Онлайн чтение книги Идиотский бесценный мозг The Idiot Brain: A Neuroscientist Explains What Your Head is Really Up To
О сне, или о снах… или о спазмах, или об удушье, или о лунатизме. (Мозг и непростые свойства сна)

Спать – значит в буквальном смысле ничего не делать и просто лежать без сознания. Насколько сложным может быть этот процесс?

Очень сложным. Люди редко задумываются о том, что такое сон, как он устроен, каким образом мы его видим и что происходит во время него. С логической точки зрения трудно думать о сне, равно как и обо всех остальных бессознательных состояниях, когда ты сам находишься в этом состоянии. Досадно, что это отпугнуло множество ученых. Если бы люди больше думали о сне, мы бы, возможно, быстрее в нем разобрались.

Поясню: мы даже до сих пор не знаем , зачем сон нужен! В очень широком смысле спят почти все животные, даже самые примитивные вроде нематод, широко распространенных плоских червей [10]. Некоторые животные, такие как медузы и губки, судя по всему, не спят, но у них даже нет мозга, поэтому о том, чем они занимаются, вообще ничего нельзя с полной уверенностью сказать. Но сон или по крайней мере регулярные периоды отсутствия активности, можно наблюдать у представителей самых кардинально различных видов. Очевидно, что он важен и имеет свои корни глубоко в эволюции. Водные млекопитающие научились спать, задействуя только одну половину мозга, потому что, заснув полностью, они перестали бы плавать, погрузились бы на дно и утонули. Сон настолько важен, что перевешивает по степени значимости задачу «не утонуть», а мы до сих пор не знаем этому объяснения.

Сну посвящено множество невероятных теорий, например теория исцеления. Было доказано, что у крыс, лишенных сна, раны заживают медленнее. В целом такие крысы живут гораздо меньше, чем те, которым давали выспаться [11]. Другая теория заключается в том, что сон ослабляет сигналы, идущие от слабых нейронных связей, чтобы их было легче удалить [12]. Также есть мнение, что сон ослабляет негативные эмоции [13].

Одна из самых странных теорий утверждает, что сон возник в ходе эволюции как способ спастись от хищников [14]. Многие хищники не спят ночью, а людям, чтобы прокормить себя, не нужно быть активными круглые сутки. Благодаря сну люди полностью бездействуют в течение долгого времени и не подают никаких знаков и сигналов, по которым хищник мог бы их обнаружить.

Кто-то мог бы посмеяться над скудоумием современных ученых. Сон нужен для отдыха. Во время сна мы даем телу и мозгу время восстановиться и набраться сил после дневных трудов. И действительно, если мы занимались чем-нибудь особенно выматывающим, долгий отдых необходим, чтобы дать нашему организму восстановиться, восполнить запасы и обновить свои силы.

Но если сон нужен только для отдыха, то почему мы почти всегда спим одинаковое количество времени , независимо от того, таскали ли мы целый день кирпичи или просиживали штаны за просмотром мультфильмов? Несомненно, на отдых после столь разных видов деятельности должно уходить различное количество времени. К тому же скорость обмена веществ в теле во время сна снижается лишь на 5–10 %. Расслабление, которое возникает в результате этого, совсем незначительно – оно подобно снижению скорости с 80 до 75 км/ч, что имеет очень слабый эффект, если двигатель начал дымиться.

Утомление не влияет на наш режим сна, вот почему бегуны редко засыпают во время марафона. Фазы и продолжительность сна зависят скорее от циркадных ритмов нашего организма[6]Циркадный ритм – циклические колебания различных биохимических процессов на протяжении суток., которые управляются особыми внутренними механизмами. В мозге есть шишковидная железа, которая управляет циклами сна. Она выделяет гормон под названием мелатонин. Он расслабляет нас и вызывает сонливость. Шишковидная железа реагирует на уровень освещенности. Сетчатка внутри наших глаз реагирует на свет и посылает сигналы в шишковидную железу. Чем больше сигналов получает железа, тем меньше мелатонина она выделяет (хотя все равно продолжает производить некоторое его количество). Уровень мелатонина в нашем теле постепенно растет в течение дня и начинает расти быстрее после захода солнца. Вот почему наши циркадные ритмы привязаны к световому дню, так что, как правило, мы бодры по утрам и чувствуем себя усталыми по вечерам.

Этим механизмом объясняется синдром смены часовых поясов. Попав в другой часовой пояс, вы попадаете в совершенно непривычный для вас световой день. Поэтому уровень освещенности может быть как в 11 утра, а ваш мозг будет считать, что сейчас 8 вечера. Наши циклы сна очень тонко настроены, и внезапное уменьшение уровня мелатонина нарушает их. И «догнать сон» оказывается сложнее, чем вам кажется; ваш мозг и тело связаны циркадными ритмами, поэтому человеку очень трудно, хотя и возможно, заставить себя заснуть в непривычное время. Нужно прожить несколько дней в новом световом режиме, чтобы циркадные ритмы успешно перезапустились.

Вы можете спросить: если наши циклы сна так чувствительны к уровню освещенения, почему искусственный свет не влияет на них? На самом деле влияет. За последние несколько веков, с распространением искусственного освещения, структура сна заметно изменилась. Кроме того, ход сна меняется и в зависимости от культуры [15]. В культурах, у которых доступ к искусственному освещению ограничен или у которых по-другому устроен световой день, сон приспособлен к этим обстоятельствам.

В соответствии с аналогичными ритмами наша внутренняя температура тела меняется в диапазоне от 36 до 37 °C (для млекопитающих это значительное изменение). Днем она достигает наивысшего значения, а к наступлению вечера спадает. Как правило, мы ложимся спать, когда она находится где-то в промежутке между максимумом и минимумом. Таким образом, мы достигаем низшей точки во время сна, и этим, вероятно, можно объяснить, почему нам нравится укрываться одеялом во время сна – мы холоднее, чем в состоянии бодрствования.

Чтобы дополнительно проверить предположение, что сон необходим исключительно для отдыха и сохранения энергии, ученые исследовали сон у животных, впавших в спячку [16]. То есть у животных, которые уже были без сознания . Спячка не то же самое, что сон; обмен веществ сильно замедляется, а температура тела существенно снижается; спячка длится дольше сна и по сути своей она ближе к коме. Однако находящиеся в спячке звери регулярно переходят в состояние сна, то есть они тратят дополнительную энергию на то, чтобы уснуть ! Гипотеза о том, что сон необходим для отдыха, очевидно, не раскрывает вопрос полностью.

Это особенно верно для мозга, который во время сна ведет себя очень сложно. Коротко говоря, на данный момент выделяют четыре фазы сна: фаза быстрого сна (для нее характерны быстрые движения глаз, поэтому ее называют фаза БДГ, или REM[7]От Rapid Eye Movement (англ.)  – быстрые движения глаз.) и три фазы медленного сна (NREM[8]От Non-rapid-eye-movement (англ.)  – буквально «не быстрые движения глаз».): первая, вторая и третья (редкий случай, когда терминология специалистов по нейронаукам понятна даже непосвященному). Эти три фазы медленного сна отличаются друг от друга видом активности, которая происходит в мозге во время каждой из них.

Часто различные зоны мозга синхронизируют паттерны своей активации, в результате чего возникают так называемые мозговые волны. Когда синхронизируется активность мозга у разных людей, это называется «Мексиканские мозговые волны»^*.[9]* Это шутка. Пока что. Существует несколько видов мозговых волн, и для каждой фазы медленного сна характерен один из них.

В первой фазе медленного сна мозг генерирует в основном альфа-волны; во второй фазе возникают странноватые ритмы, называемые «сонные веретена», а в третьей фазе преобладают дельта-волны. По мере того как человек переходит от одной фазы сна к другой, активность мозга постепенно снижается, и чем глубже вы засыпаете, тем сложнее проснуться. В третьей фазе медленного сна – фазе «глубокого» сна – человек гораздо менее восприимчив к внешним раздражителям, таким как крики «Проснись! Дом горит!», чем в первой фазе. Но мозг никогда не отключается полностью. Частично из-за того, что он выполняет несколько ролей при поддержании состояния сна. А если бы он отключился полностью, человек бы умер.

Дальше наступает БДГ-сон, когда мозг активен, как и в состоянии бодрствования или даже сильнее. Одной из интересных (а иногда пугающих) особенностей БДГ-сна является мышечная атония. Во время БДГ-сна способность мозга управлять движениями при помощи двигательных нейронов полностью отключается и мы теряем возможность двигаться. Как именно это происходит, до конца не ясно. Предположительно, некие специальные нейроны подавляют активность двигательной коры, а может быть, снижается чувствительность зон, отвечающих за управление движениями, из-за чего пошевелиться становится очень сложно.

И это на самом деле хорошо. Во время БДГ-фазы люди видят сны, поэтому, если бы двигательная система не выключалась, люди по-настоящему делали бы то, что делают во сне. Если попытаться вспомнить, чем мы занимаемся в снах, становится понятно, почему следует этого избегать. Размахивая конечностями во время сна и не осознавая, что происходит вокруг, вы можете представлять большую опасность лично для себя и для всех, кому не повезло оказаться поблизости. Естественно, мозг не абсолютно надежен, поэтому встречаются некоторые расстройства поведения, связанные с БДГ-фазой сна, при которых двигательный паралич не наступает и люди в реальности делают то, что видят во сне. Такое поведение приводит к явлениям, подобным лунатизму, к разговору о котором мы скоро перейдем.

Также случаются менее глобальные сбои, с которыми, скорее всего, сталкивались большинство из вас. Например, существует явление гипнагогического подергивания, когда, засыпая, вы вдруг резко дергаетесь. Вам кажется, будто вы внезапно откуда-то падаете и, приземлившись в кровати, вздргаиваете. Это часто встречается у детей и постепенно с возрастом сходит на нет. Гипнагонические подергивания пытались объяснить тревогой, стрессом, нарушениями сна и так далее, но, судя по всему, в большинстве своем они возникают случайно. Некоторые теории утверждают, что мозг ошибочно принимает погружение в сон за «умирание», поэтому пытается срочно нас разбудить. Это бессмысленно, потому что мозг сам принимает активное участие в том, чтобы мы уснули. Есть и другая теория о гипнагогических подергиваниях – это пережиток эволюции из тех времен, когда мы спали на деревьях. При внезапном наклоне у человека возникало чувство, что он сейчас упадет. Ощущение паники способствовало его пробуждению. Возможно и совершенно другое объяснение. Причина, по которой это явление чаще возникает у детей, скорее всего, заключается в том, что их мозг еще развивается, в нем устанавливаются новые связи и отлаживаются различные системы и функции. По многим причинам абсолютно все сбои и помехи в таких сложных системах, как те, что используют наш мозг, так никогда и не исчезают, поэтому гипнагогические подергивания сохраняются и во взрослом возрасте. В конечном счете это просто немного странное, хотя и совершенно безобидное, явление [17].

Что еще является практически безопасным, но не кажется таковым – это сонный паралич. По какой-то причине мозг иногда забывает включить двигательную систему после того, как мы просыпаемся. Как и почему это происходит, пока точно не известно. Наиболее популярная теория связывает это явление с тонкой организацией фаз сна. Каждую фазу регулируют различные виды нервной активности, которые зависят от работы различных групп нейронов. Иногда бывает так, что происходит сбой при переключении с одной группы нейронов на другую, поэтому сигналы от нейронов, запускающих двигательную систему, оказываются слишком слабыми, а от выключающих систему нейронов – слишком сильными или долго действующими. В итоге мы приходим в сознание, но не можем контролировать собственные мышцы. Когда мы уже полностью проснулись, механизм, отключающий способность двигаться во время БДГ-фазы сна, все еще работает, поэтому мы не можем пошевелиться [18]. Как правило, это продолжается недолго, потому что, как только мы просыпаемся, остальная мозговая активность выходит на нормальный, соответствующий полному сознанию уровень и игнорирует сигналы от системы сна. Тем не менее находиться в таком состоянии ужасно страшно.

Этот страх тоже возникает не сам по себе. Беспомощность и беззащитность, которую человек испытывает в состоянии сонного паралича, вызывает у него сильную реакцию страха. Механизмы этого мы обсудим в следующем разделе. Страх может оказаться достаточно сильным, чтобы вызвать галлюцинаторное ощущение опасности, из-за чего человеку начинает казаться, будто в помещении находится посторонний. Считается, что именно отсюда берут корни фантазии о похищении инопланетянами и легенды о суккубах. У большинства людей, испытавших сонный паралич, страх возникает редко и очень ненадолго, но для некоторых он становится хронической и устойчивой проблемой. Это связывают с депрессией и подобными расстройствами, предполагающими определенные глубинные нарушения в работе мозга.

Еще более сложное явление, скорее всего связанное с сонным параличом, – лунатизм. Его тоже связывают с системой, которая во время сна отключает моторику. Только тут причины ровно противоположные: система недостаточно сильна или ее элементы действуют недостаточно слаженно. Лунатизм чаще встречается у детей, поэтому ученые выдвинули теорию, что его причина заключается в том, что система подавления моторики у них еще не полностью развита. Некоторые исследования показывают, что недоразвитость нервной системы может быть возможной причиной лунатизма или, по крайней мере, следствием его появление [19]. По некоторым наблюдениям, лунатизм чаще встречается в конкретных семьях и передается по наследству, по чему можно предположить, что у этой незрелости нервной системы есть генетическая составляющая. Однако приступ лунатизма случается и у взрослого под воздействием стресса, алкоголя, медикаментов и других факторов. По отдельности или все вместе они способны повлиять на эту систему подавления моторики. Некоторые ученые утверждают, что лунатизм – это разновидность или проявление эпилепсии, которая, очевидно, возникает вследствие неконтролируемой или неупорядоченной мозговой активности. Так или иначе, когда мозг путает функции контроля сна и контроля движений – это всегда очень тревожно.

Однако начнем с того, что эта проблема вообще бы не возникла, если бы мозг не был столь активен во время сна. И все же почему так происходит? Чем мозг занимается во время сна?

Есть предположение, что высокоактивная БДГ-фаза сна имеет несколько функций. Одна из главных функций связана с памятью. Существует устойчивая теория, что во время БДГ-фазы сна мозг закрепляет и организует наши воспоминания, а также обеспечивает их сохранность. Мозг связывает старые воспоминания с новыми; активирует новые воспоминания, чтобы закрепить их и облегчить к ним доступ; будит очень старые воспоминания, чтобы удостовериться, что связи с ними не исчезли, и так далее. Это происходит во время сна, скорее всего, потому, что в это время в мозг не поступает информация из внешнего мира, которая могла бы усложнить или запутать процесс. Вы же никогда не видели, чтобы дорожное покрытие меняли, когда по дороге все еще едут автомобили? Здесь действует та же логика.

Активация и сохранение воспоминаний приводит к тому, что они, по сути дела, переживаются человеком заново. Очень старые переживания и новые образы перемешиваются. Последовательность переживаний, которая впоследствии возникает, не имеет определенного порядка или логической структуры. Вот почему сны всегда кажутся настолько странными и потусторонними. Также есть мнение, что передние отделы мозга, ответственные за внимание и логику, пытаются привнести хоть какой-нибудь здравый смысл в нагромождение событий. Этим объясняется, почему, видя сны, мы чувствуем, что происходящее в них реально и возможно.

Несмотря на свою беспорядочную и непредсказуемую природу, некоторые сны могут повторяться. Как правило, это связывают с каким-нибудь нерешенным вопросом или проблемой. Действительно, если что-то в вашей жизни вас очень беспокоит (например, приближение срока сдачи книги, которую вы согласились написать), вы будете много об этом думать. В итоге у вас появятся новые, требующие организации воспоминания. Тревожные мысли будут чаще попадать в сны, и в конечном счете вам регулярно станет сниться, как вы сгораете в кабинете издателя.

Другая теория говорит о том, что БДГ-фаза сна особенно важна для маленьких детей, поскольку она способствует развитию нервной системы, а не просто обрабатывает воспоминания и укрепляет связи в мозге. Этим можно объяснить, почему младенцам и маленьким детям времени сна необходимо больше, чем взрослым (нередко больше половины суток) и приходится проводить гораздо больше времени в БДГ-фазе сна (около 80 % от всего времени сна по сравнению со всего 20 % у взрослых). У взрослых БДГ-фаза сна сохраняется, хотя и на более низком уровне, чтобы сохранять эффективность работы мозга.

Есть мнение, что сон необходим для того, чтобы очистить мозг от отходов. Сложные процессы, происходящие в клетках мозга, образуют множество побочных продуктов, которые необходимо убрать. Некоторые исследования показали, что наиболее активно это происходит во время сна. Поэтому, возможно, сон для мозга равносилен закрытию ресторана на уборку между обеденными и вечерними часами работы: он по-прежнему работает, но занят другими делами.

Как бы то ни было, сон жизненно необходим для нормальной работы мозга. У людей, лишенных сна, особенно его БДГ-фазы, быстро возникают серьезные нарушения способности концентрироваться, управлять вниманием и принимать решения; у них растет уровень стресса, ухудшается настроение, они становятся раздражительными и в целом начинают хуже справляться с любыми задачами. Ядерные катастрофы в Чернобыле и Три-Майл-Айленде[10]Авария на АЭС Три-Майл-Айленд (28 марта 1979 года) – одна из крупнейших ядерных катастроф в истории США. были связаны с тем, что инженеры были перегружены работой и переутомлены. Вследствие этой же проблемы произошло крушение шаттла «Челленджер». Давайте не будем задумываться об отдаленных последствиях решений, которые принимают невыспавшиеся врачи во время третьей подряд за два дня двенадцатичасовой смены [20]. Если вы слишком долго обходились без сна, ваш мозг начинает запускать «микросон», во время которого вы урывками спите по нескольку минут или даже секунд. Наш организм в ходе эволюции приучился готовиться к долгому периоду нахождения без сознания и извлекать из этого пользу, а маленькие разбросанные крохи сна не дают нам ничего хорошего. Даже если мы научимся справляться со всеми когнитивными проблемами, которые вызывает недосып, он приводит еще и к нарушениям иммунной системы, ожирению, стрессам и болезням сердца.

И если вдруг, читая эту книгу, вы начнете клевать носом, знайте: она не скучная, она целебная.