О двух фазах сна заговорили сравнительно недавно. В пятидесятых годах один из отцов науки сомнологии — Натаниэль Клейтман открыл быстрый сон. Клейтман вместе с одним из своих помощников Юджином Азеринским заинтересовался вращательными движениями глаз во сне. Выяснилось, что в определенные периоды сна происходят буквально вспышки быстрых движений глаз под закрытыми веками. Оказалось, что если в это время разбудить испытуемого, он рассказывал о сновидениях, поэтому ученые стали считать, что именно в этой фазе спящие видят сны. Выяснилось также, что сон человека состоит из двух частей. Первая часть — как правило, медленный сон, который занимает в цикле большую часть времени, а быстрый — всего 10─15 минут. Во второй части быстрый сон может занимать и 30─40 минут.
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.
Вскоре по возвращении Марья Михайловна переквалифицировалась в физиолога и стала работать в лаборатории профессора Ивана Тарханова, известного в истории науки в качестве первооткрывателя так называемого «кожно-гальванического рефлекса». Тарханов чрезвычайно интересовался проблемой сна, и вероятно, под его влиянием сотрудница и ученица М.М.Манассеина провела первые в истории науки опыты на щенках с длительным лишением сна. Оказалось, что все животные при этом неизменно погибали в течение 5 суток, причем, чем моложе щенок, тем быстрее наступала смерть. Анализируя свои результаты, Манассеина пришла к выводу, что сон для организма важнее пищи.
В 1889 году М. Манассеина опубликовала большую книгу под названием: «Сон как треть жизни, или физиология, патология, гигиена и психология сна». Эта книга явилась настоящей энциклопедией, где впервые в популярном изложении приводились все знания того времени по проблеме сна. Книга имела огромный успех, была переведена на основные европейские языки и издана в Англии, Франции, Германии и Италии. По мнению Манассеиной, «ученые, признающие сон за остановку или диастолу мозговой деятельности, ошибаются, так как во время сна мозг вовсе не спит, не бездействует весь целиком, а засыпанию подпадают только те части его, которые составляют анатомическую основу, анатомический субстрат сознания. Сон есть время отдохновения нашего сознания».
Интересно, что сама Манассеина не предполагала образования каких-то специфических веществ под воздействием процедуры лишения сна; она считала, что причиной гибели подопытных животных в ее опытах было нарастающее утомление. Похоже, однако, что первые попытки обнаружить накопление подобных веществ ("гипнотоксинов") в организме лишенных сна животных-доноров и их перенос нормальным животным-реципиентам были выполнены в начале нашего столетия независимо друг от друга японским ученым Куниоми Ишимори и французским Анри Пьероном именно под воздействием работ Манассеиной: оба исследователя ссылались на ее книгу и оба использовали собак в своих опытах.
В 1894 году Марья Манассеина участвовала в работе Всемирного физиологического конгресса в Риме; она опубликовала также несколько работ по другим проблемам физиологии высшей нервной деятельности, в том числе о роли обоих полушарий в физиологии и психологии человека. Однако основной ее вклад в физиологию связан с проблемой сна. В сущности, она явилась основателем «науки о сне», и здесь приоритет русской науки является несомненным. Гипотеза Манассеиной о том, что мозговой «субстрат бессознательного» сохраняет свою активность во сне, намного опередила своё время; по-видимому, именно Манассеина сделала первый шаг к созданию новой «научной парадигмы», если пользоваться куновской терминологией, которая получила своё окончательное завершение в работах М.Жуве.
Известно, что идея о трех формах существования души - бодрствовании, спокойном сне и сне со сновидениями - впервые прозвучала в Упанишадах - древнеиндийском эпосе, созданном, как полагают, около трёх тысяч лет назад. Однако то, что казалось естественным восточным мудрецам, оставалось, из-за изолированного развития цивилизаций в то время, неизвестным и чуждым европейской натурфилософии. Со времен Аристотеля, который писал: «сон же, по-видимому, принадлежит по своей природе к такого рода состояниям, как, например, пограничное между жизнью и не жизнью, и спящий ни не существует вполне, ни существует...», сон рассматривался как некое маргинальное состояние, а наличие сновидений – лишь как признак недостаточно глубокого сна. Таких представлений придерживался, очевидно, и Фрейд, писавший об охранительной роли сновидений, препятствующих преждевременному пробуждению, и даже Натаниэль Клейтман (1895-1999) – крупнейший сомнолог первой половины прошлого века, первооткрыватель быстрого (парадоксального) сна. В 1995 году на ежегодной конференции Американского общества по изучению сна отмечалось столетие со дня его рождения. Это событие стало небывалым в истории науки, потому что на чествовании присутствовал сам юбиляр!
Он родился в России, в Кишиневе, и еще в школе проявил способности к математике и естественным наукам. Решив стать врачом, Клейтман поступил на медицинский факультет университета в Бейруте, который в то время был частью Османской империи. Однако успел проучиться там всего год: началась Первая мировая война, Турция выступила на стороне Германии против государств Антанты, и Клейтман, как представитель враждебной страны, был интернирован. Вместе с ним в изоляции оказались и другие «нежелательные иностранцы», большинство из которых были американцами. На выручку к ним пришел американский военный корабль, который взял на борт всех интернированных и доставил их в гавань Нью-Йорка. Заплатив 25 долларов пошлины и подписав бумагу, в которой он обязался никогда больше не возвращаться в Бейрут, Клейтман сошел на берег американцем.
Он изучал физиологию и психологию в университете Нью-Йорка, а затем Чикаго, и по окончании был оставлен при кафедре психологии на низшей должности инструктора (приблизительно соответствующей нашему препаратору). Клейтман проработал на этой кафедре всю свою жизнь, пройдя путь до «полного профессора». Он увлекся исследованиями психофизиологии сна и в 20-е годы проводил опыты по лишению сна на самом себе. Эти опыты привлекли внимание самого Павлова! В 1936 году Клейтман опубликовал энциклопедическую по охвату проблемы монографию «Сон и бодрствование». В ней он впервые сформулировал концепцию, которую считал своим крупнейшим научным достижением, о существовании так называемого «основного цикла покоя-активности» (basic rest-activity cycle, BRAC). Эта гипотеза намного опередила свое время. Она получила многочисленные подтверждения в исследованиях на людях и экспериментах на животных, проведенных в последние десятилетия, и в настоящее время является основой одного из наиболее плодотворных и бурно развивающихся направлений в психофизиологии: исследовании внутрисуточных биоритмов человека. Сейчас можно считать доказанным, что, помимо 25-часового "циркадного", всю нашу жизнь пронизывает полуторачасовой "диурнальный" ритм, определяющий днем - чередование сонливости и бодрости, голода и жажды, а ночью - смену медленного и парадоксального сна.
Однажды Клейтману попалась на глаза работа русских авторов М.П.Денисовой и Н.Л.Фигурина: «Периодические явления во сне у детей», опубликованная во II сборнике «Новое в рефлексологии и физиологии нервной системы» (1926), в которой описывались периодические эпизоды учащения дыхания и движений глазных яблок, сочетавшиеся со снижением общей двигательной активности, во сне у детей (от 2-х месяцев до 2-х лет). Эта работа послужила отправной точкой для революционного открытия через четверть века Клейтманом и его аспирантом Юджином Азеринским (1921-1998) родители которого также были выходцами из России, поэтому он знал русский язык, «сна с быстрыми движениями глаз» (синонимы: парадоксальный сон, быстрый сон, сон со сновидениями). Это открытие совершило революцию в «науке о сне», изменило все прежние представления о его природе и, в сущности, положило начало подлинно научному подходу к изучению этой проблемы.
Сам Клейтман, однако, так не считал, преуменьшая значение собственного открытия. Согласно точке зрения Клейтмана и некоторых его сторонников, сон - это единый процесс, а фаза быстрого сна является лишь отражением периодического «вторжения» механизмов бодрствования внутрь процесса сна. Недаром Клейтман и Азеринский назвали это состояние "Stage-1-REM", то есть стадия засыпания (дремоты) с быстрыми движениями глаз, воспринимая его как лишь как переходное между бодрствованием и сном. Как писал в одной из своих статей М. Жуве, над всеми американскими сомнологами довлели догматы психоанализа. Продолжая эту мысль, можно сказать, что над всеми сомнологами (до Жуве) довлели аристотелевские догматы, и Манассеина, можно думать, была первой, кто сделал шаг к освобождению от них.
Известно, что великий Павлов чрезвычайно интересовался проблемой сна и считал ее одной из ключевых в изучении высшей нервной деятельности. Все знают его определение сна, как "разлитого коркового торможения". После открытия парадоксального (быстрого) сна, сна со сновидениями, казалось, что павловская теория в этой своей части безнадежно устарела. Если рассматривать медленноволновый (медленный, ортодоксальный) сон и сон вообще, то сейчас, в начале III тысячелетия, можно задаться вопросом: «А так ли уж не прав был И.П.Павлов в своих представлениях о сне?» Разумеется, в ту, «до-электроэнцефалографическую» эпоху, эти представления могли быть лишь чисто интуитивными, но, вспоминая об открытиях последних лет: мощной активации тормозных нейронов и выбросе их медиаторов – ГАМК, галанина и аденозина в медленном сне, активации, которая начинается в локальных гипоталамических областях и постепенно распространяется по коре большого мозга; о тонической гиперполяризации в медленном сне как периоду своеобразного функционального восстановления нейронов и т.п., можно усомнится в том, что интуиция на сей раз якобы подвела гениального ученого!
В конце своей долгой жизни, в 1935 году, И.П.Павлов высказал следующую мысль: «Ясное дело, что наша дневная работа представляет сумму раздражений, которая обуславливает известную сумму истощения, и тогда эта сумма истощения, дошедшая до конца, и вызывает автоматически, внутренним гуморальным путем, тормозное состояние, сопровождаемое сном». Эту формулировку можно назвать пророческой - она звучит вполне актуально и в наши дни.
В мире сновидений
Сновидения - это отдельный мир. Сновидение - это не рассказ, не повесть, не кинофильм и не пьеса. Это нечто, происходящее в пpостpанстве. Hекое пpоявление пpостpанства. Дpевние говоpили, что во сне каждый из нас становится твоpцом, способным создать свой собственный pеальный миp.
