Многочисленные исследования мозга показали, что в медленной фазе есть еще четыре стадии — от поверхностного сна к более глубокому (на электроэнцефалограмме это отражается в смене ритмов — от ритмов с поэтическим названием «сонные веретена» к К-комплексам и дельта-волнам). В быстром сне выделяют два состояния, в первом из которых, как считается, снятся самые эмоциональные сны, во втором — более спокойные (этот сон характеризуется на ЭЭГ бета-активностью и пилообразным тета-ритмом).
Структуру описали, но объяснить мало что смогли. Кибернетики и нейробиологи уже больше тридцати лет бьются над вопросом, что означают те же сонные веретена. Ученые не знают, о чем говорят эти ритмы, о чем — фазы и стадии. Сон — это множество сложных процессов. Ученые находят феномены, которые более или менее характерны для состояния сна, но целостного объяснения никто дать не может. Появляется масса локальных находок, которые пытаются транспонировать в какую-то гипотезу, но дальше — пустота.
Медленная перезагрузка
Локальные находки позволяют только предположить, для чего нужен медленный и для чего быстрый сон. Медленный сон с позиций здравого смысла вроде бы более понятен. Существует гипотеза, что он нужен для восстановления организма. Можно, конечно, говорить, что организм может восстанавливаться и в состоянии покоя при включенном сознании. Но ученые заметили, что, например, гормон роста активнее всего работает в медленном сне, тогда же лучше происходит регенерация тканей. Результаты работы российского ученого Ивана Пигарева не так давно показали, что системы, анализирующие в состоянии бодрствования зрительные сигналы, в период медленного сна анализируют сигналы, идущие из кишечника! То есть в это время мозг перестраивает свои системы на особую ночную работу — управление внутренними органами. В состоянии бодрствования в мозге происходят электрические процессы при передаче импульсов от нейрона к нейрону, процессы перемещения ионов — в результате получается избыток одних ионов внутри клеток, и других снаружи. Представляется, что в медленном сне как раз и может восстанавливаться этот баланс зарядов.
Открытие и исследование Мишелем Жуве нейромедиаторов позволило выстроить нейрохимическую картину сна, пусть пока и несовершенную. Для фазы медленного сна характерна высокая активность одного из главных тормозящих нейромедиаторов мозга — гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК). Позже выяснили, что в процессе торможения еще участвует пептид галанин. Вместе с ГАМК они тормозят выброс тех нейромедиаторов, которые характерны для состояния бодрствования, в частности, серотонина, норадреналина, гистамина и др. ГАМК и галанин действуют на ретикулярную формацию мозга, которая в заторможенном состоянии перестает активировать кору головного мозга. В состоянии бодрствования все отделы мозга активно «общаются» друг с другом, в состоянии же медленного сна кора мозга работает как бы автономно. В этом случае мозг не получает сигналов от сенсорных систем и не посылает сигналы в мышцы. Вполне возможно, что менее активная деятельность мозга и некоторая разобщенность в работе его отделов из-за торможения медиаторами и позволяет мозгу восстанавливать баланс зарядов.
В это же время происходит еще масса процессов. Учеными открываются новые вещества, которые могут участвовать в механизмах медленного сна. Пока еще нет четкой картины и нет объяснения, как эти феномены связаны между собой и чем запускаются.
Переспать с проблемой
Совсем иная картина наблюдается в фазе быстрого сна. Если в фазе медленного сна мы сильно «тормознуты», то в фазе быстрого многие отделы мозга работают невероятно активно. «Именно потому, что при внешнем покое мозг работает достаточно интенсивно, с переживанием сновидений, этот сон Мишель Жуве назвал «парадоксальным».
В фазе быстрого сна активно действует ацетилхолин. Это тоже нейромедиатор, но не тормозящий, а активирующий кору головного мозга. Но активация эта не совсем такая, как в состоянии бодрствования, когда кроме ацетилхолина на кору действуют и других медиаторы.
В фазе быстрого сна действуют и тормозящие вещества, главным из которых считается глицин. Он практически полностью отключает мышечную систему (в медленном сне она только заторможена под действием ГАМК). Зачем нужно это отключение? В ходе многочисленных опытов было доказано, что повреждение механизма, отключающего мышечную систему, может привести к тому, что спящий будет реально проделывать те движения, которые ему снятся. В подобных экспериментах кошки с закрытыми глазами в состоянии сна то в ужасе пятились перед неизвестным врагом, то гонялись за несуществующей мышкой. В США несколько лет назад произошел уникальный судебный процесс. Сомнологи фактически доказали невиновность подсудимого. Пожилой человек во сне задушил свою супругу. Проснувшись, он посчитал, что она умерла от старости, и был нимало удивлен, когда ему было предъявлено обвинение в убийстве. На шее погибшей нашли следы его пальцев. Изучив этот случай, специалисты-сомнологи доказали, что сделал он это неумышленно. В результате недавнего инсульта у него был поврежден именно тот участок мозга, который отвечает за выключение мышечной системы. Ему снилось, что его душат (он задыхался от «грудной жабы»), и, защищаясь, он душил своего душителя. И подсудимого оправдали.
В парадоксальном сне во время сновидений мозг систематизирует информацию.
У здоровых людей при полном отключении мышечной системы активно работают некоторые отделы мозга, в том числе и кора, которая и дает нам сновидения. Сновидения как будто говорят нам о том, что мозг «переваривает» какую-то информацию. Основная гипотеза — быстрый сон нужен для психической адаптации. И хотя сознание отключено от внешней среды, оно работает. Исследователи из Цюрихского университета Дитрих Леман и Марта Куку предположили, что во время быстрого сна и сновидений мы не только перерабатываем информацию прошедшего дня, но комбинируем недавно приобретенные знания с уже имеющейся информацией. Жуве формулировал эту идею немного по-другому — как комбинацию новой информации с врожденными инстинктами. Впрочем, известнейший молекулярный биолог, «отец» ДНК, лауреат Нобелевской премии Фрэнсис Крик полагал, что в парадоксальном сне, наоборот, память очищается стиранием ненужной информации: «Мы видим сны, чтобы забыть».
Профессор ММА им. Сеченова, сотрудник Сомнологического центра Минздрава РФ Геннадий Ковров считает, что в парадоксальном сне во время переживания сновидений мозг систематизирует информацию. «В состоянии бодрствования, на мой взгляд, систематизация не получается, — говорит он. — На мышление оказывает влияние слишком много случайных факторов. Мы можем ошибаться. А наши ошибки могут стоить слишком дорого. Самостоятельно мозг проделает анализ лучше». Говорят же, что с проблемой надо переспать. Или утро вечера мудренее.
Гипотеза природы медленного сна более связана, хотя и в ней есть еще белые пятна. И если бы наш сон состоял только из этой фазы, все было бы гораздо проще. Но что делать с быстрым сном, пока полностью оправдывающим название парадоксального? Сейчас разные специалисты лишь регистрируют феномены этого сна, попытки же их связать и последовательно показать единство множества механизмов пока безрезультатны. Лауреат Нобелевской премии профессор физиологии Цюрихского университета Вальтер Гесс еще в начале сороковых предупреждал: «Наши попытки прояснить природу и механизм сна основаны на предположении, что эта проблема не может быть разрешена сама по себе, но только в ходе анализа целостной функциональной структуры всего организма».
История зарождения сомнологии
Сомнология (наука о сне) - бурно развивающаяся область нейробиологии, имеющая исключительно важные теоретические и прикладные аспекты. Её девизом можно считать слова крупнейшего сомнолога второй половины ХХ века Мишеля Жуве (Франция, 1925 год рождения): "Кто познает тайну сна, познает тайну мозга". Экспериментальная сомнология зародилась в конце XIX века в России, ее основателем была Мария (Марья) Михайловна Манас(с)еина-Коркунова (1843-1903). Марья Михайловна была дочерью известного русского археолога, члена Санкт-Петербургской Академии наук, профессора М.А.Коркунова. Она была одной из первых женщин в России, сумевших получить высшее медицинское образование в 60-е годы позапрошлого века. Ее вторым мужем был В.А.Манас(с)еин (1841-1901), профессор военно-медицинской академии и издатель первого русского медицинского журнала «Врач». По окончании Петербургского Университета Марья Манассеина работала в Политехническом институте в Вене, где изучала процесс спиртового брожения. Работа Манассеиной по брожению была с интересом встречена крупнейшим немецким химиком Ю.Либихом (1803-1873), который пригласил ее поработать в свою лабораторию в Гессене. К несчастью для Манассеиной и для биохимии в целом, но к счастью для науки о сне (!), она не смогла принять столь лестного приглашения: узнав из писем мужа, что её брак под угрозой, Марья Михайловна, бросив всё, вынуждена была вернуться в Санкт-Петербург. Но было уже поздно: муж развёлся с ней и женился на сестре Ф.М.Достоевского, с которой прожил всю оставшуюся жизнь.