Измерение сна

Куда «уходит» наше сознание ночью? Почему мозг никогда не спит? Где локализована душа человека? Как пробуждение и засыпание связаны с электричеством? Может ли сон быть оружием? Наконец, работают ли гаджеты по управлению сновидениями?..

Наш собеседник — ведущий российский cомнолог, член американского и европейского научных обществ по изучению сна, главный научный сотрудник Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН Владимир Ковальзон.

— Владимир Матвеевич, скажите для начала: чем объясняется бум открытий в области сомнологии в последнее время? Какие из них самые важные?

— Вообще, сомнология — одна из наиболее бурно развивающихся сегодня наук. Открытия — каждый год, а примерно раз в 10 лет вся научная парадигма представлений о бодрствовании и сне меняется. Связано это в первую очередь с появлением новых методов изучения работы мозга. Пример: раньше мы могли очень грубо выключать большие участки мозга, а сегодня, благодаря новым технологиям, можно прицельно регулировать работу конкретных нейронов. Благодаря этому и стало понятно, что мозг работает совсем не так, как мы думали. Это не похоже ни на компьютер, ни на нейросеть, а напоминает скорее аналоговую машину: мозг весь состоит из блоков, которые взаимодействуют друг с другом, при том что между ними нет никакой видимой связи.

— А как это поменяло наши представления о сне?

— Чтобы объяснить, требуется отступление. Еще в середине XX века в мозге было открыто особое образование, которое, как считалось, вызывает бодрствование. Благодаря тому, что внутри этого центра активны нейроны, мы не спим, у нас работают мышцы, которые позволяют сидеть прямо, вставать, ходить и так далее. Повреждение этого участка связывали с разными видами комы. И вот в 2011-м физиологи с помощью новейших методов начали прицельно выключать этот центр у кошек и… ничего не происходило. Решили, что опыты некорректны, но результат повторился на мышах, на других животных. И тогда занялись этой системой заново. В конце прошлого года были опубликованы потрясающие результаты. Оказалось, сама система состоит из нескольких блоков, и в ней есть совсем миниатюрная часть, именно она связана с комой, стоило коснуться ее при разрушении, как у животных через несколько дней наступала кома. После обширного исследования та же структура была найдена у человека. Оказалось, за наше сознание отвечают всего 2 кубических миллиметра ткани мозга! При том что сам мозг у человека огромный — он даже с трудом помещается в черепную коробку.

Точка сознания

— Значит, эта точка и включает наше сознание?

— Да, на лекциях я говорю, что это место «локализации души». Представляете, как все тонко устроено! Прямо как в сказке, где смерть Кощея запрятана на кончике иглы. По сути, сознание человека на таком кончике иглы и находится. А если этот микроскопический блок разрушится, человек никогда не выйдет из комы, хотя весь остальной его мозг и прочие системы организма будут работать нормально.

— И где же расположена такая важная часть?

— В самом геометрическом центре мозга. При этом, видимо, у правшей она смещена в левое полушарие, а у левшей — в правое. После открытия этого центра, ученые решили проследить, с чем эта зона мозга связана функционально, что начинает работать одновременно с ней. И оказалось, что вместе с ней включаются две другие очень малые зоны — скопление особых нейронов, о которых до того ничего толком не знали. Их называют по имени первооткрывателя — нейроны фон Экономо. Это довольно странные нервные клетки: они огромны по сравнению с другими и к ним подходят дендриты из всех слоев коры, которая, как известно, отвечает за высшую нервную деятельность. Оказалось, что эти две зоны связаны с разными аспектами нашего сознания. Работа первой зоны означает, что человек очнулся ото сна, то есть он осознает себя не спящим. А вторая зона условно отвечает за осознание себя тем, кем мы являемся. На мой взгляд, это величайшее открытие в истории исследования мозга.

— У животных тоже есть такие зоны?

— У мышей, собак и кошек нет. Они появляются только у тех животный, чей мозг весит больше 300 граммов, а таковых немного: дельфины, слоны и человекообразные обезьяны. Это, как известно, самые умные животные. Но если сравнивать, то у человека количество таких странных нейронов несравнимо больше.

— А как эта сложная система ведет себя во сне? Куда в это время девается сознание?

— Это интереснейший вопрос. Раньше считалось, что сон, в отличие от бодрствования, структура достаточно простая. Но теперь понятно, что это не так. В отличие от комы или наркоза во время засыпания отключение нейронов фон Экономо происходит крайне бережно и аккуратно, поэтому мы не засыпаем в одно мгновение. Это понятно с точки зрения эволюции: если бы наши предки засыпали мгновенно, не успев спрятаться, их бы всех уничтожили хищники.

Скопления нервных клеток, разбросанных по всему головному и спинному мозгу, выделяют целый каскад биохимических веществ. В результате сложнейшей работы разных групп клеток сознание отключается постепенно. Но как именно они координируют свои действия и как они связаны друг с другом, ответов пока нет.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Что делает мозг, когда мы спим

— Вы говорили о новых методах. А дают они понимание, что делает мозг во сне? И почему человеку так важно спать значительную часть своей жизни?

— Уточню сразу: мы до сих пор точно не знаем, зачем человек спит, хотя на этот счет есть сотни теорий. Для начала напомню: наш сон — процесс циклический. Каждый цикл длится полтора часа. Если, предположим, разбудить человека в конце этого цикла, он будет чувствовать себя отдохнувшим. Но в сутки все равно нужно проспать 5–6 таких циклов.

Почему слишком часто мыться вредно для здоровья

А внутри каждого цикла сон бывает двух видов: медленный, или ортодоксальный, когда человек условно спит спокойно и равномерно дышит. И сон быстрый, парадоксальный, который у взрослого человека занимает примерно 15–20 процентов времени от общего сна.

Так вот, большая часть теорий связана с медленным сном. Уже понятно, что во время сна у нас включаются совсем не те гены, что работают во время бодрствования. Они отвечают за синтез ряда молекул и белков, связанных с регуляцией внутренних органов. В частности, иначе работают гены, связанные с обменом холестерина, почему-то именно ночью формируются клеточные мембраны, регулируется жировой обмен, и т.д. Что касается самого мозга, то тут тоже немало нового. Так, стало ясно, что во время глубокого медленного сна мозг вымывает из себя токсины.

— Как это происходит?

— Считалось, что клетки в мозге расположены очень близко друг к другу. Но пару лет назад поняли: между ними есть пространство, по которому течет межклеточная жидкость. Во сне в мозге синтезируется много белков, и в ходе этого часто происходят поломки, образуются «уродливые» молекулы, которые «захламляют» мозг. Так вот, при медленном сне межклеточная жидкость прокачивается по каналам и вымывает обломки таких молекул, по сути, токсины, в спинномозговую жидкость, оттуда — в печень и почки.

Более того, недавно выяснилось, что ионы, которые содержатся в этих канальцах, играют важную роль в переходах от бодрствования ко сну и обратно. Если в межклеточной жидкости накапливается калий и падает концентрация кальция с магнием, происходит пробуждение. И наоборот. То есть некоторые функции сна связаны с восстановлением электролитного баланса.

— А почему организм, которому не дают спать, погибает довольно быстро? Что ломается в первую очередь?

— Ответ на этот вопрос появился совсем недавно, хотя знаменитые работы с депривацией (лишением.— «О») сна были сделаны одним из отцов-основателей сомнологии Алленом Рекшаффеном. Он с группой коллег придумал карусель, на которой крысам не давали спать, при том что других стрессов они не испытывали. Несмотря на это, животные умирали, и исследователи многие годы не могли понять из-за чего. Ответ был получен лишь в начале ХХI века: оказалось, крысы умирали от… сепсиса, то есть от заражения крови. Отсутствие сна приводит к тому, что в организм попадают кишечные микроорганизмы, чему обычно препятствуют клетки иммунной системы. Так что сон нужен для нормального функционирования иммунной системы — это одна из новых интересных теорий, которую сегодня разрабатывает мой коллега из США Джим Крюгер.

Зачем нам сны до рождения

— Все это о медленном сне. А что стало известно о быстром, том самом, в котором мы видим сны?

— Что касается быстрого, или парадоксального, сна, тут вообще ничего непонятно. До сих пор это величайшая загадка нейробиологии. Может быть, ее разгадает следующее поколение биологов.

— Сновидения, получается, тоже непонятно зачем нужны?

— Про сны — разговор отдельный. Подавляющая масса снов у человека негативная. Как правило, чем стабильнее у человека нервная система, тем меньше снов он помнит.

Сам же быстрый сон — эволюционно очень древнее состояние. Может, поэтому его так много у новорожденных и детей, которые еще находятся в утробе матери.

— Выходит, мы видим сны до рождения?

— Сложно ответить определенно, но мы знаем, что на 6–7-м месяце от зачатия у ребенка начинаются мышечные подергивания. Бодрствования у него в этот период еще нет, но есть так называемый активированный сон.

— Получается, некое предбодрствование, тренировка перед тем, как проснуться?

— Нет, он потом переходит не в бодрствование, а в быстрый сон. Существует гипотеза, что быстрый сон в это время нужен для формирования нервной системы.

— На чем же она основана?

— Известно, что, если не стимулировать какие-то системы в нашем организме, они не разовьются. Например, если зашить котятам веки после рождения, а расшить через несколько месяцев, то у них глаза будут сформированы, но видеть они при этом никогда не смогут. Потому что в нужный момент глаза не получили никакого внешнего стимула. Видимо, быстрый сон — это мощный стимул для нервной системы, чтобы она запустилась, заработала. После рождения быстрый сон занимает 8 часов, как и медленный. По мере того как нервная система созревает, быстрого сна становится все меньше и в конце концов его остается столько же, сколько у взрослых,— полтора часа за ночь.

— А зачем нам эти полтора часа во взрослом состоянии?

— Этот вопрос остается совершенно непонятным. На самом деле быстрый сон — это сильнейший стресс, и зачем взрослым каждые полтора часа сна нужна столь мощная встряска всего организма, не ясно. Существует много противоречивых фактов. С одной стороны, есть опыты, когда крысы, лишенные быстрого сна, погибали. С другой — сегодня доказано, что почти все антидепрессанты подавляют быстрый сон. Ученым уже известно о трех десятках пациентов, которые годами принимают таблетки и у которых полностью подавлен быстрый сон. При этом живут они вполне нормально, их умственная деятельность не нарушена.

Понимаете, во время быстрого сна у человека фиксируют неравномерную работу сердца, сбивчивое дыхание, минимальную температуру тела… Для пожилых людей это очень опасное время. Известно, что суточный пик спонтанных смертей наступает именно ранним утром, в 4–5 часов, когда у нас фиксируется пик быстрого сна. И чем дольше человек спит за один раз, тем длиннее у него под утро будет эта фаза. Кстати, именно во время быстрого сна у нас прекращается выработка целого ряда очень важных нейромедиаторов, в первую очередь серотонина и норадреналина, нехватка которых вызывает депрессию.

— Значит, длительный сон может вместо желаемого отдыха вызвать депрессию?

— Да, если у человека врожденный пониженный уровень этих веществ, а во время длительного быстрого сна они еще больше падают до критического уровня, то выбраться из этого состояния уже сложно.

— Может, ему раньше вставать надо?

— Да, и это, кстати, один из самых эффективных способов лечения депрессии. В формировании этого заболевания, как оказывается, большую роль играют механизмы сна. Поэтому, кстати, так сложно смоделировать депрессию на тех же лабораторных мышах, которые хоть и спят больше днем, чем ночью, но все же более равномерно в течение суток.

Биочасовой механизм

— Как тогда должен выглядеть идеальный сон человека? Как спать, чтобы хорошо себя чувствовать?

— По идее, нужно было бы спать так, как нам велят наши гены. То есть два раза в сутки, а может, даже лучше три. Сократить продолжительность сна ночью, иметь возможность для небольших периодов сна около полудня и в послеобеденный перерыв. Тогда у нас бы выровнялись циклы сна и не было бы этих длительных провалов в быстрый сон под утро. Так что идея с сиестой в некоторых странах — очень даже физиологична и полезна.

— Вы хотите сказать, что, если оставить человека в покое, он, по идее, должен спать по тому же режиму, как и дошкольники?

— Да, и древний человек, видимо, так и делал. Но вообще, цикличность нашего сна тесно связана с другим понятием — биологических часов. Именно они отвечают за наш отсчет времени. Этот уникальный механизм был открыт не так давно. Он представляет собой крошечные парные образования со сложнейшей структурой, расположенные в гипоталамусе, в которых запускается работа особых часовых генов. Их у человека совсем немного — около 20.

— Как эти часы работают?

— Это очень красивый механизм, своеобразный биохимический круговорот. Упрощая, можно сказать, что гены синтезируют мРНК (одна из основных макромолекул организма, содержит информацию о структуре белков.— «О»), которая выходит из ядра в цитоплазму клеток, там синтезируются белки, которые объединяются, возвращаются обратно в ядро и блокируют синтез следующей порции белков. Затем они распадаются, и все начинается сначала. Этот потрясающе точный механизм беззвучно «тикает» с момента зачатия до нашей смерти. Схожие системы зародились на заре эволюции, поэтому они есть у всех живых организмов, вплоть до примитивных дрожжей.

— И за сколько времени наши часы совершают оборот?

— Это хороший вопрос. Дело в том, что наши биочасы не укладываются в земные сутки: для завершения молекулярно-биохимических превращений цикла им надо примерно 25 часов. В итоге работа организма начинает отставать от местного времени суток, и постепенно наступает так называемый десинхроноз, который может стать причиной многих болезней. Самый очевидный пример несоответствие между внутренними часами и внешним миром — джетлаг. Когда мы перелетаем через несколько часовых поясов, нам нужно согласовать работу наших внутренних часов с местным временем. Наш мозг регистрирует время восхода и захода солнца и посылает сигналы молекулярному часовому механизму, чтобы подстроить внутренние часы под внешние.

— А что же делать с каждодневным отставанием внутренних часов?

— Их нужно перезапускать. Интересно, что на эту систему не влияет ничто — ни голод, ни стресс, ни температура, ни питание, только свет. Чтобы перезапустить биочасы, нужно обязательно вставать после восхода солнца, отодвигать штору и хотя бы несколько минут смотреть на солнце и на небо. Это очень важная вещь для здоровья организма в целом.

— Ну, с нашим часовым поясом и сумрачным климатом это проблематично.

— В 2011 году был принят закон, когда вся страна на 2 часа опережала солнце. Это была катастрофа. Школы были завалены жалобами: детей невозможно разбудить, они спят на уроках. Мы дважды ходили в Думу, чтобы объяснить: человеку жизненно важно вставать после восхода солнца или хотя бы минимизировать время, когда мы просыпаемся затемно. Человеку критичны именно эти утренние часы после восхода, а тот факт, что он вечером больше времени проведет при электрическом свете, не столь важен. В итоге стрелки перевели назад, но все равно Москва опережает на 1 час свое поясное время.

— И, по идее, детям нужно как-то организовывать режим, чтобы они не вставали затемно?

— Да, особенно важно это делать в период с конца ноября и до начала февраля, чтобы минимизировать то время, когда приходится вставать при электрическом свете.

— Но наверняка есть специальные лампы, которые могут испускать волну нужной длины?

— Есть, только стоят они под 30 тысяч долларов. Эти приборы испускают волны длиной 680 нанометров — именно такой свет может перезапускать наши биологические часы. В Москве такие лампы есть, по крайней мере, в двух клиниках, их очень успешно применяют для лечения сезонных депрессий, особенно у женщин в климактерический период. Нередко удается обходиться без всяких лекарств.

— А как же северные народы, которые живут без света полгода?

— Эта тема плохо изучена, но она интересна. Аборигенные народы приспособлены к таким условиям, у них изменена генетика, по-другому работает иммунная система, сама система биочасов сильно редуцирована. А у северных оленей, обитающих на этой же территории, она, система, вообще отсутствует. Правда, для человека из другого часового пояса такая среда будет большим стрессом.

Сон как оружие

— Сон, объясняете вы, жизненно важен. Значит ли это, что к нему есть интерес у военных?

— Подобные технологии развивают. Самый яркий пример — история, связанная с лишением сна одного из подразделений иракской армии во время операции «Буря в пустыне». Я тогда работал во Франции, и в местной прессе подробно описывали эту операцию, когда коалиция три дня забрасывала солдат Саддама Хусейна шумовыми бомбами, не давая спать, а затем атаковала в четыре утра, когда у людей пик сонливости. В итоге американцы выиграли битву без выстрела: иракские солдаты падали на колени и просили дать им поспать, их просто «сгребли», отобрали оружие и оградили колючей проволокой. При этом своим солдатам американцы давали какие-то препараты, которые бодрили лучше кофеина.

— Такие есть? И сколько можно подавлять сон химическими препаратами?

— Недолго. Известно, что до Второй мировой войны для стимуляции психики активно применялся ныне запрещенный амфетамин, который тогда можно было купить без рецепта. Известно, что Гитлер использовал его в ходе высадки десанта на Крит в 1941-м. Препарат раздали парашютистам, не предупредив о дозировке, и некоторые стали прыгать без парашютов. Потом доказали: это сильнейший яд, который убивает нейроны.

Из психостимуляторов лучше всего на мозг действует банальный кофе: нашему мозгу кофе почему-то нравится. Сейчас кофеин и его аналоги назначают при болезни Альцгеймера и Паркинсона.

— А стали снотворные менее вредными за последнее время?

— Сейчас продаются снотворные третьего поколения, так называемые Z-препараты, которые, конечно, куда менее опасны, чем старые, но в целом все они действуют на одну и ту же систему в мозге, связанную с реакциями торможения. И мозг почему-то этого очень не любит: снотворные со временем эти рецепторы торможения разрушают. К слову, экс-министр здравоохранения СССР Евгений Чазов рассказывал, что Брежнев, который страдал от бессонницы, принимал сильные снотворные средства в огромных дозах, вопреки рекомендациям врачей. В итоге именно от многолетнего приема снотворных у Брежнева нарушилась моторика языка. Он этого не понимал и все время думал, что дело в неправильных зубных протезах. Потом буквально за год у него ухудшилась память, упал интеллект, то есть произошла стремительная деградация. Нынешние препараты не столь разрушительны, но в целом ничего принципиально не поменялось…

— А можно натренировать организм спать столько, сколько нужно, как Наполеон или Ленин?

— Это все мифы. Потребность в сне диктуется генами: мы должны спать ровно столько, сколько нужно нашему организму. В среднем это 6–8 часов, но есть небольшой процент короткоспящих людей, чья потребность ограничена 4 часами в сутки.

— Появляются гаджеты, которые будто бы обещают управление сновидениями. Как вы к ним относитесь?

— Первый гаджет такого рода изобрел американский психофизиолог Стивен Лёберж. С помощью практики осознанных сновидений, обещал он, вы можете придумать себе путешествие в космические пространства, откроете новые миры, переживете невероятные эротические приключения. Сам Лёберж, однако, использует эту технологию для лечения ветеранов армии США, которых мучают кошмары после участия в бесконечных войнах, которые Америка ведет вдали от своих берегов. Общий смысл — он обучает людей обращать кошмары во что-то приятное...

— А это вообще работает? Скажем, очки для управления сновидениями?

— Принцип такой: в маску встроены особые сенсоры, которые улавливают быстрые движения глаз во время быстрого сна. Они подают на глаза тепловой импульс, человек понимает, что спит, и постепенно учится моделировать себе сон. Тема очень популярна: когда недавно я читал лекцию об осознанных сновидениях в Москве, зал на 2 тысячи был набит битком. Но я разочаровал слушателей, сказал, что осознанные сновидения — вещь опасная. Люди, начавшие практиковать это, подсаживаются, при этом осознанный сон, судя по электроэнцефалограмме, нормальным сном не является. Получается, мы нарушаем структуру своего сна. А для людей, у которых есть скрытые шизоидные черты, это и вовсе может стать спусковым крючком для начала шизофрении…

— А на гипнотическое состояние похоже?

— Вообще не похоже! Гипноз возможен только в состоянии полного бодрствования: на электроэнцефалограмме мы видим состояние расслабленного бодрствования, и, если человек хотя бы немножко выпил, он уже не поддается никакому гипнозу. К слову, это еще одно удивительное состояние, о котором мы ничего не знаем. Что ни говори, а мозг для нас пока — терра инкогнита...

Беседовала Елена Кудрявцева

Читайте также: Факты, вопросы, ответы. Часть 3

Неусыпный интерес

Номера «Огонька» начала прошлого века хранят немало попыток разгадать механизм сна и поставить его на службу человека. Получалось, правда, по современным меркам не всегда научно

Читать далее