Джон Медина - Правила мозга. Что стоит знать о мозге вам и вашим детям

Для того чтобы понять, как этот эксперимент связан со сном, давайте рассмотрим, что происходит с мозгом во время сна.

Если бы вам довелось понаблюдать за мозгом во время сна, вы бы просто не поверили в то, что увидели. Абсолютно не похоже, что мозг спит. Более того, он неимоверно активен во время «отдыха»: легионы нейронов непрерывно поочередно посылают друг дугу электрические команды, демонстрируя при этом ритмичную активность даже большую, чем при бодрствовании. Единственная возможность наблюдать за отдыхом мозга возникает в период медленного сна (когда объем потребляемой энергии ниже, чем при бодрствовании). Но этот период занимает лишь 20 процентов от общего цикла сна, что ранее вводило исследователей в заблуждение, заставляя их полагать, что мы отдыхаем просто потому, что обладаем такой способностью. Когда мозг спит, он абсолютно не отдыхает.

Вопреки научному факту, большинство людей считают сон восстанавливающим и подчеркивают тот факт, что его недостаток пагубно влияет на мыслительную деятельность. Вскоре мы убедимся, что в этом они правы. Тем не менее, учитывая количество потребляемой мозгом во время сна энергии, умственный отдых и восстановление в этот период кажутся просто невозможными.

Даже если мозг продолжает бодрствовать, другие части тела при этом отдыхают – в такую вот микроспячку впадает человек. Выходит, с точки зрения выживания сон делает нас легко уязвимыми для хищников. Безмятежный сон в окружении врагов-охотников (таких как леопарды – наши соседи по Восточной Африке) – именно то, что нужно, чтобы стать легкой добычей. Наверное, с нашим организмом происходит что-то чрезвычайно важное во время сна, раз уж природа решила подвергнуть человеческий вид такому риску. Но что же это такое?

Ученый, наблюдавший за бессонным Рэнди Гарднером, многое сделал, чтобы ответить на этот вопрос. Этот седовласый (сейчас Дементу уже за восемьдесят) человек с широкой улыбкой – пионер в области исследований сна. Он описал множество особенностей этого процесса, например: «Сны позволяют каждому из нас спокойно и безопасно переживать наше безумие каждую ночь в течение всей жизни».

Демент изучил многие аспекты цикла человеческого сна. Он начал со следующего: «спящий» мозг, подобно солдатам на поле боя, вовлечен в жестокое биологическое сражение. Конфликт включает спланированные сражения между двумя сильными противниками, каждый из которых имеет легионы солдат – клеток мозга и биохимических веществ с различным принципом действия. Хоть театром военных действий служит голова, отголоски сражения влияют на каждую клетку организма. Это столкновение иногда называют моделью «противостоящих процессов».

Когда Демент взялся за определение противоположных движущих сил, он заметил в происходящем нечто странное. Во-первых, эти силы задействованы не только ночью, когда мы спим, но и днем, во время бодрствования. Во-вторых, они действуют по определенному графику, согласно которому по очереди выигрывают и проигрывают бои, циклично проходя весь путь побед и поражений каждый день и каждую ночь. В-третьих, ни одна из сторон не выходит окончательным победителем в этой войне. Это и обусловливает непрерывный цикл бодрствования и сна, проживаемый нами каждый день (и ночь) на протяжении всей жизни.

Демент не работал в одиночку. Его наставник, талантливый нейрофизиолог Натаниэль Клейтман, поделился с ним своими наблюдениями. Этот ученый проводил эксперименты не только на себе, но и на своих детях. Когда стало известно, что его коллега открыл REM-сон [33], Клейтман тотчас провел эксперимент на своей дочери и получил подтверждение открытия. Но один из наиболее интересных опытов ученый провел в 1938 году, когда вместе с коллегой спустился в Мамонтову пещеру в Кентукки на глубину 45 метров, где они пробыли целый месяц.

Ученые хотели проверить, является ли цикл сна и бодрствования автоматическим и сохранится ли он в отсутствие солнечного света и распорядка дня. Результаты наблюдений были различными, но этот эксперимент стал первой подсказкой о том, что человеческому организму свойствен автоматизм. Сегодня известно, что организм человека функционирует по внутреннему распорядку, который контролируется отдельными областями мозга, обеспечивая регулярный ритм бодрствования и сна. Не правда ли, удивительное сходство с кварцевым кристаллом в наручных часах? Часть гипоталамуса, называемая супрахиазмальным ядром, регулирует суточные ритмы, разумеется, отличные от работы обычных часов.

Клейтман и Демент определили, что этот автоматический ритм задается противодействием двух сил. Исходя из того, что эти силы подвержены внутреннему контролю, мы можем изучить их работу детальнее.

Одна армия, состоящая из нейронов, гормонов и различных химических веществ, отвечает за бодрствование. Эту армию называют циркадианной системой (или «процессом Б»). Если выиграет она, человек будет постоянно бодрствовать. К счастью, ей противостоит другая армия с равными силами, которая тоже состоит из клеток мозга, гормонов и различных химических веществ. Эта воюющая сторона делает все, чтобы уложить вас спать. Она называется гомеостатическим механизмом сна («процесс С»). Если она одержит победу, вы уснете и больше не проснетесь.

Это весьма странная, даже парадоксальная война. Чем дольше одна из армий сдерживает противника, тем ближе она к проигрышу битвы. Похоже, каждая армия утомляется от своей победы и поднимает на время белый флаг. Действительно, чем дольше вы бодрствуете (участники процесса Б совершают круг почета в мозге), тем выше вероятность, что циркадианная система уступит поле битвы своему врагу – и вы отправитесь спать. Для большинства людей этот акт капитуляции происходит спустя 16 часов пребывания в активном сознании. Это произойдет, даже если находиться в это время в пещере.

В свою очередь, чем дольше вы спите (процесс С победоносно марширует), тем более вероятно, что гомеостатический механизм сна уступит место противнику, который, разумеется, заставит вас проснуться. В основном время до капитуляции составляет половину периода действия противника, то есть около восьми часов блаженного сна. И пробуждение, безусловно, произойдет, даже если вы живете в пещере.

Для всех, за исключением членов тех 20 семей, страдающих постоянной инсомнией, такая регуляция сна и бодрствования считается нормальной – даже критически важной – частью повседневной жизни, что удалось определить Клейтману, Дементу и другим исследователям. Таким образом, ежедневное сражение с победами и поражениями циркадианной системы и гомеостатическим механизмом сна настолько предсказуемо, что его можно изобразить в виде графика. Научно доказано, что процесс С определяет длительность и интенсивность сна, в то время как процесс Б – тенденцию и время потребности во сне.