Елена Белова - Автостопом по мозгу. Когда вся вселенная у тебя в голове

Рэнди был в прекрасной физической форме и боролся со сном, играя в баскетбол или боулинг. Во время эксперимента у Гарднера наблюдались перемены настроения, с каждым днем усиливались проблемы с памятью и концентрацией внимания, через несколько дней появились паранойя и галлюцинации. На одиннадцатый день, когда Рэнди попросили выполнить арифметическую задачку — вычитать из ста по семь, он остановился через пять итераций — на 65. На вопрос, почему остановился, он ответил, что забыл, что делает. После одиннадцати суток без сна Рэнди проспал 14 часов и 40 минут и проснулся оттого, что захотел в туалет. Исследователи, изучавшие случай Рэнди, заключили, что большую часть эксперимента он спал на ходу: отделы его мозга по очереди дремали, пока остальные поддерживали видимость бодрствования, — это явление носит название «локальный сон» и сейчас активно изучается.

Надо сказать, что по окончании испытания Рэнди полностью восстановился, и этот эксперимент не особенно повлиял на его здоровье (во всяком случае, на момент написания книги 74-летний Рэнди был жив и не страдал тяжелыми заболеваниями, если судить по интернет-источникам, которые интересовались его судьбой и последствиями этого эксперимента).

После этого случая «Книга рекордов Гиннесса» отказалась регистрировать новые рекорды, опасаясь за здоровье претендентов. Впоследствии несколько человек заявляли о том, что смогли поставить новый рекорд без сна, но «Книга рекордов Гиннесса» не стала менять позицию и рассматривать эти заявки.

Организаторов можно понять: опыты на животных говорят о том, что сон жизненно необходим организму: иными словами, если долго не спать, можно умереть.

Эффекты длительной депривации сна изучают на животных. Попросту говоря, мышам или крысам не дают спать и смотрят, что будет. Обычно через 11–32 дня крысы начинают умирать, при этом не обнаруживается какой-то специфической причины [5]. Часто выдвигают предположение, что животные умирают от стресса, и это очень похоже на правду — заставить животное не спать не так-то просто: условия этих жестоких экспериментов мало похожи на обычную жизнь лабораторных животных.

Как разделить влияние стресса и бессонницы? Исследователи придумали хитрый опыт: двух мышей сажают на две плавучие платформы, погруженные в воду. Платформу легко перевернуть: в этом случае мышь оказывается в воде и вынуждена выкарабкиваться оттуда, чтобы не утонуть. И вот одной мыши из этой пары не дают спать: стоит ей задремать, как обе платформы переворачиваются, опрокидывая мышей в воду. Вторую мышь не наказывают, если засыпает только она: она может спать в тех промежутках, пока ее соседка борется со сном. В итоге получается, что уровень стресса у двух мышей одинаков: обе они оказываются в воде одинаковое число раз, вот только одна спит, а вторая нет.

Как и ожидалось, в такой паре погибает только та мышь, которой не дают спать. Неожиданным оказалось вот что: погибает она именно от стресса. Если говорить точнее, от окислительного стресса: в теле неспящей мыши по неясным пока причинам начинают накапливаться соединения, разрушающие организм за счет окисления жизненно важных молекул — липидов, из которых состоят клеточные мембраны, белков, управляющих большинством биохимических процессов в организме, и ДНК, кодирующей наши гены [6, 7]. Если дать мыши антиоксиданты — вещества, которые нейтрализуют разрушительное действие окислительного стресса, — она выживает, даже когда ей не дают спать.

О чем же нам говорит это исследование? Обе мыши испытывают тяжелый стресс, оказавшись в бедственном положении, и антиоксиданты помогают им выжить, несмотря на бессонницу. Однако, по-моему, это исследование не совсем о том, что сон нужен нам для борьбы со стрессом. Уровень стресса у животных очень разный, а сон при этом — штука повсеместная. Но вот о чем можно сказать с уверенностью: в момент, когда вы испытываете острый стресс, сон помогает с ним справиться и не дает ему вас убить.

С точки зрения мозга сон — это не просто длительный отдых и прекращение всякой активности. Это скорее смена одних занятий другими, причем не менее важными. Любопытно и то, что сон — это не однородный процесс: в середине прошлого века исследователи, изучающие электроэнцефалограммы спящих людей, обнаружили, что внутри сна есть разные состояния.

Засыпая, мы постепенно проходим через первую, вторую и третью стадии медленного сна. Электрическая активность на ЭЭГ на этих стадиях постепенно замедляется и синхронизируется — вместо частой ряби по электроэнцефалограмме пробегают крупные и глубокие волны активности.

Первая стадия — самый поверхностный сон, когда человек только заснул. На второй стадии на энцефалограмме могут появляться сонные веретена — короткие вспышки активности мозга. Третья стадия самая глубокая — это медленноволновой сон. Разбудить человека на этой стадии намного тяжелее, чем на первой и второй: это именно то состояние, которое мы называем «спросонья» — человек плохо понимает, что происходит, и ему требуется довольно много времени, чтобы сориентироваться и начать соображать.

После глубокого медленноволнового спящий человек возвращается на вторую фазу медленного сна, а затем обычно переходит в фазу быстрого сна. В этой фазе тело обездвижено, мышцы обычно максимально расслабленны, а вот зрачки закрытых глаз время от времени быстро двигаются. Благодаря такой особенности это состояние назвали фазой быстрых движений глаз или, по-простому, быстрым сном. Запись ЭЭГ в этой фазе похожа на дневную. Дыхание и сердцебиение в это время становятся нерегулярными, а терморегуляция ослабляется, то есть организм перестает себя греть, поэтому люди предпочитают спать под одеялом.

В фазе быстрого сна просыпаться заметно легче, а если разбудить нас в глубокой фазе, мы будем чувствовать себя разбитыми.

После быстрого сна все начинается сначала. За несколько часов, что мы спим, фазы сна чередуются: медленный сон сменяется быстрым, затем снова наступает медленный. Каждый цикл сна занимает около полутора часов. Считается, что полноценный ночной сон наступает тогда, когда в него помещается несколько полных циклов: после быстрого сна люди обычно просыпаются легко и в хорошем самочувствии, ощущая бодрость, даже если проспали меньше привычного. Если разбудить человека в глубоком медленноволновом сне, просыпаться он будет тяжело и долго и, вполне вероятно, будет чувствовать себя немного разбитым и рассеянным, даже если спал долго.

Активность мозга в различных фазах сна и состоянии бодрствования

Если перенестись еще на один уровень в глубь спящего мозга, можно наблюдать, как меняется активность отдельных нейронов. Микроскопические электроды, вживляемые в мозг животных, позволяют следить за тем, как меняется активность различных отделов мозга во время бодрствования и во сне.