблагоприятные условия труда (например, слишком длинный рабочий день или ночные смены), а также социальные или домашние обязанности», — говорит Дэвид Дингес, один из крупнейших специалистов по дефициту сна, сотрудник Пенсильванского университета в Филадельфии, где работает и его не менее маститый коллега Ханс Ван Донген.

В 2003 г. они опубликовали впечатляющие результаты интересного эксперимента: 48 молодых здоровых людей с совершенно нормальной, среднестатистической потребностью в сне спали на протяжении 2 недель кто только по 4, кто по 6, кто по 8 ч. Во время бодрствования они каждые два часа проходили тесты на внимание, память и скорость реакции. Лишь те, кто спал по 8 ч, показывали высокие результаты. В других группах показатели непрерывно ухудшались до последнего дня эксперимента, причем у тех, кто спал по 4 часа, примерно вдвое быстрее, чем при режиме 6-часового сна.

Спустя две недели работоспособность спавших по 4 ч была в столь же плачевном состоянии, как у тех, кто не спал двое суток подряд. Жившие в режиме 6-часового сна дошли до состояния людей, не спавших сутки. Исследователи отметили у подопытных «прогрессирующую нейрокогнитивную дисфункцию систем, отвечающих за продолжительную концентрацию внимания и рабочую память».

Поэтому сверхзанятые менеджеры или телеведущие, рассказывающие, что им вполне хватает на сон 4 ч, скорее всего, ошибаются. Ошибка эта естественна, выяснили те же Динджес и Ван Донген: судя по всему, субъективная усталость, которую мы ощущаем, когда несколько суток подряд не высыпаемся, сильно отстает от снижения наших умственных способностей.

Анализируя тест, в котором подопытные сами оценивали степень своей сонливости, ученые получили совершенно неожиданные результаты. Примерно на пятые сутки испытуемые, недосыпавшие каждую ночь, переставали ощущать прирост усталости по сравнению с предыдущей ночью. Гомеостатическая компонента регуляции сна достигала у них насыщения и далее не подымалась. Казалось даже, что их организм привык к сниженному количеству сна. Ведь спустя две недели, хотя им по-прежнему не давали высыпаться, они уже не жаловались на серьезную сонливость. Те подопытные, кому пришлось не спать двое суток подряд, чувствовали себя несравненно хуже.

Вывод получается пугающий: от недосыпа мы глупеем — и даже не замечаем этого. В последние годы проводится все больше экспериментов, подтверждающих, что не только тело, но и интеллект нуждается в сне для нормальной работы. Сейчас нейробиологи видят одну из важнейших задач сна в том, чтобы помогать нервной системе обработать полученные за день впечатления. Для этого процесса мозгу требуется время. Если ему этого времени не хватает, страдает, очевидно, наш рассудок.

Что люди, которые подолгу не высыпаются, умственно отстают, не так хорошо обучаются, хуже запоминают — давно известно. Некоторые ученые даже предлагали не давать людям спать после травматического события, чтобы они поскорее забыли пережитое и психика их не пострадала. Особенно вредно недосыпание для школьников. Те из них, кто страдают нарушениями сна, как правило, учатся хуже среднего. Если эту проблему устранить, успеваемость обычно повышается. Два исследования, проводившиеся в США в 2005 и 2006 годах, однозначно показали: дети, имеющие из-за сильных приступов храпа сильно нарушенный сон, очень часто отклоняются от нормы поведения. Переутомление проявляется у них гиперактивностью, невозможностью сосредоточиться, а иногда и агрессией. У поразительно многих даже диагностируется синдром дефицита внимания и гиперактивности (СГДВ). После успешной терапии храпа поведение детей значительно улучшается.

В рамках первого исследования врачи Мичиганского университета удалили 22 детям с СГДВ гланды — наиболее частую причину храпа у детей. Спустя год диагноз СГДВ сохранялся лишь у половины прооперированных. Второе исследование, проводившееся нью-йоркскими врачами, сопоставляло результаты наблюдения 42 детей, у которых миндалины были удалены из-за храпа, с такой же контрольной группой, где эта операция проводилась по другим показаниям. До операции дети с расстройством сна значительно чаще отличались отклоняющимся поведением. Спустя три месяца результаты тестов в группе бывших «храпунов» значительно улучшились и приблизились к показателям в контрольной группе.

Томас Альва Эдисон изобрел электрическую лампочку еще в 1879 г. Однако электрический свет проник в жилища рядовых граждан не сразу. Поэтому еще в 1910 г. люди рано ложились спать и проводили в постели в среднем 9 часов в сутки. Сейчас, согласно опросу, средний немец спит всего 7 часов 8 минут. Он укладывается в 22.47, спустя некоторое время засыпает, и просыпается между 6 и половиной седьмого. Время перед сном он либо проводит у телевизора, либо продолжает при электрическом свете свои дневные занятия.

Хронобиолог Анна Вюрц-Джастис, заведующая Базельской лабораторией сна, где мне делали сомнограмму, считает, что эта тенденция в конечном счете зачастую приводит к расстройству здоровья: «Современные люди спят в среднем на час меньше, чем 20 лет назад. Возможно, многие так называемые «болезни цивилизации» — отдаленные последствия такого развития». И действительно, все больше данных указывает на то, что хронический недосып приводит к нарушениям обмена веществ. Очевидно, организму нужен продолжительный ночной покой, чтобы непрерывная цепь сигналов тонко сбалансированных гормонов успела довести до конца свою работу.

Недосыпание влияет на углеводный обмен и гормональную систему так же, как нормальные процессы старения, выяснили в 1999 г. Карина Шпигель и Ева Ван Каутер из Чикаго. В их эксперименте четверо здоровых молодых людей шесть суток подряд спали всего по 4 часа. В результате анализ крови у них выглядел так скверно, как это обычно бывает у людей в предынфарктном состоянии или на подступах к диабету. «Недостаток сна, очевидно, усиливает тяжесть хронических возрастных заболеваний», заключили исследовательницы. Другими словами: кто мало спит, быстрее стареет.

Такие нейромедиаторы, как инсулин, лептин и грелин, а также гормоны щитовидной железы и коры надпочечников, постоянно обеспечивают взвешенный, адаптированный к потребностям тела уровень внутренней энергии, при котором наши органы могут работать в оптимальном режиме. Во время сна гормон роста запускает программу комплексного обновления организма. В организме рождаются новые клетки и он затрачивает на это значительную энергию. А поскольку мы в это время не едим, в первую очередь сжигается жир из энергетических запасов на животе, ягодицах и бедрах. Поэтому синтетический гормон роста, способствующий снижению веса и омоложению, приобрел дурную славу как популярный допинг в силовых видах спорта.

Возможно, спортсменам, вместо того чтобы принимать допинг, следует просто больше и глубже спать. Ведь если времени для сложного процесса ночного обмена веществ недостаточно или если мы спим слишком нерегулярно, вся система может разладиться. «В настоящее время многие исследования подтверждают, что недосыпание и нарушение обмена веществ связаны между собой», — говорит Вюрц-Джастис. Улыбчивая энергичная женщина, уроженка Новой Зеландии, делает при этом пугающе серьезное лицо. И она права: ее слова означают, что, к примеру, ожирение, диабет или сердечно-сосудистые заболевания получают все большее распространение отчасти и потому, что мы все меньше и беспорядочнее спим.

Особенно участилось за последние годы сочетание трех болезней, которое врачи называют метаболическим синдромом. Пациенты страдают от избыточного веса, у них резко повышено содержание липидов в сыворотке крови, а также кровяное давление, и наблюдается склонность к сахарному диабету. Можно ли считать случайным, что эта тенденция появилась одновременно со всеобщим сокращением времени сна?

Скорее всего, нет. В Голландии группа нейробиологов под руководством Руда Буйса из Амстердамского института нейробиологии уже несколько лет исследует причины возникновения метаболического синдрома. Им удалось найти убедительные доказательства того, что общим во всех разнообразных проявлениях этой болезни, от которой в США страдает четвертая часть населения, является сбой в контроле над обменом веществ со стороны биологических часов. Вывод Буйса вкратце гласит: кто спит плохо и всегда в разное время, у того возникает сбой внутренних ритмов организма, а это может привести к расстройству обмена веществ.

Что касается лишнего веса, то в его прямой связи с недосыпанием сейчас никто уже не сомневается. За последние годы множество ученых в ходе самых разных экспериментов доказало, что люди, которые очень мало или плохо спят, чаще других страдают ожирением[13]. Шахрад Тахери из Стэндфордского университета в Калифорнии продемонстрировал, к примеру, что индекс массы тела (ИМТ, масса тела, разделенная на рост в квадрате) у людей, которые спят менее 8 ч в сутки, увеличивается в прямой зависимости от дефицита сна. Решающую роль при этом играют, вероятно, гормоны, регулирующие аппетит: у людей, которые слишком мало спят, повышено содержание в крови гормона голода грелина, а количество лептина, сдерживающего аппетит, понижено.

Это неудивительно, поскольку организм во сне подавляет секрецию грелина и увеличивает — лептина, чтобы нас по ночам не будил голод. Если человек недосыпает, грелина образуется слишком много, что побуждает есть больше, чем нужно. С этим согласен и руководитель Стэндфордской исследовательской группы Эммануэль Миньо: «Наше исследование демонстрирует существенную связь между сном и гормонами обмена веществ. В развитых странах, где хроническое недосыпание встречается часто, а еда легко доступна», наблюдаемые эффекты «играют решающую роль в широком распространении ожирения».

Хронобиолог Руд Буйс обнаружил непосредственную связь между центральными внутренними часами в гипоталамусе и расположенным совсем рядом ареалом мозга под названием nucleus arcuatus (полукружное ядро), который отвечает за регуляцию аппетита. «Оказалось, что циркулирующие в организме гормоны воздействуют на супрахиазматические ядра, а их изменения, в свою очередь, немедленно модифицируют активность nucleus arcuatus», — сообщил он коллегам на конференции по нейробиологии в 2006 г.

Эта тревожная тенденция не щадит и детей: канадские ученые из Лавальского университета в Сент-Фуа обнаружили в 2006 г., что дети в возрасте 5-10 лет, спавшие всего 8-10 ч в день, страдали избыточным весом в 3,5 раза чаще, чем их сверстники, получавшие положенные в этом возрасте 12–13 ч сна.

В том же году на конгрессе в Сан-Диего были представлены результаты крупнейшего на сегодняшний день анкетирования по теме «сон и избыточный вес». Уже само количество обработанных данных заставляет отнестись к ним с особым вниманием: Санджей Пател, врач из Кливлендского университета, проанализировал вместе со своими коллегами данные 68 ООО медсестер, которых с 1986 по 2000 г. каждые два года опрашивали о продолжительности сна и весе. Причем благодаря огромному числу опрошенных можно было учитывать воздействие на вес именно индивидуального количества сна, поскольку прочие существенные факторы в выделенных по этому признаку группах не отличались — будь то рост, возраст, спортивная активность, или количество и качество пищи.

Женщины, спавшие в сутки пять часов или меньше, уже к началу анкетирования весили в среднем на 2,5 кг больше, чем те, что спали по семь часов. Спустя десять лет разница в весе возросла до 3,25 кг. «Эти цифры кажутся не особенно большими, но ведь речь идет именно о среднем значении», поясняет Пател. Некоторые женщины поправились за время опроса значительно сильнее. В частности, те медсестры, что спали всего по пять часов, в три раза чаще полнели на 15 кг. И даже при шести часах сна сохранялся повышенный риск очень сильной прибавки в весе.

От длительного недосыпания страдают не только обмен веществ и энергии. Эндокринолог Ева Ван Каутер доказала еще в 1992 г., что при лишении сна в человеческом организме вырабатывается значительно меньше гормона роста. Это означает, что недостаток сна сокращает для всей системы внутренних органов возможность ночной регенерации. Такое сокращение может повести к заболеваниям практически на всех уровнях. Если у органов не хватает времени и материала для замены старых или больных клеток новыми, они неизбежно будут работать хуже, а их сопротивляемость болезням снизится.

Те же явления лежат в основе древней народной мудрости, что больному полезнее всего сон. Наверное, каждому случалось ощутить это на себе: ты ложишься спать больным, спишь необычно глубоко и долго и просыпаешься здоровым. Не зря во время болезни или в восстановительный период после операции наша потребность в сне значительно выше обычного. Организму нужно дополнительное время, а возможно, и дополнительное количество гормона роста для обновления. Спать — священный долг пациента!

Доказательств этим словам много. Крысы, которым Аллен Рехтшаффен не давал спать, вскоре покрывались незаживающими ранками. А что решающую роль в этом играет гормон роста, вырабатываемый организмом только в фазе глубокого сна, доказала в 2005 г. группа американских исследователей под руководством дерматолога Ладан Мостагими. В их экспериментах крысам слегка повреждали кожу, и всякий раз будили их во время БС, а в глубоком сне не тревожили — и ранки заживали с той же скоростью, что у нормально высыпавшихся животных.

Одна из важнейших систем организма, каждую ночь получающая подпитку от сна, — иммунная система. Физиологи всегда считали, что недосыпание ослабляет сопротивляемость болезням — и наоборот, что мы именно потому так много спим во время инфекционных заболеваний вроде гриппа, что иммунная система в это время работает с особым напряжением. Считалось, что во время сна она убивает и выводит возбудителей болезни и вырабатывает целительные нейромедиаторы и антитела, а также активирует лимфоциты.

«Как ни странно, экспериментальных доказательств этого предположения крайне мало», — говорит Ян Борн, нейробиолог и специалист по гормонам из Любека. Правда, люди, которых врачи нарочно инфицировали вирусами ОРЗ, заболевали чаще и болели тяжелее, если при этом мало спали. Подопытные крысы Аллена Рехтшаффена, несмотря на крайнее недосыпание, заболевали инфекционными болезнями не чаще, чем животные из контрольной группы.

Возможно, это связано просто с тем, что животных не обследовали как следует. Во всяком случае, сотрудница Рехтшаффена Кэрол Эверсон позже повторила его опыты и получила прямо противоположный результат: иммунная система животных, выглядевших на первый взгляд здоровыми, была после 14 суток без сна значительно ослаблена. Уже на пятые сутки иммунная защита у крыс Эверсон оказывалась неспособна контролировать микробные атаки. Исследовательница пришла к следующему выводу: «Продолжительное лишение сна уже через несколько суток ведет к заражению обычно стерильных внутренних тканей болезнетворными бактериями». Если эксперимент затягивался, бактерии продолжали размножаться и крысы в конце концов умирали.

Одно из самых убедительных доказательств того, что сон поддерживает работу иммунной системы, получил коллектив исследователей из Любека, руководимый Яном Борном. В 2003 г. Таня Ланге и ее коллеги сделали 19 испытуемым прививку от гепатита. Часть привитых имела после этого возможность нормально спать, другие согласились бодрствовать ночь и следующий день. Спустя 4 недели у тех, кто спал нормально, оказалось в крови почти вдвое больше антител к возбудителям болезни, чем у остальных. Если функция сна в непосредственном сопротивлении инфекции пока неясна, «результат эксперимента показывает важность сна для развития долгосрочной иммунной защиты», — пишут исследователи. С другой стороны, сейчас никто из специалистов не сомневается, что недосыпание приводит к болезни еще и потому, что открывает зеленую улицу возбудителям инфекционных заболеваний.

У каждого из нас иногда безудержно «слипаются» глаза. Все мы знаем, что разумное решение в таком случае только одно: поспать. Но разум редко торжествует. Люди со слипающимися глазами разъезжают повсюду на автомобилях. А ведь опускающиеся сами собой веки — несомненный признак сонливости, которая, как справедливо замечал пионер сомнологии Демент, «есть последняя — а отнюдь не первая — ступень на пути к засыпанию». Когда глаза у нас закрываются, мы на самом деле уже не вполне владеем собой. В результате многие водители просыпаются в кювете — а иные уже не просыпаются.

«Признавать ли нахождение за рулем в сонном состоянии правонарушением? Несомненно!» — требует Айлина Розен, сомнолог из Филадельфии. В США ежегодно происходит около 100 000 ДТП, вызванных усталостью, число раненых достигает 71 тысячи человек, погибших — 1,5 тысячи. Материальный ущерб оценивается в миллиарды долларов. В Германии цифры выглядят не лучше: согласно обследованию Союза немецких страховых обществ, переутомление — причина 24 % аварий со смертельным исходом на дорогах Баварии. Если подсчитать общее число погибших на дорогах Германии в 2005 г. (5361 человек), получится, что засыпание за рулем унесло жизни 1287 человек.

И все же многие люди легкомысленно отправляются в отпуск на машине вечером последнего рабочего дня — время, в которое приступы сонливости возникают особенно часто. Ведь нередко перед отпуском люди вынуждены работать особенно интенсивно и поэтому спят меньше обычного. Незаметно у них накапливается значительный дефицит сна. И тогда обычного послеобеденного снижения активности вполне достаточно, чтобы водителем овладела опасная сонливость.

Что делать в таких случаях, выяснили в 1997 г. Луиза Рейнер и Джим Хорн из университета Лоуборроу в Великобритании. Они проверяли различные способы сопротивления сну и нашли оптимальное сочетание: нужно доехать до ближайшей стоянки, выпить две чашки кофе или другого напитка с высоким содержанием кофеина, а затем прилечь на четверть часа. При испытаниях в симуляторе вождения это действовало лучше, чем каждое из двух средств в отдельности. Поскольку бодрящие свойства кофеина проявляются лишь через полчаса, уснуть удается без проблем. А после короткого сна кофеин тоже делает свое дело, и управление автомобилем как минимум в ближайшие два часа не представляет особого риска.

Такой эксперимент окончательно доказал, что кофеин — эффективное средство взбадривания, которое при правильном применении может приносить большую пользу. Кофе усиливает систему возбуждения в мозге, вызывая тот же эффект, что интересная, отвлекающая, напряженная работа или занятие спортом. Не случайно Уильям Демент, помогая Рэнди Гарднеру продержаться, развлекал его игрой в баскетбол и пинбол.

Но, заставляя переключатель центров сна неестественно долго оставаться в положении «бодрствование», мы сильно рискуем: дефицит сна становится от этого все больше. Вместе с ним нарастает опасность сделать на следующий день, а особенно в наступающую за ним ночь, опасную ошибку. Кроме того, при хроническом дефиците сна, как описано выше, люди глупеют, полнеют и болеют.

Все это вместе, казалось бы, должно заставить каждого тщательно следить за достаточным количеством сна. Но откуда мы знаем, сколько именно сна нам не хватает? Сколько в точности сна нужно человеку? Сомнологи уже много лет ищут ответы на эти вопросы.

Томас Вер, специалист по психобиологии из американского Национального института здоровья в Бетесде, задался в начале 1990-х гг. вопросом, что произойдет, если дать людям возможность спать ежедневно по 14 ч. Это соответствовало бы естественной ситуации, тысячелетиями наступавшей для наших предков каждую зиму. Стали бы люди спать по семь, восемь или девять часов подряд, как в последние века, или вернулись бы к забытой «зимней спячке»?

Вер отобрал для исследования 24 человека, на протяжении четырех месяцев ночевавших в лаборатории сна. Днем им разрешалось на 10 ч вставать и заниматься чем угодно. Следующие 14 ч они должны были проводить в постели в затемненной палате. Судя по всему, сначала подопытные наверстывали значительный дефицит и устраивали себе настоящий курс терапии сном. В среднем они спали более 12 ч в сутки. Это было явным указанием на то, что раньше они — сами того не замечая — значительно недосыпали. «Сейчас никто уже не знает, что значит быть по-настоящему бодрым», — замечает Вер. Надо полагать, что у большинства людей накапливается со временем не меньший дефицит сна, чем у его добровольцев.

Но терапия сном оказывала свое действие. Постепенно подопытные начинали спать меньше и примерно через четыре недели достигали уже не менявшегося далее значения в 8 ч 15 мин. Все указывает на то, что такова и есть естественная средняя потребность человека в сне, по крайней мере, в более темное время года. Летом, когда световой день длиннее, нам, вероятно, требуется несколько меньше сна, чем зимой.

Результаты, полученные Вером, хорошо согласуются с тем, что сомнологи давно уже считают примерной суточной потребностью человека в сне — 8 ч. Если 100 лет назад люди и проводили в постели 9 ч, можно предположить, что большинство спало все равно только 8 из них.

Но было бы большой ошибкой, от которой непременно нужно предостеречь читателя, пытаться заставить себя спать ровно 8 часов. Для кого-то это может оказаться мало, а для других — слишком много. Потребность в сне у каждого конкретного человека своя. «Если мы здоровы и ничто не мешает нам спать столько, сколько хочется, организм автоматически возьмет необходимое количество сна», — говорит директор неврологического отделения в университетской клинике Цюриха, сомнолог Клаудио Басетти. Наше дело — обеспечить подходящие условия. Потребность в сне отчасти обусловлена генетически, и к тому же зависит от множества других факторов. Любые цифры в диапазоне от 5 до 10 ч считаются нормальными.

Поэтому те, кто спит долго, не должны этого стесняться, а тем более позволять называть себя лентяями. Точно так же людям, которые не могут долго оставаться в постели, не стоит обращать внимания на упреки в неугомонности или чрезмерном карьеризме. Со своей индивидуальной потребностью в сне человек ничего поделать не может.

Однако те, кто утверждает, что нормально высыпается меньше чем за 5 ч или что уже долгое время практически совсем не спит, как правило, ошибаются. Знаменитые малоспящие, такие как Наполеон, который якобы довольствовался четырьмя часами, или изобретатель электрической лампочки Томас Эдисон, стремившийся вообще обойтись без сна, обманывали самих себя. Наполеон, судя по всему, страдал расстройством сна и поэтому нередко засыпал днем. Эдисон, говорят, тоже часто и много спал в дневные часы.

Сомнологи постоянно приглашают в лабораторию сна людей, утверждающих, что они почти не спят. При этом с поразительной регулярностью выясняется, что ночью пациенты прекрасно засыпают, а иногда спят глубоким сном несколько часов подряд. Но сами они упорно утверждают обратное, и это неудивительно: в полусне мы теряем чувство времени. Время бодрствования кажется нам невероятно долгим, а часы, проведенные во сне, напротив, пролетают незаметно. Периоды сна продолжительностью менее 20 мин человек в принципе не регистрирует. Интересно, что люди, которые спят плохо, как правило, недооценивают продолжительность своего сна, а обладатели здорового сна обычно сообщают совершенно правильные данные о том, сколько они спят.

В специальной литературе встречается только три надежно засвидетельствованных случая крайне короткого сна: двое мужчин, которым хватало менее трех часов сна в сутки, и мисс М., 70-летняя бывшая медсестра из Лондона, которая действительно спала за ночь всего один час. Случаи, когда люди регулярно спят очень долго, более десяти часов, встречаются намного чаще, но тоже составляют крайне малый процент от общего количества.

Тот факт, что за нашу потребность в сне действительно отвечают определенные гены, получаемые в наследство от родителей, доказал в 2005 г. сомнолог из Цюриха Ханс-Петер Ландольт. Люди с особым видом фермента, который медленнее обычного расщепляет вызывающий усталость гормон аденозин, спали заметно глубже, чем другие испытуемые. Ландольт объясняет причину этого явления: «Предполагается, что в организме таких людей из-за замедленного расщепления аденозина образуется его повышенная концентрация». Удивительно, однако, что очень заметно увеличивается продолжительность глубокого сна: «Мы обнаружили, что у группы людей с соответствующим вариантом гена на 8 ч сна приходится на полчаса больше глубокого сна».

Вполне возможно, что наряду с этим существует множество других генов, которые разными путями определяют индивидуальную глубину и продолжительность сна, говорит Ландольт. Неудивительно, что общая потребность в сне у людей — как и у плодовой мушки дрозофилы — статистически представляет собой гауссовское распределение: большинству людей требуется 8 ч сна, очень многим — 7 или 9 ч, почти никому — менее 6 или более 10 ч.

Даниэль Эшбах из рабочей группы Томаса Вера уже много лет ищет систематические отличия между малоспящими и долгоспящими. Он специально изучает регуляцию сна у людей, которые спят в сутки менее 6 часов, и сравнивает результаты с данными тех испытуемых, которые нуждаются более чем в 9 ч сна. Он обнаружил, что малоспящие дольше бодрствуют до наступления сильной усталости. Чтобы уснуть, им требуется более настоятельная потребность в сне. Причем «совы» и «жаворонки» в этом отношении не различаются, поскольку значение имеет лишь общая продолжительность бодрствования.

Чтобы оценить потребность испытуемых в сне, Эшбах и его коллеги придумали следующую уловку: они воспользовались тем обстоятельством, что в так называемой ЭЭГ бодрствования также проскальзывают волны сна, причем тем чаще, чем сильнее потребность в сне. Поэтому исследователи снимали ЭЭГ у малоспящих и долгоспящих в состоянии бодрствования и наблюдали за количеством медленных волн. В результате выяснилось, что малоспящие ощущали сильную усталость лишь тогда, когда частота медленных волн в их мозге была уже очень высокой. У долгоспящих подобный рисунок ЭЭГ наблюдается лишь в тех случаях, когда им искусственно не дают уснуть. В нормальных условиях они засыпают уже при значительно меньшем проценте медленных волн в электрической активности мозга.

«Малоспящие легче переносят высокую потребность в сне, чем долгоспящие», — резюмирует Эшбах. Почему это так, остается неясным. Причин здесь много, причем преимущественную роль играет наследственность, а также приобретенные за долгое время привычки.

Этот эффект легко описать посредством модели регуляции сна Борбели. Если повысить значение потребности в сне, при которой виртуальный субъект засыпает, гомеостатическая компонента S начинает колебаться на значительно более высоком уровне, что приводит к сокращению общей необходимой продолжительности сна.

В эту картину хорошо вписывается тот факт, что люди, обходящиеся меньшим количеством сна, засыпают легче, причем независимо от времени суток: внутренняя потребность в сне у них всегда относительно высока и при этом не вызывает субъективного ощущения усталости. Если они решают уснуть и целенаправленно расслабляются, понижая внутреннее возбуждение, их мозгу сравнительно легко перевести переключатель в положение «сон».

Однако у некоторых людей хронобиологическая компонента также играет роль в определении необходимого количества сна. В 2003 г. Эшбах обнаружил, что у людей, которые спят особенно долго, как правило, с замедлением идут внутренние часы: «Регулятор циркадного ритма программирует долгоспящих на более длинную биологическую ночь, чем малоспящих».

Поэтому очень вероятно, что нарушения внутренних ритмов играют роль в широко известных крайних колебаниях времени сна у людей с маниакально-депрессивным психозом. В депрессивной фазе потребность в сне сильно повышена от того, что внутренние часы отстают от реальных суток, предполагает Эшбах. В маниакальные периоды все наоборот: необычно малая продолжительность сна лучше всего объясняется тем, что биологические часы сильно спешат.

Независимо от того, какова индивидуально необходимая продолжительность сна, человек, которому не удается проспать нужное число часов подряд, должен спать несколько раз в сутки, например, находить время для послеобеденного сна. Подопытные Томаса Вера в Бетесде, которые теоретически могли спать по 14 ч, вскоре разделили свой сон продолжительностью около 8 ч на два этапа: после отбоя они, как правило, еще некоторое время бодрствовали, а затем спали два раза по четыре часа. Промежуток между двумя периодами сна составлял также около четырех часов. В это время ночного бодрствования испытуемые находились в своеобразном сумеречном состоянии, напоминающем полусон или легкую дремоту. Днем эти люди, которые, наверное, впервые с детских лет не испытывали дефицита сна, ощущали свое сознание «кристально-ясным».

Представители некоторых примитивных народов и сейчас спят подобным образом. Но в нашем индустриализованном мире такой режим сна трудноосуществим. Большая часть человечества спит сейчас в любом случае меньше, чем нужно по мнению сомнологов: население западных стран в среднем не получает восьмичасового суточного сна. В зависимости от страны среднее значение составляет 7–7,5 ч.

Однако, как ни странно, этот небольшой социально обусловленный дефицит сна, возможно, имеет положительную сторону. Новейшие эпидемиологические данные позволяют заключить, что в долгосрочной перспективе может будет даже полезно спать чуть меньше, чем требует природа. Еще удивительнее тот факт, что слишком долгий сон, возможно, вреден.

По крайней мере, такие выводы следуют из опроса более 100 ООО человек, который провел среди своих соотечественников японский исследователь Акико Тамакоши. В 2004 г. он опубликовал неожиданные результаты, противоречащие заключениям сомнологов. По данным Тамакоши, наибольшую ожидаемую продолжительность жизни имеют те, кто спит по 7 ч. К тому же выводу привел опрос, проводившийся в США двумя годами раньше и охвативший более миллиона человек. Уже тогда руководитель исследования Даниэль Крипке из Саг-Диего заметил: «Пациенты часто жалуются на плохой сон или хроническую бессонницу только потому, что твердо убеждены: спать следует 8 ч». Очевидно, многим людям вполне достаточно значительно меньшего количества сна.

Разнообразие новейших результатов сбивает с толку: какое же количество сна нужно все-таки считать оптимальным? В конечном счете, ответ остается прежним: каждый человек должен сам определить необходимое ему количеств сна. Ведь тот факт, что в среднем люди, спящие менее 7 ч, умирают раньше, очевиден и вполне понятен, учитывая следствия хронического недосыпания. А то, что долго спящие люди по статистике живут меньше, для здоровых людей интереса не представляет. Если они спят слишком долго, это вряд ли принесет особую пользу их здоровью, но и вреда также не причинит.

Правда, Шоун Янгстедт из Южно-Каролинского университета в американском штате Колумбия, вместе с Кирке проанализировавший почти всю литературу, опубликованную на тему продолжительности сна и здоровья, сообщает: «эпидемиологи в основном согласны в том, что продолжительность сна более 8 ч статистически связана с повышенной смертностью». Но большая часть этой статистики объясняется тем, что многие тяжелые болезни повышают потребность человека в сне. Эти люди не потому заболели, что слишком много спят, а спят так много потому, что больны.

И все же можно предположить, что минимальный регулярный дефицит сна запускает в наших клетках программу увеличения продолжительности жизни, полагает Янгстедт. Эта программа рассчитана на то, чтобы в дурные времена — при недостатке пищи или продолжительном отнимающем сон стрессе — поддерживать бодрость организма в ожидании лучших условий. В таком состоянии клетки затрачивают больше обычного энергии в предупреждение рака, хронических воспалений и других угрожающих жизни болезней. Этот феномен хорошо изучен для продолжительной низкокалорийной диеты, которая почти у всех животных, а вероятно, и у человека, продлевает жизнь. Мало кто захочет постоянно голодать, и так же мало желающих пребывать все время в сонном состоянии, только чтобы прибавить себе несколько лет в старости.

Возможно, что легкое увеличение необходимой продолжительности сна — неизбежное следствие недосыпания — делает наш сон в целом глубже и непрерывнее, тем самым повышая его освежающий и обновляющий эффект. Несомненны, во всяком случае, два других позитивных эффекта, которые может иметь для некоторых людей небольшой дефицит сна. Бессонная ночь нередко помогает от депрессии, а постоянное ограничение сна — испытанное средство преодолеть проблемы с вечерним засыпанием у пожилых людей, имеющих привычку поздно вставать. Для того чтобы накопить к вечеру достаточное утомление, им надо приучиться меньше спать по утрам.

Поэтому во многих случаях специалисты действительно рекомендуют искусственно сократить сон вопреки ощущениям. Если человек почти всегда с трудом засыпает или очень часто просыпается по ночам и не может уснуть, ему стоит, вероятно, повысить потребность в сне, сократив хотя бы в начале терапии общее время пребывания в постели. Всем остальным, как правило, идет на пользу как следует выспаться.

Короткий сон не всегда вреден для здоровья. А тому, кто и так достаточно спит, дополнительные часы дремоты, согласно последним данным, никакой особенной пользы не принесут. Только если вы ощущаете регулярное недосыпание, проявляющееся, например, в дневной сонливости в рабочие дни и продолжительном сне по выходным, нужно выяснить, поэкспериментировав на себе, какова ваша личная потребность в сне и сравнить с тем количеством сна, которое реально удается получить.

Для этого во время отпуска или каникул можно устроить себе лечение сном, каждое утро оставаясь в постели до тех пор, пока не останется ни малейшего желания спать дальше, а вечером все же пытаться заснуть в обычное время. Спустя несколько дней устанавливается — как у подопытных Томаса Вера — более или менее постоянное время сна, при котором человек днем чувствует себя бодрым, а вечером легко засыпает.

В результате не только самочувствие становится лучше, чем до отпуска, но и наступает ясность относительно индивидуальной потребности в сне. Тем, кто хочет долго сохранять здоровье и работоспособность, рекомендуется придерживаться полученных данных. Если в рабочие дни провести такой эксперимент невозможно, стоит завести дневник сна, отмечая все часы как ночного, так и дневного сна, чтобы в конце недели подсчитать необходимое время сна. Люди, чье необходимое суточное время сна составляет 8 ч, должны получать в неделю примерно 56 ч сна. Если в рабочие дни им удается спать только по 7 ч, 5 ч желательно каким-то образом добрать. Добиться этого можно, устроив себе, например, на неделе четыре получасовых «тихих часа», десять часов сна в субботу и девять в воскресенье.

Тем, кто хотел бы спать дольше, следует задуматься о том, в какое время им лучше всего ложиться спать. Ведь одному практически не удается проснуться утром позже обычного, а другому — рано уснуть вечером. Виноваты в этом внутренние часы, которые идут у разных людей с разной скоростью, в зависимости от того, какой вариант часовых генов мы унаследовали от родителей. Хотя биологические часы выправляют свой ход по дневному свету, так что в конце концов их сутки почти всегда составляют 24 ч, показываемое ими время все же обычно чуть-чуть отстает или слегка опережает реальное.

Поэтому хронобиологи делят людей на типы, заимствуя их названия из мира птиц: людей, предпочитающих ночной образ жизни, называют совами, а любителей рано вставать — жаворонками. Ярко выраженные совы засыпают позже, чем обычные люди, потому что их биологическое время несколько отстает от реального. Утром они могут спать очень долго, особенно в затемненной комнате, когда внутренние часы не получают от дневного света сигнала к ускорению. Проснувшись наконец, они нередко до полудня еще чувствуют вялость, зато вечером необычно долго сохраняют активность и работоспособность. Ночью хронобиологическая компонента общей сонливости повышается так медленно, что легко заснуть им удается только в очень поздние ночные часы — во всяком случае, если утром они хорошо выспались и не набрали необычно высокой потребности в сне.

Жаворонки, напротив, рано устают и поднимаются ни свет ни заря, поскольку их внутренние часы идут быстрее обычного. Возможность поваляться в постели подольше не доставляет им никакого удовольствия. Как правило, спать в это время они все равно не могут и досадуют, что без толку упустили утренние часы, когда их работоспособность особенно велика. Если жаворонкам нужно поспать подольше, они должны раньше лечь вечером. При условии, что их организм действительно нуждается в сне, они в это время легко уснут. Совам же лучше встать позднее утром.

В последнее время количество людей с ярко выраженными крайними хронотипами увеличивается, отметил мюнхенский хронобиолог Тиль Реннеберг. При этом настоящие совы, ложащиеся спать около четырех утра, встречаются значительно чаще, чем выраженные жаворонки, которые в это время уже просыпаются. Таковы результаты масштабного опроса, в котором участвовало 400 тыс. человек.

Очевидно, большинство людей сейчас находится во власти опасной тенденции: поскольку они все реже выходят на дневной свет, генетически обусловленный темп их биологических часов приобретает решающее значение. «Даже в пасмурные дни на улице во много раз светлее, чем в хорошо освещенных офисах. Но поскольку мы работаем в помещении, наши ритмы теряют синхронизацию с внешним миром», — предупреждает Реннеберг. Раньше люди намного чаще работали на открытом воздухе. Поэтому крайне выраженные совы и жаворонки были редкими исключениями. «Для большинства людей верно следующее правило: чем меньше дневного света они получают, тем позже их внутренние часы приспосабливаются к реальному дню. Если бы мы все были фермерами и не проводили столько времени в полутьме рабочих кабинетов, гораздо меньшее число людей ложилось бы спать под утро, но меньше было бы и таких, у кого уже в восемь вечера слипаются глаза».

Дело в том, что для нашего сознания электрический свет, несмотря на его слабость, является признаком дня, в то время как хронобиологическая система воспринимает его в лучшем случае как сумерки. В результате физиологическим часам не хватает того установочного сигнала, что хронобиологи на всех языках называют немецким словом «цайтгеберы» — внешние определители времени. Из-за этого внутренние день и ночь согласуются с реальными светлым и темным временем суток еще хуже, чем это заложено природой. Результатом могут стать нарушения сна.

Свой хронотип нетрудно определить самостоятельно. Для этого нужно только вычислить, на какое время в свободные дни, например, к концу отпуска, когда дефицит сна минимален, приходится середина сна. Если вы спите, например, с полуночи до восьми часов утра, то середина сна наступает в четыре. Согласно исследованиям хронобиологов, именно так обстоит дело у большинства людей, и такой хронотип считается средним.

Существует также множество промежуточных типов — более или менее умеренных сов или жаворонков. Крайние совы — это примерно каждый двадцатый — достигают середины сна лишь в половине восьмого утра или позже. Выраженные жаворонки — люди, чьи биологические часы без установочного сигнала проходят суточный круг меньше, чем за 24 ч — встречаются особенно редко: среди опрошенных таких обнаружилось всего 2 %. У них середина сна приходится на два часа ночи, независимо от того, подчиняются они рабочему графику или выбирают время сна свободно. Это неудивительно, поскольку они обычно встают по утрам сами, задолго до звонка будильника.

Большинство немцев склоняются к «совиному» типу. Поэтому они любят дальние перелеты в западном направлении, например из Германии в Нью-Йорк, потому что благодаря разнице в часовых поясах они наконец ощущают с утра прилив бодрости и завтракают с аппетитом, как это обычно удается только жаворонкам. В обычной жизни ими управляют два противоположно направленных измерителя времени: «Вечером сон сокращают биологические часы, а утром — будильник», — говорит хронобиолог Тиль Реннеберг. Чем более поздний у нас хронотип, чем хуже те и другие часы согласуются между собой.

Это серьезная проблема для очень большого числа людей, настаивает Реннеберг, придумавший для нее специальный термин «социальный джетлаг»: «Он может иметь весьма серьезные последствия для работоспособности и здоровья и сравним с джетлагом при дальних перелетах, только сопровождает нас всю жизнь». Страдающие от него люди ложатся спать тем позже, чем медленнее идут их биологические часы. Зато будильник совершенно не интересуется их хронотипом и сокращает продолжительность сна тем сильнее, чем ярче выражена «совиность». Опрос, проведенный Реннебергом, дал пугающие результаты: «Почти две трети людей страдают в течение рабочей недели от недосыпа». И лишь немногим удается за выходные восполнить дефицит сна.

Зимой звонок будильника раздается для абсолютного большинства слишком рано. Летом, когда мы в целом получаем больше света и солнце рано утром заливает комнату, многие люди становятся ближе к «жаворонкам» и в целом нуждаются в меньшем количестве сна.

Почти все хронобиологи критикуют на основании полученных данных принятые у нас часы работы. Вопреки поговорке «кто рано встает, тому бог дает», жаворонки «редкие птицы в современном обществе», замечает Реннеберг. Специалисты требуют изменений в этой сфере: работа и учеба должны начинаться позже, а в середине дня необходим длинный перерыв, позволяющий поспать или выйти на свежий воздух. Работодатели от этого тоже только выиграют: сократится число ошибок и несчастных случаев на производстве, связанных с недосыпом, реже будет возникать целый ряд болезней, наносящих большой экономический ущерб.

Недосып у ярко выраженных сов достигает за рабочую неделю таких значений, что в свободные дни они способны проспать 12 ч подряд и нередко остаются в постели до часу дня. Середина сна смещается у них, таким образом, с 3–4 ч утра в рабочие дни до времени после 7 ч утра. Но и люди с нормальным хронотипом страдают от слишком раннего начала рабочего дня: им тоже приходится на неделе вставать раньше, чем требует организм, и поэтому в выходные дни они спят примерно на час дольше, чем в рабочие.

Жаворонки сталкиваются с обратной проблемой: поскольку в их семье и кругу друзей часто преобладают совы, в выходные «утренним» людям приходится бодрствовать слишком долго. Кто же станет уходить до полуночи из гостей, потому что пора спать, или откажется пойти с женой или мужем на поздний сеанс в кино? Как правило, жаворонки довольно легко восполняют свой дефицит сна в рабочие дни.

С особенной силой социальный джетлаг обрушивается на подростков и молодежь. Их биоритмы в силу возрастных особенностей значительно отстают от реального времени. При этом совершенно не важно, являются молодые люди любителями дискотек или домоседами. Они подчиняются биологической, гормонально обусловленной программе ночной активности и бодрствуют далеко за полночь, потому что просто не могут иначе. Правда, родители и учителя другого мнения. Они говорят, что молодежь не ложится вовремя спать, потому что без ума от дискотек. Новейшие данные исследований биоритмов свидетельствуют в пользу юных «сов»: в возрасте около 20 лет люди активны по ночам, потому что — по неизвестным пока науке причинам — они так запрограммированы природой.

Если школьнику, уснувшему поздно ночью, с утра нужно зубрить формулы или иностранные слова, у него это будет получаться очень плохо — как из-за колоссального недосыпания, так и из-за биологических часов, еще показывающих время сна. «В восемь часов школьники слушают учителя посреди своей субъективной ночи», — говорит Тиль Реннеберг. — Большой пользы учению это не приносит». Поэтому начало уроков в старших классах необходимо перенести на 9 ч. Опрос, проведенный в Мюнхене, показал, что дети и подростки по мере взросления все больше превращаются в «сов». Крайних степеней это явление достигает у выпускников школ и студентов младших курсов.

И лишь с концом юности такая тенденция внезапно переворачивается, и все люди становятся ближе к типу жаворонка. Такой переворот в режиме сна относится к систематическим процессам, свойственным нам всем, и обусловлен, вероятно, гормональной перестройкой.

Тем самым мюнхенские хронобиологи открыли надежный метод, позволяющий определить конец юности для каждого отдельного человека. Изменение темпа внутренних часов — первый «биологический маркер окончания подросткового периода», говорит Реннеберг. «Критической точки женщины достигают в 19,5 лет, а мужчины — в 20,5». Как и во всех остальных процессах созревания, женщины здесь опережают мужчин. С годами все люди постепенно приближаются к «жаворонкам».

Конечно, свою роль играет и генетическая обусловленность, накладывающаяся на биологические особенности созревания. Поэтому есть доля правды в высказывании «кто был совой, тот совой и останется» — это связано с унаследованным темпом внутренних часов.

Строго говоря, сравнивать этот ритм можно только у сверстников. Даже крайние совы становятся в старости так близки к жаворонкам, как, может быть, лишь в раннем детстве. А выраженные жаворонки в конце юности вступают в фазу неожиданной ночной активности.

Эти результаты наводят на мысль, что напрасно во многих семьях свято соблюдается обычай общего завтрака в 8 или 9 ч. Бабушка с дедушкой к этому времени, наверное, давно проголодались и от нечего делать успели накрыть стол на всю семью и сходить за свежими булочками. Мама — настоящий жаворонок — тоже как раз вернулась с утренней пробежки. Зато отец — типичная сова — и дети-подростки очень нуждаются в том, чтобы еще поспать. Если разбудить их сейчас, семейный завтрак принесет только ссоры и испорченное настроение.

Что делать, если биологические ритмы членов одной семьи расходятся слишком далеко, или если человек хочет изменить свой хронотип, чтобы все-таки высыпаться? Здесь очень важно в нужные моменты выходить на дневной свет, чтобы центр измерения времени в промежуточном мозге получал правильные корректировочные сигналы.

Людям, склонным к ночной активности, рекомендуется не задергивать вечером шторы, чтобы уже первые лучи солнца проникали в спальню, торопя внутренние часы, все еще показывающие ночь. По той же причине совам желательно как можно раньше выходить днем на улицу, например пойти на работу пешком или совершить пробежку до завтрака. Вечером, напротив, лучше избегать яркого света, чтобы внутренние часы, уже настроившиеся на наступление темноты, не получили сигнала замедлиться. Например, сидя летом после работы на террасе кафе, лучше надевать солнечные очки. У выраженных жаворонков программа противоположная: им нужно притормозить биологические часы, а для этого вечером больше выходить на улицу, а утром носить солнечные очки.

Сильнейшее воздействие дневного света на внутренние часы можно поддержать удачным расписанием телесных сигналов, исходящих от так называемых периферийных часов в отдельных органах. Здесь важно время, когда мы едим и занимаемся спортом. Совам надо постараться, вопреки внутреннему ощущению, вечером не есть слишком поздно и быть физически активными. Жаворонкам рекомендуется поступать наоборот.

Но не стоит с самого начала ставить себе недостижимые цели. Важно не переставить внутренние часы как можно скорее, а выработать регулярные однообразные сигналы, изменяющие биоритмы в долгосрочной перспективе, в то же время не нарушая их работу. Самое важное — по возможности в одно и то же время выходить на улицу, завтракать, обедать и ужинать, а также заниматься спортом; причем это расписание должно очень постепенно смещаться в сторону желаемого хронотипа.

Усилия, затраченные на такое долгосрочное изменение образа жизни, окупятся вдвойне: ведь вместе с социальным джетлагом исчезнет не только хроническое недосыпание. Вместе с тем уменьшится потребность во вредных для здоровья привычках. «Чем сильнее социальный джетлаг, тем чаще люди хватаются за возбуждающие средства, и тем больше среди них курильщиков», — обнаружил Тиль Реннеберг.

Таким образом, многим из нас более продолжительный и качественный сон принесет пользу на многих уровнях. А если у вас уже возникло подозрение, что вы страдаете нарушениями сна, — не стоит откладывать дело в долгий ящик. Хронический дефицит сна очень важно вовремя распознать — и эффективно ликвидировать.

Современный человек страдает от недосыпания, в том числе и в Германии. В 2002 г. в стране 570 000 человек принимало прописанные врачами снотворные и успокоительные средства на общую сумму 104 млн евро. Среди лекарств, продаваемых без рецепта, наибольшей популярностью пользуется именно эта разновидность медикаментов. Экономический ущерб, наносимый в год нелеченными расстройствами сна, медики оценивают в 10 млрд евро.

В 2000 г. опрос 20 000 пациентов 539 немецких врачей-терапевтов выявил тревожные цифры: семеро из десяти опрошенных жаловались на нарушения сна, четверо из десяти указали, что страдают от них регулярно. Каждый шестой жаловался на частые приступы сонливости среди дня, восемь процентов отметило, что нередко засыпает днем против своей воли. Опросы меньшего масштаба, проводившиеся в разных слоях населения, давали не лучшие результаты: примерно четверть населения Западной Германии постоянно или периодически не может уснуть или надолго просыпается среди ночи, выяснили в 1990-е гг. врачи из Геттингена. При этом Германия в международном сравнении находится где-то посередине: от 15 до 35 % населения развитых западных стран страдает от бессонницы.

Но что, собственно, означает «плохой сон»? В каком случае мы говорим о расстройствах сна? Ответить на этот вопрос чрезвычайно трудно. Многие люди совершенно напрасно воображают, что страдают бессонницей — например, потому что просыпаются несколько раз за ночь или потому, что время в постели перед засыпанием кажется им долгим. На самом деле сон у них очень глубокий и не слишком короткий и поэтому выполняет свою основную функцию: дает ощущение отдыха.

Некоторые, наоборот, спят много и подолгу и даже не догадываются, что с их сном что-то не в порядке. Тем не менее по утрам они регулярно встают невыспавшимися, усталыми и вялыми, а потом им целый день хочется спать. Это наводит на мысль, что человек, сам того не зная, страдает от какой-то болезни, которая не дает ему уснуть по-настоящему глубоко или постоянно на краткие мгновения будит. Поэтому сон не приносит отдыха. Это вызывает болезненно повышенную потребность в сне, называемую гиперсомнией.

Гораздо легче, чем расстройство сна, определить его противоположность: кто утром просыпается отдохнувшим, оптимистически настроенным и энергичным, в течение дня и не вспоминает о сне, а вечером в нужное время чувствует усталость и быстро засыпает — у того со сном все в порядке. Но бывают ли вообще такие люди? Конечно! Дети обычно спят именно так. Да и многие взрослые. Но те, кто хорошо спит, как правило, не знают, почему им каждую ночь удается этот фокус. Для них само собой разумеется, что сон приносит бодрость. В большинстве своем они и не задумываются, как им повезло. А главное, они даже не догадываются, сколько людей им завидуют.

Дело в том, что у плохого сна бесчисленное множество возможных причин. Медики выделяют 88 различных болезней, нарушающих сон. В это число входит все мыслимое и немыслимое: сомнамбулизм, боли в спине, спазмы икроножных мышц, болезненные месячные, астма, скрипение зубами, нарушения сна, вызванные окружающей средой, например неподходящей температурой или шумом, синдром беспокойных ног, звон в ушах, кошмары, побочное действие различных лекарств, гормональные нарушения, изжога, сильный храп с частой остановкой дыхания — так называемое апноэ, нарколепсия — внезапные припадки сна, приступы беспричинной паники, тяжелые ночные раздумья, необъяснимая внутренняя тревога, галлюцинации, депрессия, нарушения биоритмов и многое другое.

Врачи затратили бы много сил, если бы вздумали разрабатывать отдельную систему диагностики для каждого из 88 нарушений сна. Поэтому они договорились считать мерой здорового сна качество сна у данного пациента. В конечном счете, им нужно знать, выполняет ли сон свою важнейшую задачу: дает ли нам оптимальный заряд бодрости на день. Если он с этим не справляется, не приносит человеку освежения и отдыха, причем регулярно — приходится улучшать его с помощью медицины.

По каким признакам можно определить у себя серьезное, возможно, требующее медицинского вмешательства расстройство сна? Основное правило таково: если, во-первых, на протяжении как минимум четырех недель почти каждую ночь наблюдаются проблемы с засыпанием или частые пробуждения, во-вторых, наутро человек чувствует себя невыспавшимся и, в-третьих, днем чувствует приступы сонливости или необъяснимого упадка работоспособности — нужно идти к врачу. При этом должны быть в наличие одновременно хотя бы два из названных факторов. Плохой сон сам по себе — еще не расстройство сна.

Обычно больные приходят к терапевту и жалуются на все что угодно — только не на проблемы со сном. У них часто, особенно по утрам, болит голова, кровяное давление повышено и практически не снижается от лекарств, они без видимой причины давно уже чувствуют вялость, рассеянность, упадок творческих сил, дурное настроение, раздражительность, переутомление или тоску; у них нет настроения заниматься сексом, а иногда и настоящая импотенция.

Врачи-сомнологи уже давно предупреждают своих коллег-терапевтов: если пациент перечисляет сразу несколько неспецифических жалоб, таких как снижение работоспособности, постоянное утомление или снижение иммунитета, «терапевт должен, среди прочего, подумать о возможном расстройстве сна», говорит Гёран Хаяк из Центра медицинской сомнологии в Регенсбурге. Врач обязан немедленно задать следующие вопросы: «Вы часто днем ощущаете сонливость? Бывает ли, что вы невольно засыпаете среди дня?».

Если пациент отвечает на эти вопросы положительно, нужно принимать меры. Не пугайтесь: при многих нетяжелых расстройствах сна врачу достаточно дать несколько советов по лучшей организации ночного покоя и указать на недосыпание как подлинную причину предъявленных жалоб. Бывает, что врач должен всего лишь объяснить, что пациент недооценивает необходимое ему время сна, что нельзя работать допоздна или что лучше впредь выключать телевизор на час раньше. Если проблемы вызваны окружающей средой, нужно постараться устранить их источник — будь то слишком горячая батарея, плохая звукоизоляция окон или храп супруга.

Специалисты не устают повторять: чем лучше пациенты информированы о смысле, протекании и необходимости сна, тем меньше у них проблем с бессонницей. «Кто знает о сне все, что нужно, спит спокойнее, а значит, лучше», — пишет врач-сомнолог из Регенсбурга Юрген Цулли.

Хороший пример — обычные фазы пробуждения, которые с возрастом становятся длиннее, поскольку сон в целом делается более поверхностным. Если их продолжительность превышает три минуты, мы способны вспомнить о них наутро. Если человек начинает тревожиться по этому поводу и подозревать у себя расстройство сна, у него убыстряется кровообращение и выделяются гормоны стресса. И то, и другое способно вызвать удлинение ночных пробуждений. В результате на следующий день человек тревожится еще сильнее, хуже засыпает и попадает в спираль нарастающего ожидания, которая в конце концов может привести к настоящему расстройству сна. Своевременные разъяснения врача не допустят такой эскалации.

Многие другие проблемы со сном связаны с преходящими проблемами, например скорбью по умершим, стрессом во время экзаменов, неурядицами в семье… В этом случае сон обычно улучшается, если врач укажет на существующую здесь связь или посоветует активно бороться с проблемой или прибегнуть к профессиональной психотерапевтической помощи. Лучше всего не откладывать обращение к врачу, иначе расстройство сна может укорениться и приобрести хронический характер.

Иногда нарушение сна — лишь симптом какой-то другой телесной или душевной болезни, например хронических болей при ревматизме или фибромиалгии, или дисфункции щитовидной железы, что вызывает ночные нарушения гормонального баланса, а также алкоголизма или депрессии. В этих случаях лечить надо основную причину, по возможности у врача-специалиста. В частности, ученые обнаружили, что поразительно большое число людей с синдромом хронической усталости, то есть жалобами на постоянную усталость без видимой причины, оказывались при ближайшем рассмотрении больны депрессией.

В целом врач-терапевт, хорошо разбирающийся в проблемах сна, лишь в редких случаях выписывает направление к врачу-сомнологу. Сомнологи — врачи со специализацией по медицине сна, обычно имеющие к тому же специальное медицинское образование в одной из важных для сомнологии областей. Это могут быть терапевты, пульмонологи, невропатологи, психиатры, педиатры или ЛОР-врачи, как правило, работающие в лаборатории сна. Когда и при каких обстоятельствах необходимо их вмешательство, разъясняется, в частности, в «Руководстве по неосвежающему сну», изданному Немецким обществом научной и медицинской сомнологии.

В нем сообщается, что людей с хроническим ощущением недосыпа пугающе много: «В целом по Германии насчитывается около 8 млн человек с типичной для неосвежающего сна клинической картиной». Если сосредоточиться исключительно на феномене бессонницы, то женщины страдают ею значительно чаще, чем мужчины; наиболее уязвимый возраст — 50–70 лет.

Люди, решившиеся провести ночь в лаборатории сна Института нейроэндокринологии Любекского университета, должны быть из тех, кто не боится электрического тока. На ночь им надевают колпак с бесчисленными электродами. Некоторые из этих металлических пластинок замеряют колебания токов мозга. Но есть и такие, что передают, а не принимают электрическое напряжение. Они порождают слабые, колеблющиеся с частотой одного раза в секунду электрические потенциалы примерно той же мощности, что у самих нейронов и нейронных сетей. Эти токи проникают сквозь кости черепа и модифицируют активность нервных клеток.

Такое воздействие совсем не вредно. Наоборот: «После ночи участники эксперимента чувствуют себя особенно хорошо выспавшимися, и память их улучшается», — говорит директор института нейробиолог Ян Борн. Наутро после сна под проводами ученые проверяют работоспособность мозга с помощью специальных тестов на скорость реакции и память. Испытуемые показывают лучшие результаты, чем контрольная группа, проведшая ночь без электродов. Очевидно, электрический ток имеет особый обучающий эффект. Особенно это касается сознательной, так называемой декларативной памяти, где сохраняются, например, заученные формулы или иностранные слова, поясняет Борн. Но и бессознательная, процедурная память, где мы храним автоматизированные действия, например, двигательные навыки, улучшается под воздействием электричества.

Что же произошло во сне с участниками эксперимента? Почему они так хорошо справляются с поставленными задачами? «По крайней мере для декларативной памяти, образование которой происходит в стадии глубокого сна, у нас есть предположения о том, что происходит», — говорит Борн. Искусственный электрический сигнал каким-то образом помог мозгу в его работе, вероятно, навязав нервным клеткам больших полушарий свой ритм. Воздействие внешних электрических колебаний заставляет нейроны синхронизироваться сильнее обычного, так что их потенциалы колеблются в общем ритме. А поскольку искусственно заданный ритм примерно соответствует тому, который мозг сам по себе порождает в стадии глубокого сна, в результате возникает своего рода суперглубокий сон.

«Мы заставляем мозг какое-то время следовать заданному нами ритму, а потом на 1 минуту отключаем ток. В этот перерыв мы наблюдаем, как реагируют нервные клетки, — поясняет Борн. — И видим, что электрическая активность нейронов интенсивнее обычного порождает типичный для глубокого сна рисунок дельта-волн».

Проверка памяти на следующий день, а также субъективные ощущения участников эксперимента, утверждающих, что особенно хорошо выспались, подтверждают, что усиленный глубокий сон значительно помог мозгу в его ночной работе. Естественно, Борн уже задумывается о том, как можно было бы использовать электрическую стимуляцию в медицинских целях. Теоретически она позволяет улучшить как качество сна, так и интеллектуальную работоспособность. Но прежде чем перейти к практическому применению, нужно провести еще множество экспериментов и всесторонне проверить результат, так что радоваться еще рано, осторожно замечает ученый.

Пока для Борна на первом плане решение другой проблемы: он хочет выяснить, что же происходит в мозге во время сна. Эксперименты с электрическим колпаком должны прояснить функции глубокого сна. Они призваны подтвердить то, что множество сомнологов во всем мире вот уже 10 лет наблюдает в своих опытах: судя по всему, одна из важнейших задач сна — помогать мозгу в обучении.

На нижнем крае коры больших полушарий, там, где она прогибается вовнутрь над промежуточным мозгом, в голове имеется отросток характерной формы, напоминающий морского конька. Поэтому его называют латинским именем этой забавной рыбки: гиппокамп.

Эта область мозга необычна не только по форме. Именно здесь ученые отыскали центр управления декларативной памятью. Множество информации, которую мы осознано воспринимаем в течение дня, — в отличие от бессознательного, автоматического, так называемого «процедурного» восприятия — откладывается в гиппокампе, но лишь на короткое время: это, к примеру, воспоминание о том, какое именно варенье мы мазали на хлеб за завтраком, соображение, что нужно купить новый тюбик зубной пасты, имя нового коллеги по работе, роман, который мы читали перед сном, и тысячи других более или менее важных вещей.

Именно во сне, когда связь с внешним миром оборвана и бодрствующее сознание отключено, морской конек начинает активную работу. Сейчас, когда ему ничего не надо воспринимать, он сам «передает» сигналы и тем самым вызывает повторение событий, зачастую пережитых наяву лишь один раз. Таким образом, от него зависит, какие сведения постепенно закрепятся в долговременной памяти. «Во сне дневная информация реактивируется и посылается в виде импульсной проекции множества нервов в те части коры больших полушарий, где эти впечатления исходно обрабатывались. Там новое знание связывается с долговременной памятью», — поясняет Борн.

Этот процесс называется консолидацией памяти. Из бесконечного потока информации, воспринятой в состоянии бодрствования, поддерживаются, долгосрочно сохраняются и связываются с прошлым опытом лишь те данные, которые представляются действительно важными. Гиппокамп, по словам Борна, служит своего рода буферным запоминающим устройством: «Здесь информация, опыт, впечатления сохраняются предварительно на несколько суток, прежде чем перейти — вероятно, при подключении процессов отбора и просеивания несущественной информации — в долговременную память».

Чем важнее событие, тем интенсивнее и чаще будет воспроизводить его гиппокамп в ближайшее время и тем прочнее оно запечатлеется в долгосрочной памяти. Спустя какое-то время данные стираются из промежуточного хранилища. То что до тех пор не попало в долговременную память, забывается.

В самой коре больших полушарий нет специальных клеток памяти. Воспоминания хранятся в бесчисленных возможных моделях возбуждения, которые мозг держит наготове в обрабатывающих информацию ареалах. Каждое воспоминание связано с такой моделью. Например, если мы ощущаем аромат и одновременно видим цветок, от которого он исходит, во всех ареалах мозга, обрабатывающих обонятельные и зрительные впечатления, активные в этот момент клетки порождают уникальную модель пульсации. Когда мы в будущем вспомним эту ситуацию, возбудятся те же клетки, возникнет та же модель — и получится, будто мы снова ощущаем аромат и видим цветок.

Для того чтобы это произошло, контакты нейронной сети, задействованной при первом впечатлении, должны быть усилены в процессе консолидации памяти. Между нейронами-участниками возникают новые, углубленные, особенно прочные и легко возбуждаемые контакты, благодаря которым типичная модель, связанная с данным воспоминанием, вспыхивает в мозге всякий раз, как активируется хотя бы часть данной сети. Таким образом гиппокамп путем повторения временно сохраненной информации оставляет прочные следы в бесконечно сложной сети из многих миллионов нейронов. На следующий день, а также много лет спустя, достаточно крошечной отдаленной ассоциации — и воспоминание возвращается[18].

Когда Натаниэль Клейтман и Юджин Азеринский в начале 1950-х гг. обнаружили явление БС, большинство исследователей надеялось, что перед ними наконец откроются ворота в мир сновидений. Подопытных в лаборатории оставляли спать до того момента, пока их глаза не начинали быстро двигаться, а ЭЭГ — показывать неровный рисунок. Подождав немного, сомнологи будили спящих. В трех из четырех случаев им при этом удавалось то, о чем прежде они и мечтать не смели: разбудить человека прямо во время сновидения.

Возник настоящий бум исследования ночных грез. Вплоть до 1990-х годов ученые всего мира выслушивали в ходе так называемых «экспериментов с пробуждениями» все новые необыкновенные отчеты о сюрреалистическом мире спящего мозга. Различные аспекты сновидений регистрировались с максимальной тщательностью. В частности, исследователи анализировали интенсивность повторения во сне событий минувшего дня и фантастичность сновидений, а также задавались вопросом, можно ли повлиять на содержание сновидений извне.

Сейчас пик увлечения прошел, новых открытий в этой области уже не ожидается. «Сегодня мы знаем, какова статистическая частота появления в сновидениях тех или иных объектов, в какой степени при этом задействуются разные формы чувственного восприятия: обоняние, вкус, зрение, чем отличаются сны детей, стариков, людей в депрессии или переживших травму», — подводит итог Вольфганг Лейшнер, специалист по сновидениям из Института Зигмунда Фрейда во Франкфурте-на-Майне.

«В мире сновидений мы обычно находимся в движении, поэтому сны чаще разыгрываются на открытых пространствах, чем в замкнутых помещениях, — говорит Инге Штраух, исследовательница из Цюрихского университета. — Обычно декорации сна не меняются». При этом наши сновидения разыгрываются, как правило, в незнакомой, иногда пугающей обстановке, иногда среди странных пейзажей, которых мы до тех пор никогда не видели. Однако это нас нисколько не смущает: «В отличие от бодрствования, во сне человек обычно не осознает, что находится в незнакомой обстановке, и не задается вопросом, куда это он попал». Мир снов живет по собственным законам. «Самая характерная черта сновидения — создаваемое им ощущение реальности. Лишь после пробуждения сон осознается как фантазия, пришедшая спящему».

Каждое шестнадцатое сновидение обходится вообще без окружающей среды — разыгрывается, так сказать, в пространственном вакууме. Каждый десятый сон представляет собой неподвижный кадр. А поскольку люди — существа по преимуществу социальные, не приходится удивляться, что и в наших сновидениях обычно присутствует много народу. Штраух приводит типичное воспоминание о сне:

В сновидениях мы встречаемся с друзьями и знакомыми чаще, чем с родственниками. Нередко там появляются также чужие, неясно обрисованные лица. Зато знаменитости и вымышленные персонажи почти не имеют доступа в наши сны. Самые частые эмоции во сне — радость, злоба, страх, заинтересованность и стресс. Секс, судя по всему, играет в снах меньшую роль, чем принято думать. Но это может объясняться и тем, что многие участники экспериментов стесняются рассказывать о своих сексуальных сновидениях.

Инге Штраух, сейчас уже вышедшая на пенсию, в 1979–1999 гг. собрала со своим коллективом 3000 пересказов сновидений. При этом она обнаружила, что большая часть снов вовсе не отличается такой яркой оригинальностью, как принято думать. Очевидно, мы просто лучше помним впоследствии именно красочные детали. «Мир сновидений постоянно определяют как «фантастический», «драматический» и «эмоциональный». Те, кто так говорит, не задумываются о том, является ли необычное в снах в то же время типичным для них». Примерно половина снов вовсе не содержит фантастических элементов, треть из них — какую-нибудь одну деталь такого рода и лишь каждый пятидесятый сон действительно полон невероятных вещей и событий.

Из этого вовсе не следует, что большинство сновидений подчиняется законам логики. Еще Зигмунд Фрейд, отец психоанализа и толкования сновидений, писал: «Сны могут быть вполне осмысленными или, по крайней мере, связными, они могут быть также остроумными и фантастически красивыми; но хватает и запутанных, как бы дурацких, абсурдных, а порой просто безумных сновидений». Пытаясь выяснить, насколько реалистичны человеческие сны, Штраух исследовала 500 сновидений из БС у взрослых молодых людей. Оказалось, что 29 % снов вполне могли бы быть рассказом о действительном происшествии. Преобладающему их количеству, 63 %, Штраух дала оценку «изобретательные»: то, что происходило в этих снах, было неправдоподобно, но все же не фантастично. По-настоящему фантастическими оказались лишь 8 % сновидений. Штраух приводит особенно яркий пример:

В рабочей группе пионера сомнологии Натаниэля Клейтмана записью сновидений занимался его ученик Уильям Демент, сам ставший со временем крупнейшим исследователем сна. Демент сначала хотел стать психиатром и был в восторге от возможности экспериментально подтвердить идеи Фрейда о происхождении сновидений. Но в 1960-е годы он опроверг предположение Фрейда, что продолжительное подавление сновидений ведет к душевной болезни. Основатель психоанализа исходил из того, что возможность пережить в сновидении вещи, запретные для нас в реальности, защищает психику от повреждений. Поэтому Демент в течение длительного времени будил подопытных в стадии БС, однако не обнаружил никаких принципов назревающих психозов.

Большинство испытуемых у Демента смотрели свои сны до конца — он будил их лишь к концу фазы БС. В ходе эксперимента постоянно появлялись указания на то, что характерный внешний признак БС — движение глазных яблок — возникает тогда, когда и во сне глаза наблюдают за каким-то объектом и поэтому должны менять направление взгляда. «Глаза показывают, что мозг реагирует на события сна также, как если бы сон был реальностью», — пишет ученый.

Однажды Демент и его коллеги недоумевали, увидев на окулограмме необычно однообразные, повторяющиеся узоры. Они подошли к подопытному и пронаблюдали 26 строго ритмичных движений глаз туда-обратно. После этого спавшего разбудили — и он рассказал легендарный «сон о пинг-понге»: «Ему снилось, будто он сидит на столе для пинг-понга и наблюдает за игрой своего брата и одного из друзей. Игроки долго перекидываются мячиком, а он следит за ним глазами», — пишет Демент.

Сразу возникли новые вопросы: почему движутся только глаза? Почему спящий не поворачивает также голову? Почему у нас не вздрагивают ноги, когда нам снится, что мы от чего-то убегаем? Ответ на это дал французский нейрофизиолог Мишель Жуве: мозг вынужден защищать нас от наших сновидений.

В 1959 г. Жуве обнаружил в основании мозга у кошек крошечный центр БС, который в этом парадоксальном третьем состоянии сознания парализует тело и активизирует мозг. Кошки — излюбленные подопытные сомнологов в животном мире. Они спят очень много, разделяя сон на небольшие отрезки в течение всех суток. Когда Жуве начал свои эксперименты, ученые уже выяснили, что кошки необычно часто впадают в БС. Их мозг при этом не менее активен, чем в состоянии бодрствования, глаза движутся, усы подрагивают, но все остальное тело парализовано.

Поэтому Жуве не случайно выбрал для своих опытов именно этих зверьков. И хотя его эксперименты — как и многие другие исследования в области нейробиологии и сомнологии — заставляют задуматься об этической допустимости опытов на животных, результаты оказались настолько сенсационными, что они и сейчас определяют наше понимание сна и сновидений.

Жуве хирургически разрушал у кошек нейроны в мосту мозга, которые передают сигналы, парализующие двигательную активность тела. В результате мышцы не получали команды к полному расслаблению, и животные начинали во сне активно двигаться! С наступлением парадоксального сна кошки вскакивали на ноги, гнались за невидимой мышью, выгибали спину дугой, ощетинивались и шипели на несуществующих врагов, а потом вдруг, оскалившись, забивались в угол клетки, словно напуганные чем-то. А иногда они начинали принюхиваться и шли по таинственному следу. В целом они вели себя импульсивно и эмоционально, демонстрируя в то же время автоматизированные двигательные навыки. Все попытки биологов как-то отвлечь животных ни к чему не приводили — кошки явно продолжали спать.

Внезапно стало ясно, что природа и не могла поступить иначе, чем парализовать тело на время сна. Ведь было бы крайне неэкономно и к тому же очень опасно проживать сложные видения БС с полным участием мышц тела. Поэтому центр БС, посылая в мозг волны возбуждения, одновременно всегда обездвиживает тело.

Впрочем, у людей встречается очень редкая и страшная болезнь, которая печально напоминает симптомы, появлявшиеся у оперированных кошек Жуве. Это заболевание классифицируется как парасомния, называется нарушением поведения БС и является чаще всего ранним симптомом болезни Паркинсона. Механизм защитного мышечного торможения в этих случаях постепенно отказывает, поскольку с возрастом разрушаются необходимые нейроны в мосту мозга. Что при этом происходит, «предсказали давние эксперименты с кошками», говорит невролог Марк Маховальд, который в соавторстве с Карлосом Шенком впервые описал эту болезнь в 1986 г.

Страдают ею обычно люди старше 50 лет, и в девяти случаях из десяти — мужчины. В состоянии бодрствования, а также обычного сна, это зачастую совершенно нормальные, мирные, спокойные и доброжелательные люди. Но с наступлением парадоксального сна они способны превратиться в «монстров». Если симптомы выражены слабо, пациенты просто разговаривают во время эпизодов БС, или у них подрагивают руки и ноги — явления обычные, происходящие порой и с вполне здоровыми людьми, когда им снится особенно яркий сон. Зато при тяжелой форме болезни они встают с постели, ругаются, куда-то бегут, иногда даже совершают насильственные действия, распахивают ногами двери, бьют своих домашних, наносят себе порезы и другие телесные повреждения. Чтобы избежать этого, такие больные, ложась спать, просят привязать себя к кровати, вместо одеяла используют спальные мешки или спят на полу в надежно запертом, совершенно пустом помещении.

«Когда такие пациенты ночуют в нашей лаборатории сна, всегда возникает огромное напряжение, — рассказывает швейцарский невролог Клаудио Басетти. — Но как это ни трагично для самих больных, для сомнологии такие случаи — настоящий клад». Ведь для ученых это единственная возможность узнать содержание сновидений, не будя спящего.

Эту болезнь часто смешивают с другими парасомниями, например, с лунатизмом или ночными кошмарами. Однако при этих расстройствах, в отличие от нарушения поведения БС, пациенты встают всегда в состоянии (фазе) глубокого сна и никогда — в парадоксальной фазе. Кроме того, лунатизм, вопреки распространенному мнению, не имеет никакого отношения к сновидениям. Лунатики встают и ходят потому, что у них неправильно работает система возбуждения. Она вызывает панические атаки во сне или активизирует автоматические двигательные навыки совершенно независимо от того, видит ли человек в этот момент сон и что именно ему снится.

Долгое время сомнологи были единодушно убеждены, что сны нам снятся только в те моменты, когда вращаются глазные яблоки. И неудивительно: всякий раз, как ученые будили спящих во время обычного сна, на вопрос «что вам снилось?» они получали лишь недоуменно-сердитое пожатие плечами.

На самом деле противоречащая этому информация поступала и раньше. Еще Клейтман и Азеринский сразу после открытия БС сообщали, что 17 % подопытных вспоминали сны и в тех случаях, когда их будили во время легкого или глубокого сна. Но лишь около 20 лет назад американский ученый Дэвид Фулкес систематически занялся исследованием сновидений глубокого сна и стал регулярно будить подопытных в те моменты, когда их глаза оставались неподвижными. К этому времени уже было ясно, что и в глубоком сне мозг активно работает, а следовательно, возникновение сновидений должно быть связано с этой его работой. «По нашему мнению, любая активная деятельность больших полушарий — достаточная основа для возникновения снов, даже если эта деятельность синхронизирована, как в фазе глубокого сна», — заявил в 1992 г. итальянский сомнолог Коррадо Каваллеро из Болонского университета.

Каваллеро, Фулкес и некоторые их коллеги продолжали упорный поиск. Они давали людям, вырванным из бездны глубокого сна, немного времени, чтобы как следует проснуться, а потом расспрашивали их не о снах, а вообще о чувственных впечатлениях, эмоциях, картинах, воспоминаниях. Этот путь оказался более эффективным: в одном из экспериментов Каваллеро две трети подопытных, разбуженных в стадии глубокого сна, рассказывали о тех или иных переживаниях.

На сегодняшний день большинство специалистов полагает, что мы видим сны постоянно, но помним их хуже или лучше в зависимости от того, в какой фазе сна нас разбудили.

Возможно, впрочем, что нерегулярное, напоминающее бодрствование возбуждение, отражающееся в рисунке ЭЭГ при парадоксальном сне, наводит более яркие видения, чем фазы легкого и глубокого сна. Во-первых, природа не зря выдумала уловку с мышечным торможением в БС, во-вторых, сновидения легкого и глубокого сна обычно короче и бессодержательнее, им свойственны большая статичность и обрывочность по сравнению с парадоксальным сном. В видениях БС больше событий, подтверждает Клаудио Басетти: «Они живее, эмоциональнее, фантастичнее, мы в них больше движемся и больше видим».

Мишель Жуве, наблюдая в 1960-х годах за своими оперированными кошками, наглядно разыгрывавшими сны, пришел к выводу, что они, возможно, отрабатывают в фазе БС прочно заученные двигательные навыки. Вероятно, смысл этого странного состояния в том, чтобы тренировать координацию инстинктивных движений. Тогда днем, когда эти навыки действительно понадобятся, мозг сможет легче и прицельнее вызвать их из глубин подсознательного.

Сейчас эта теория переживает новый подъем в связи с последними экспериментами по консолидации памяти во сне. Возможно, младенцам именно потому требуется больше БС, чем взрослым, что при этом виртуально тренируются двигательные навыки, закрепленные в стволе мозга. В начале жизни потребность в такой тренировке выше, полагает, например, американский исследователь Джером Сигел. А чтобы мы при этом не осуществляли данные движения в реальности, включается механизм мышечного торможения. То обстоятельство, что те морские млекопитающие, которые спят всегда только одной половиной мозга, не имеют эпизодов БС, говорит в пользу такого предположения: киты, дельфины и ушастые тюлени, продолжающие во сне двигаться, не нуждаются в виртуальной отработке навыков. Ушастые тюлени, которые в воде спят однополушарным сном, испытывают эпизоды парадоксального сна лишь тогда, когда спят на суше.

Американские ученые Аллен Хобсон и Роберт Мак-Карли, считавшие, что сновидения появляются только в фазе С, разработали в 1977 г. так называемую модель активации-синтеза. Согласно этой модели, центр БС своими интенсивными сигналами, распространяющимися случайным образом по всему мозгу, активирует нейронные сети, возбуждение которых связано для нас с минувшими событиями и впечатлениями, либо управляет имплицитными или инстинктивными действиями. Если нас будят, сознание вкладывает некую интерпретацию в эти следы памяти и глубоко укорененные схемы поведения. Из этого получается целый сюжет со своей специфической логикой. Другими словами: бодрствующее сознание составляет сновидения из остатков сонного сознания.

Эта концепция в несколько модифицированной форме существует и по сей день. Правда, сейчас уже ясно, что сновидения возникают не в центре БС. Важнейшие центры сновидения находятся в лобных долях мозга, говорит лондонский нейрофизиолог Марк Солмс: «Сновидения и БС управляются разными мозговыми механизмами». Система сновидений, как и системы сна и бодрствования, представляет собой, вероятно, сеть из нескольких нейронных скоплений, доходящую до промежуточного мозга. Она активизируется всякий раз, когда спящий мозг берется за свою работу, порождая медленные волны, сонные веретена или беспокойное возбуждение БС.

Солмс приводит в поддержку своей теории тот факт, что мы видим сны также в глубоком и легком сне. Он перечисляет другие доказательства: во-первых, люди продолжают видеть сны и в тех случаях, когда центр БС у них разрушен. Во-вторых, встречаются случаи, когда эпизоды БС наличествуют с нормальной частотой, а сновидений практически нет — из-за повреждения лобных долей большого мозга, где, по предположению Солмса, расположены центры сновидений. В-третьих, сны можно вызывать искусственно, стимулируя определенные участки в передней части мозга.

Вероятно, центр сновидений в лобных долях больших полушарий активизируется всякий раз, когда мозг во сне приступает к консолидации памяти. Однако после пробуждения эти процессы для нас закрыты, говорит нейрофизиолог Ян Борн: «Поскольку реактивация нервных клеток проходит ниже порога нашего сознания, сновидения — не точные копии прошлого, а то, что мы задним числом, проснувшись, связываем с данными моделями возбуждения». «Кроме того, мозг спящего в процессе консолидации памяти может полностью вырывать полученные во время бодрствования впечатления из контекста и обрабатывать их фрагментарно», — говорит Борн. Это объясняет нередко характерную для снов путаницу, а также тот факт, что время, как правило, не играет в снах никакой роли: «Когда мы вспоминаем сон, мы встраиваем в него и временное измерение. Из-за этого иногда кажется, что события во сне развиваются в обратном порядке, а иногда сновидения прокручиваются с невероятной быстротой».

Какова биологическая целесообразность этого «сонного сознания», порождаемого центром сновидений, пока совершенно непонятно. «Ночные видения — одна из необъяснимых загадок человеческого существования», — говорит канадский исследователь из Монреаля Тор Нильсен. Один из интереснейших актуальных вопросов современной сомнологии — почему в ходе эволюции в мозге выработались специальные центры, позволяющие нам, когда мы проснулись, в какой-то степени подглядеть за работой спящего мозга — то есть видеть сны. Никто не знает, почему мозг не выполняет эту работу просто так — без системы контроля через сновидения.

В 1997 г. в неврологическое отделение Цюрихской университетской клиники была доставлена 74-летняя пациентка с симптомами инсульта. На третью ночь после инсульта женщине приснился странный сон, впоследствии опубликованный в описании этого случая заведующим отделением Клаудио Басетти и его коллегой Маттиасом Бишофом:

После этого женщина потеряла способность видеть сны. Как она ни старалась, утром ей ничего не удавалось вспомнить, в то время как до инсульта она обычно видела сны 3–4 раза в неделю. В остальном пациентка была практически здорова, у нее наблюдался совершенно нормальный ночной сон обычной структуры, со всеми стадиями, и в общем перенесенный инсульт, судя по всему, не причинил ей ни малейшего психического ущерба. Через месяц ее выписали из больницы, но Бишоф продолжал звонить женщине и интересоваться, не вернулись ли сновидения. Спустя 14 недель после инсульта она впервые рассказала короткий, обрывочный сон. Даже спустя год женщина почти не видела снов, а если ей что-то снилось, то эти видения были куда бледнее, чем до болезни.

Что же сделал инсульт? Магнитно-резонансная томограмма головного мозга пациентки показала, что кровоизлияние разрушило те участки лобных долей больших полушарий, где, по предположениям ученых, расположены центры сновидений. Эти области ответственны обычно за обработку зрительных образов. Поэтому нетрудно заподозрить, что именно этот ареал занимается у здоровых людей переводом возбуждения спящего мозга на язык картинок. Врачи предположили, что сон с пестрыми фигурками возник в момент последней вспышки активности отмирающих нейронов. Поэтому он и оказался таким многоцветным и детальным.

Басетти и Бишоф видят в этом случае не только на редкость ясное подтверждение того, что БС и сновидение — независимые друг от друга феномены. Они полагают также, что теперь им доподлинно известна локализация важнейших центров сети сновидений. Врачи еще в 1883 г. открыли крайне редкое заболевание под названием синдром Шарко-Вилбранда, при котором из-за разрушения участков мозга резко падает способность видеть сны. Однако случай 1997 г. — первый, когда утрачена исключительно способность к сновидениям, и к тому же была возможность точно локализовать повреждения с помощью современной техники.

Тем самым наши знания о том, где именно расположены центры сновидения, кардинально изменились. Теперь можно с интересом ожидать, когда исследователи разберутся в механизме возникновения снов не хуже, чем это им удалось с системой засыпания в промежуточном мозге и стволе мозга.

Большинству людей будет, наверное, небезынтересно узнать, что у 74-летней больной из Швейцарии практически нет товарищей по несчастью. Утрата способности к сновидениям — исключительно редкий случай. Если человек говорит, что не видит снов, то он, скорее всего, просто разучился при пробуждении обращать внимание на свои сны и запоминать их. Известно, что сны вообще легко ускользают из памяти: нередко бывает, что человек просыпается ночью от волнующего сна, потом снова засыпает и утром никак не может вспомнить, что же такое ему приснилось. Это совершенно нормально и лишь подтверждает тот факт, что за время сна мы забываем мысли или впечатления, мелькнувшие в последние минуты перед засыпанием.

Если вы хотите серьезнее вникнуть в природу собственных сновидений и жалеете об утрате сюрреалистических ночных переживаний, можно воспользоваться излюбленным приемом исследователей этой области: положить на ночной столик блокнот и ручку и, проснувшись от сновидения, сразу записать несколько ключевых слов. Наутро запись поможет вспомнить сон, и тогда его нужно подробно записать в специальный дневник.

Годы спустя это может оказаться увлекательным, интересным и порой очень поучительным занятием[20].

Записывая сны в дневник, мы быстро замечаем, что в сновидениях постоянно сталкиваемся с вещами, занимавшими нас и наяву. Этот феномен отметил еще Зигмунд Фрейд. Однако многие взгляды и методы, изложенные им в книге 1905 г. «Толкование сновидений», сейчас опровергнуты или поставлены под сомнение. Тем не менее фундаментальное предположение, что сюрреалистический мир спящего мозга способен многое рассказать о том, что нас подсознательно занимает, и сейчас считается верным.

Одним из важных открытий, связанных с экспериментами по пробуждению, стал тот факт, что на содержание сновидений в значительной мере влияют так называемые «остатки дня». В частности, у подопытных «в каждом втором или третьем сне обнаруживались указания на эксперимент», рассказывает Инге Штраух. Людям снится, например, что исследователи подключают к ним электроды.

В ходе одного из экспериментов 30 человек впервые в жизни решились на прыжок с парашютом в паре с опытным парашютистом. Несколько ночей до и после прыжка Штраух записывала содержание их снов. Оказалось, что подопытные заранее интенсивно готовились во сне к предстоящему событию. «Почти за неделю до назначенной даты в каждом третьем сне в какой-либо форме всплывала тема прыжков с парашютом», — пишет исследовательница. Но еще сильнее занимал спящий мозг уже состоявшийся прыжок: три ночи после события 70–80 % всех снов включали тему парашюта.

Когда Хобсон и Мак-Карли в 1977 г. представили свою модель активации-синтеза, она еще являлась антитезой к психоаналитическому подходу, видевшему в снах переработку полученных наяву впечатлений.

Нейробиологи, напротив, настаивали на том, что возбуждение спящего мозга носит случайный характер и не имеет никакого отношения ни к «остаткам дня», ни к детским воспоминаниям во фрейдовском духе.

На сегодняшний день мнение изменилось. Даже если исходный пункт возбуждения спящего мозга случаен, само возбуждение, вероятнее всего, распространяется по давно уже сложившимся сетям или нейронным соединениям, образовавшимся во время бодрствования последних дней и закрепляемым в момент сновидения. При таком подходе сновидения действительно позволяют судить о том, какие события последних дней произвели на нас большое впечатление и какие воспоминания оставили неизгладимый след в мозге.

При этом следует обращать внимание не столько на сюжет, сколько на мотивы сна, поскольку сновидения воспроизводят впечатления и мысли бодрствующего сознания в сильно искаженном виде и совершенно ином контексте. Почти никогда наши сны не представляют собой фрагменты воспоминаний с сохранением последовательности событий. Работа спящего мозга сопровождается вспышками отдельных, никак не связанных сцен и образов, которым мы лишь задним числом придаем подобие смысла.

Поэтому нелепость снов — результат случайного смешения мотивов. Зигмунд Фрейд еще считал ее плодом психологически необходимой системы вытеснения. Для него в толковании сновидений были особенно важны сны, в которых мозг отрабатывает целые сюжетные эпизоды и пережитые истории — особенно в нелепой или фантастической форме. Фрейд твердо верил, что анализ этих странных историй помогает обнаружить то, что мы днем вытесняем из сознания.

Судя по всему, такой анализ не эффективен. И все-таки даже невролог Басетти прислушивается к тому, что рассказывают пациенты о своих снах: «Мне кажется, внимательно прислушиваясь к тому, что человеку снится, узнаешь кое-что и о нем самом. Сны — не бессмыслица. Они питаются воспоминаниями и впечатлениями». С другой стороны, их не стоит переоценивать. Разумный разговор с пациентом днем дает врачу, несомненно, больше информации о его личности, чем пересказ сна. Но для более полного представления о человеке сны не бесполезны.

Поэтому если и обращать больше внимания на сны, то не в такой странной форме, как это делал доктор Фрейд. Скорее, они могут быть для нас интересной возможностью подглядеть за складыванием собственной памяти, знаком того, чем занят во сне наш мозг, когда бодрствующее сознание отключено — возможно, для нас откроется в этом новый ракурс собственной личности.

Альфред Мори — французский ученый XIX в., интересовавшийся сновидениями, просил своего помощника будить себя сразу после засыпания и рассказывал тому, что ему успело привидеться. Самый знаменитый из его рассказов, чаще всего приводимый в доказательство того, что на сновидения можно влиять извне — «сон о гильотине». Мори приснилось, что он приговорен к смерти в эпоху Французской революции. Он проснулся в тот момент, когда холодный нож гильотины коснулся его шеи — и в ужасе обнаружил, что ему на затылок упала перекладина постельного полога.

Сегодня специалисты предполагают, что это был так называемый гип- нагогический сон. Такие видения возникают в моменты засыпания или пробуждения, когда мы колеблемся между состояниями сна и бодрствования. Они часто бывают удивительно реальными и нередко превращаются в длинные истории с логически выстроенными, напоминающими роман сюжетам; а иногда людей посещают настоящие видения.

В обычных гипнагогических снах впечатления, пробивающиеся в наше сознание в момент засыпания или пробуждения, смешиваются с первым или последним подлинным сновидением, превращаясь в редкостную амальгаму реалистической дневной грезы и фантастического сонного видения. Альфред Мори был мастером такого рода снов. Он обладал способностью, засыпая, оставлять включенным бодрствующее сознание и воспринимать сонные видения как галлюцинации. Подобное происходит с нарколептиками, когда они галлюцинируют. Согласно новейшей теории, так же объясняются переживания, встречающиеся в состоянии клинической смерти и других критических для жизни ситуациях: вспышки света или ощущение парения вне собственного тела. Угроза вызывает как бы сновидение наяву.

Напротив, обычные сны, будь то в БС- или МС-фазе, практически не поддаются воздействию извне. Если бы палка от полога упала Мори на затылок в момент глубокого сна, она бы его, наверное, тоже разбудила, но вряд ли стала частью сновидения.

На гипнагогические сны способен не всякий. Кто непременно хочет их испытать, должен для начала хорошенько выспаться. Известно, что видения становятся тем живее, чем дольше мы спим. По мере того как потребность в сне уменьшается, фазы быстрых движений глаз становятся все протяженнее, и мы чаще просыпаемся. Благодаря этому мы лучше помним свои сны, и может случиться так, что нам удастся лишний раз попасть в странное царство первой стадии сна, лежащей между бодрствованием и сном. Именно в ней нас легко посещают видения.

Странное дело: я обхожу одного за другим целый ряд сомнологов, хронобиологов и неврологов с мировым именем, всем без исключения задаю в начале интервью один и тот же вопрос — и каждый раз наблюдаю одну и ту же реакцию. Сперва человек пожимает плечами, потом хитро улыбается, затем делает скучающее лицо и наконец говорит: «Надо прямо сказать, что этого мы не знаем» — или что-нибудь в этом роде.

Что же это за вопрос, на который все специалисты, много лет упорно занимающиеся темой сна, люди, привыкшие предлагать оригинальные идеи и отстаивать свое мнение, к тому же очень разные во всех отношениях, реагируют настолько одинаково? Банальнее некуда: «В чем смысл сна?».

Помните, что говорил пионер сомнологии Аллен Рехтшаффен? «Вероятно, это величайший открытый вопрос биологии». Тут, наверное, есть доля преувеличения. И все же удивительно, что биологи за это время научились расшифровывать геном человека, могут проследить эволюцию животного мира от первых одноклеточных до современного разнообразия видов, знают в мельчайших подробностях устройство и принципы работы сложнейших органов чувственного восприятия — и все же не могут объяснить, почему мы треть своей жизни проводим лежа с закрытыми глазами в почти бессознательном состоянии.

Не лучше обстоит дело с БС. На вопрос о его назначении специалисты также поджимают плечами. «Будь то БС или МС, ответ одинаков: его предназначения мы пока не знаем», — говорит исследователь из Цюриха Петер Ахерман.

Сомнологи привыкли, что им постоянно задают этот вопрос. На самом деле они и сами много об этом думают. Некоторые даже прямо сознаются, что желание узнать, почему мы спим, определило для них выбор специальности. Нередко ученые читают доклады или пишут научные статьи, которые так и называются: «Why we sleep». И только если в лоб потребовать у них прямого и ясного ответа, они начинают уклоняться. Специалисты не хотят связывать себя и с полным основанием опасаются, что широкая публика сочтет окончательным ответом то, что для них — всего лишь рабочая гипотеза.

Поэтому мне приходилось проявлять настойчивость. Я спрашивал, может ли то или другое быть причиной необходимости сна, а может быть, то, другое и еще третье вместе? И почему даже мухи спят очень сходно с людьми? Можно ли представить себе, что когда-нибудь изобретут средство, позволяющее обходиться вообще без сна? Постепенно мои ученые собеседники оттаивали. Есть целый ряд интересных данных о функции сна, признавались они. Организм во сне выполняет невероятно много разных задач. Но какие из этих задач являются главными и решающими причинами неизбежности сна, с чем наше тело иначе никак не могло бы справиться, что из этого необходимо для выживания — на этот вопрос в обозримое время, вероятно, не сможет ответить никто.

Мне кажется, я понял: незаменимым делает сон лишь сумма всех его отдельных функций. Сон — это невероятно сложное взаимодействие бесчисленных процессов. «Не думаю, что мои внуки доживут до разрешения загадки сна, — говорит берлинский сомнолог Дитер Кунц. — Похоже, что задача сна в том чтобы 24 ч в сутки поддерживать функционирование мозга и всего организма. На то, чтобы выяснить, что это означает конкретно, может уйти ближайшая тысяча лет».

Когда израильский исследователь Перетц Лави задумался над экспериментами Аллена Рехтшафена, не дававшего крысам спать, он пришел к выводу, что крысы погибли в конечном счете от того, что в их организме нарушилась «регуляция и стабильность внутренней среды». Лави подразумевает под этим не только температуру тела, явно вышедшую из под контроля, но и настройку многих других жизненно важных систем, таких как жировой и энергетический обмен веществ и иммунная защита. Температура тела — лишь наиболее явный показатель нарушенного равновесия. «Без сна система разлаживается, что может приводить к смерти», — заключает Лави.

Возможно, крысам не хватало смены сна и бодрствования, задававшей ритм их жизни. Очень многое указывает на то, что едва ли не все живые существа организованы ритмически. В частности, это означает, что за фазами активности у них непременно должны следовать периоды покоя. Очевидно, эти регулярные подъемы и спады помогают организмам сохранять внутреннее равновесие. Ведь для сложных систем, судя по всему, особенно важна возможность время от времени «выключаться». В живом организме идут параллельно бесчисленные процессы, многие взаимно влияют друг на друга и нуждаются в тонком согласовании, и в то же время каждый из них должен постоянно сохранять собственную стабильность.

Нетрудно догадаться, что такая система легко выходит их равновесия, если ее отдельные составляющие начинают играть не по правилам. Поэтому для организмов жизненно важна синхронизация физиологических процессов. И огромную роль в этом играет чередование активности и покоя.

Уже цианобактерии, или сине-зеленые водоросли, — крошечные одноклеточные существа без клеточного ядра, считающиеся одними из первых обитателей Земли, имеют внутренние часы. В определенное время суток они запасают значительно больше углерода, чем в другие часы. Делятся они также преимущественно в одно и то же время. Все их гены активизируются в повторяющемся суточном ритме. Внутренние часы есть у многих других одноклеточных, не говоря уже о растениях и животных. Их биологические хронометры не только служат поддержанию внутренней гармонии, но и помогают приспособиться к астрономически заданной смене дня и ночи.

Итак, можно спорить о том, что появилось первым: сложная живая регулирующаяся система с чередованием подъемов и спадов или организм, способный благодаря встроенным часам достаточно точно предсказывать периодические колебания внешних природных условий. В любом случае именно в этой циклической смене активности и покоя следует, вероятно, видеть природу сна.

Сон — это далеко не только покой. Конечно, для активного днем организма имеет смысл ночной отдых — идет ли речь о человеке, пчеле или бактерии. Но это еще не значит, что ему нужен сон. Многие животные активны круглые сутки, чередуя активность с периодами сна — например, кошки, морские свинки и мыши-полевки, а также черви.

Самое важное свидетельство того, что сон — это не просто заполнение фаз покоя, состоит в его гомеостатической регуляции, то есть в том, что организм старается поддерживать потребность в сне на постоянном уровне: тот, кто долго не спал, вынужден потом наверстывать упущенное и спать дольше, даже в неподходящее время суток. Следовательно, есть нечто, для чего организму недостаточно просто покоя. «Покой не может приспосабливаться к обстоятельствам, а сон может», — говорит Ирен Тоблер.

Итак, чередование покоя и активности — очень древний биологический принцип, который и у современного человека отражается в сравнительно жестком суточном ритме внутренних часов. В какой-то момент эволюции — вероятно, когда появились первые сложные животные, имеющие нервную систему и вынужденные координировать свой рост и работу множества разнообразных органов — к этому ритму добавился сон.

Предпочтительным временем его работы стали заданные биологическими часами периоды покоя. Именно тогда, вероятно, за этим состоянием закрепились многие важные физиологические функции. Так постепенно сложилось то, что мы сегодня называем сном. «Это как с дыханием и речью», — замечает Ян Борн. «Природа соорудила дыхательные пути для дыхания, и лишь потом догадалась использовать их еще и для речи».

Какая из многих функций сна является первичной, то есть исходной и, следовательно, самой важной — не знает никто. Но, судя по всему, сон очень рано включил в свою программу регуляцию баланса между кровообращением и обменом веществ, которая важна, в частности, для поддержания нормальной температуры тела. У позвоночных сложным циклическим процессом обмена веществ ведает мозг со своими придатками, вырабатывающими гормоны, и работающей на бессознательном уровне вегетативной нервной системой. После того, как чикагский невролог Карине Шпигель в 1999 г. доказала, что у здоровых молодых людей, вынужденных обходиться четырьмя часами сна в сутки, уже через неделю наблюдаются болезненные изменения углеводного обмена и гормональной системы, стало окончательно ясно: без сна организм выходит из равновесия. Просто покоя ему недостаточно.

Что делают биологи, если хотят выяснить причину таинственного феномена, функция которого неочевидна из устройства органа или результатов эксперимента? Они сравнивают множество различных существ, у которых наблюдается данный феномен, и ищут закономерности. Именно поэтому лос-анджелесский сомнолог Джером Сигел замерял продолжительность сна у такого количества разных млекопитающих. Его интересовали параллели у сходных видов и различия у несходных.

Обнаружив, что главными факторами, влияющими у млекопитающих на продолжительность сна, являются размер тела и способ питания, он заключил, что сон должен играть большую роль в энергосбережении. Травоядные спят тем больше, чем сами они меньше. У плотоядных млекопитающих такой прямой связи не наблюдается. Зато легко заметить, что они спят, как правило, больше, чем травоядные того же размера. Сигел, конечно, сразу заметил связь с «одним из самых несомненных соотношений в биологии млекопитающих», по его выражению: «у мелких животных высокая скорость обмена веществ; у крупных животных низкая скорость обмена веществ».

Мелкие млекопитающие в принципе затрачивают больше энергии на поддержание температуры тела, у них очень быстрый пульс и высокое кровяное давление — только потому, что такие животные обладают большим отношением поверхности тела к его объему. Очевидно, они должны экономнее обходиться со своими скудными ресурсами. Именно эта экономия достигается, по мнению Сигела, во сне. В самом деле, многие животные затрачивают во сне значительно меньше энергии, чем во время бодрствования: они забираются в теплое укрытие, почти не шевелятся, скорость обмена веществ у них снижается.

Но почему плотоядные и травоядные спят разное количество времени? На это у Сигела есть сразу несколько ответов. Во-первых, растительный корм содержит значительно меньше калорий, чем мясо, поэтому млекопитающим-вегетарианцам приходится проводить больше времени за едой. Кроме того, их способ добывания пищи менее утомителен. Поэтому они экономят не так уж много энергии, когда не ищут корма. Неудивительно, что больше всех в животном царстве спят мелкие хищники, добывающие себе пропитание с большой затратой труда: у летучих мышей продолжительность сна составляет 20 ч в сутки[21].

Тот факт, что сравнительно много спят и крупные хищники, например, львы, Сигел объясняет вторым преимуществом сна: он помогает скоротать время. Дневные животные, бродящие по ночам, или ночные животные, вышедшие на охоту днем, не находят добычи и напрасно подвергают себя опасности. Поэтому сон, «значительную часть суток подавляющий нормальное поведение», приносит огромную пользу и, несомненно, поощрялся в ходе естественного отбора. Когда ничего полезного сделать нельзя, самое полезное — спать.

В конечном счете, идея периодической потребности в отдыхе, поддерживающем внутреннее равновесие, а также целесообразное распределение затрат энергии в зависимости от обмена веществ и способа добывания пищи, ведет к распространенному тезису, что сон служит для отдыха. «На мой взгляд, в основном, поскольку дело касается людей, функция сна — это отдых», — убежденно заявляет Александр Борбели.

«Наша задача — выяснить механизм регуляции сна, — говорит его сотрудник Петер Ахерман. — Если мы будем больше знать о том, как организм управляет необходимой продолжительностью сна, нам станет яснее смысл сна». Во время бодрствования в нашем теле, прежде всего в мозге, накапливается множество веществ, которые там, собственно говоря, не нужны, или вырабатываются клетками и органами как сигналы усталости. Это, с одной стороны, побочные продукты обмена веществ, с другой — сигнальные вещества иммунной системы и нервных клеток, а также гормоны. Сейчас известно около двадцати вырабатываемых в организме веществ, влияющих на потребность в сне. Кроме того, нервные клетки больших полушарий со временем испытывают нарастающую потребность в синхронизации и переходят на медленноволновой рисунок активности, соответствующий легкому и глубокому сну. И только совокупность всех этих факторов приводит к тому, что потребность в сне повышается, и мы ощущаем тем большую усталость, чем дольше продолжается бодрствование.

Когда мы наконец засыпаем, каждая часть организма берет себе то, что нужно именно ей. Потребности у разных клеток и органов различны, но в целом их удовлетворение приводит к тому, что мы просыпаемся отдохнувшими.

Очевидно, для продолжительного выживания организм нуждается в периодическом обновлении. И, разумеется, не может быть случайным то обстоятельство, что отвечающий за такое обновление гормон роста вырабатывается исключительно в глубоком сне. Эти процессы существенно связаны между собой: в глубоком сне тело восстанавливается, и это восстановление удается ему в первую очередь благодаря гормону роста.

В постоянном обновлении нуждаются целые органы, например, мышцы и кожа, а также части иммунной системы. Похоже, каждая клетка нашего тела нуждается в сне для продолжения нормальной работы, но особенно велика эта потребность у нейронов мозга. Ведь им нужно пополнить запасы растраченной за день энергии, вывести побочные продукты, синтезировать новые белки и попытаться обезвредить опасные вещества, например, кислородные радикалы. Нетрудно догадаться, что такая форма активного отдыха сопряжена в большими затратами энергии. Поэтому нет противоречия в том, что мы во сне сжигаем почти столько же калорий, как во время бодрствования, и в то же время экономим энергию. Если бы мы одновременно еще выполняли дневную работу, расход энергии оказался бы чрезмерным.

Совершенно особую роль играет сон в процессе роста. Не приходится удивляться, что почти у всех высших животных новорожденные спят значительно больше, чем взрослые особи. Малыши должны расти, их организм порождает новые клетки в великом множестве не только для замены старых, больных, отслуживших свой срок клеток. Дефицит сна у детей может вызвать нарушения роста, что явно подтверждает: образование и рост новых клеток — одна из основных функций сна.

Сон особенно важен для созревания мозга. У новорожденных и грудных детей нервные клетки в огромном количестве дают отростки — аксоны, которые в свою очередь активно устанавливают новые контакты с соседями. Без этого невозможно запечатление новых взаимосвязей и различение важного и неважного, то есть обучение. Если какие-то участки мозга в этой чувствительной фазе оказываются невостребованными, они хиреют, поскольку их работа, очевидно, не нужна данному индивиду в его специфической окружающей среде. Мозг предпочитает в этом случае приберечь свои ограниченные возможности для других задач.

В одном из экспериментов исследователи, например, закрывали детенышам животных один глаз повязкой. В результате у подопытных деградировали нервные клетки на участке мозга, предназначенном для обработки впечатлений, поступающих от этого глаза. В этой адаптации созревающего мозга сон, видимо, также играет важнейшую роль. Американский нейробиолог Маркос Фрэнк из Пенсильванского университета доказал в 2001 г., что эффект деградации неиспользуемых контактов в мозге усиливается вдвое, если животные спали после того, как глаз был отгорожен от внешних импульсов. «Сон в раннем возрасте играет важнейшую роль в развитии мозга», — заключает исследователь. По его мнению, сон значительно поддерживает пластичность молодого мозга, а скорее всего, является ее необходимым условием.

Этим, наверное, и объясняется тот факт, что даже у дрозофил молодые особи спят больше, чем взрослые — после окукливания они уже не увеличиваются в размерах, но нуждаются в более продолжительном сне, судя по всему, не для физического, а для интеллектуального роста.

Гипотеза о сне как природном способе по экономии энергии связана с зимней спячкой. У летучих мышей, сурков, хомяков и других животных, засыпающих на зиму, обмен веществ падает до минимума. Температура тела понижается почти до нуля, дыхание и пульс становятся очень редкими. В результате животные тратят лишь 1/50 часть энергии, необходимой им в состоянии бодрствования. В надежном укрытии за счет предварительно накопленного жира они переносят таким образом суровую зиму. Если бы животные бодрствовали, им все равно не удалось бы найти пропитание — и скорее всего, они пали бы жертвой первого голодного хищника.

На первый взгляд зимняя спячка очень похожа на настоящий сон. На самом деле это настолько экстремальное и одностороннее состояние, что оно несовместимо с другими, активными задачами сна — очевидно, необходимыми для выживания. Только так ученые могут объяснить курьезный факт: во время зимней спячки звери раз в несколько недель выходят из состояния оцепенения, их организм с огромными затратами энергии возвращается на несколько часов к рабочим температурам — и все это с единственной целью: поспать! Ведь «проснувшиеся» от спячки животные большую часть этого времени спят. Сон этот особенно глубок, причем его глубина зависит от того, сколько времени продолжался предшествующий период спячки. Очевидно, зимняя спячка вызывает у зверей дефицит сна, который становится в какой-то момент настолько острым, что приходится временно прерывать состояние сниженного обмена веществ.

Какова бы ни была причина, заставляющая животных выходить из зимней спячки, она представляет собой нечто, с чем организм не может справиться в состоянии полного охлаждения и минимального снабжения энергией. Это должен быть активный физиологический процесс, обычно происходящий во сне — и, несомненно, прямо связанный с тем, почему сон так важен для всех живых существ.

По некоторым признакам именно процессы, происходящие в мозге во время глубокого сна, заставляют животных даже во время зимней спячки проводить некоторое время во сне при нормальной температуре тела. Во всяком случае, исследователям удалось обнаружить, что мозг животных в такие периоды порождает тем больше волн глубокого сна, чем дольше продолжалась перед этим непрерывная спячка.

Но чем же занят мозг, когда порождает дельта-волны? Свой ответ на этот вопрос предложили за последние годы сразу несколько ученых. Их модели работы спящего мозга очень интересны и в целом значительно прогрессивны.

«Sleep is of the brain, by the brain and for the brain, — пишет бостонский сомнолог Аллен Хобсон. — Сон исходит от мозга, создается мозгом и служит мозгу». Это полемическое утверждение он обосновывает тем, что наиболее убедительные ответы на вопрос о смысле сна дает именно нейробиология.

Сегодня мы знаем, говорит Хобсон, что в начале сна примерно столько же нейронов повышает свою активность, сколько и понижает.

«Даже в фазе МС, когда сознание может быть полностью отключено, мозг остается показательно активным». Нейробиологи все пристальнее наблюдают за тем, что происходит в спящем мозге: благодаря ЭЭГ высокого разрешения, регистрирующей с помощью множества электродов активность коры больших полушарий, они вышли на след феномена локального сна. Сейчас у испытуемых в лаборатории сна снимают даже магнитно-резонансную томограмму, чтобы запечатлеть на снимке, какие части мозга трудятся в данный момент больше, а какие меньше.

Наблюдая за работой спящего мозга, ученые обнаружили, что большой мозг несколько снижает обороты, когда мы находимся в бессознательном состоянии, но есть и такие нервные центры — прежде всего, в промежуточном мозге и стволе мозга — которые в момент засыпания, напротив, особенно активны. Специалисты сразу видят по снимкам, бодрствует человек, погружен в глубокий сон или в БС. Три эти состояния соответствуют трем разным моделям электрической активности мозга. Предполагается, что мозг в каждом из этих состояний выполняет разные, специфические задачи.

Многое указывает на то, что наш мозг во сне занят работой по консолидации: закрепляет воспринятое в состоянии бодрствования. Правда, ученые пока не знают, как именно происходит запоминание. Кроме того, сейчас идет спор о том, для всех ли видов животных память одинаково важна, а также о том, могут ли процессы консолидации протекать и в состоянии бодрствования, если мозг достаточно спокоен.

Бесспорно одно: мозг во сне работает — и затрачивает при этом огромное количество энергии. Ученые обнаружили, что даже во время глубокого сна, когда большая часть нейронов большого мозга ведет себя особенно спокойно, их активность составляет 80 % от бодрствующего состояния. Дело, которым они заняты в это время, по крайней мере у высших животных и человека должно быть одной из важнейших причин потребности в сне. Ведь клетки большого мозга, изолированные в тканевой культуре, самопроизвольно впадают в стадию глубокого сна, если им достаточно долго не давать спать.

Сомнологи из Мэдисона Джулио Тонони и Кьяра Чирелли представили в 2003 г. модель задач легкого и глубокого сна, которая прекрасно согласует прежние наблюдения над активностью спящего мозга с экспериментами по консолидации памяти во сне и соображениям о гомеостатической регуляции необходимой продолжительности сна. Когда мы бодрствуем, учимся, узнаем что-то, между нейронами постоянно возникают новые энергозатратные контактные зоны, так называемые синапсы, а уже существующие укрепляются. «В основе обучения лежат стойкие изменения в силе и количестве синаптических связей между нейронами, управляемые сложными каскадами событий на клеточном уровне», — пишут Тонони и Чирелли.

Без этой пластичности мозга, особенно выраженной у новорожденных и маленьких детей, обучение было бы вообще невозможно, поскольку оно состоит именно в выстраивании новых ассоциативных сетей, позволяющих впоследствии снова вызвать воспоминание. Во сне с этой пластичной, постоянно меняющейся нервной системой явно что-то происходит. Тонони и Чирелли подозревают, что лишь малая часть новых и подкрепленных нейронных связей действительно важна и нуждается в долгосрочном сохранении. Но поскольку каждый из синапсов — в том числе и неважные — затрачивает массу биохимических веществ и энергии, в течение продолжительного бодрствования накапливается потребность в упрощении все более сложного сплетения ассоциативных связей в мозге. Постепенно переполняемый синапсами мозг вносит свой вклад в гомеостатическую компоненту S, которая вызывает растущую сонливость по мере длительного бодрствования. Ученые говорят о «синаптической нагрузке».

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.

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.