Александр Вейн - Бодрствование и сон

Первые обитатели Земли вышли из океана. Температура их крови была выше температуры воды. Оказавшись на суше, они начали испытывать колебания температуры воздуха. Когда наступал ночной холод, вместе с падением температуры снижалась активность нервной системы животных, с появлением утреннего солнца — снова повышалась. Каждый полдень сопровождался подъемом степени возбуждения и активности. Подобное состояние удается наблюдать у современных холоднокровных животных, было оно и у первых млекопитающих. Именно поэтому появление механизма, контролирующего внутреннюю температуру тела, стало одним из важнейших этапов в эволюции животного мира. У теплокровных животных, в том числе и у человека, сохранился до сих пор ритм колебаний суточной температуры как отголосок резких колебаний, которые происходили в организме первых обитателей Земли.

Суточный ритм связан с состоянием сна и бодрствования. Труднее всего поддерживать высокий уровень бодрствования в периоды наиболее низких показателей температуры тела. Следовательно, у холоднокровного животного условия меняющейся внешней среды определяют периоды смены покоя и активности. Труднее разобраться в этом у млекопитающих, птиц и рыб. Несомненно, что ритм жизни дневных и ночных животных связан с условиями приспособления к внешней среде. К нему приспосабливались их нервные аппараты, температурный ритм. Понятно, почему человек избрал периодом своей активности день: охотиться, заниматься земледелием и скотоводством наши далекие предки могли только в светлую часть суток. С наступлением темноты деятельность практически прекращалась. Так появился ритм бодрствование — сон, повторяющий ритм день — ночь. К такому ритму приспосабливались тысячелетиями и вегетативные колебания, в частности закономерные подъемы и падения температуры. Закрепленный веками ритм стал подвергаться испытаниям по мере прогресса цивилизации, когда утратилась строгая граница между днем и ночью. (Они стали равноценными периодами с точки зрения условий труда.) Но приспособления, которые вырабатывались в процессе эволюции в течение тысячелетий, очень стойки. Следовательно, один из основных факторов, включающий аппараты сна и бодрствования,— внутренний температурный ритм. Устойчивость суточного ритма подчеркивается опытом с животными, у которых, несмотря на выключение факторов внешней среды, внутренний ритм сохраняется, и длительность его равна 24,5—24,6 часа. За 100 суток происходит смещение по отношению к реальному отсчету времени всего па двое суток.

Перейдем к оценке роли усталости — очень важного фактора, которому традиционно отводилась ведущая роль. Действительно, к концу длительного периода бодрствования снижается производительная деятельность, появляются субъективные ощущения усталости, требующие отдыха и сна. Именно на эти факты опирались в прошлом авторы многих теорий сна, в частности гуморальной теории. Однако попытки идентифицировать «гипногенные» вещества не увенчались успехом. С другой стороны, выяснилось, что в период сна в мозгу действительно образуются определенные химические агенты, которые при введении их неутомленному животному прекращают у нею бодрствование. По-видимому, эти факторы не вызывают сон, а выделяются в процессе активности специальных гипногенных систем, обеспечивающих развитие и поддержание сна.

Очень важен вопрос: возникает ли вообще утомление мозга и, следовательно, является ли сон отдыхом для нервной системы; может ли энергетическая теория объяснить наступление сна. В соответствии с этой теорией сон рассматривается как состояние отдыха, восстановления сил утомленной нервной системы. Конкретные нейрофизиологические данные показывают, что в период сна деятельность нейронов мозга не выключается. Происходит преобразование этой деятельности, но функционирование отдельных нейронов не только не приторможено, но выглядит даже более активным.

Возможно ли в принципе утомление нейронов? Известно, что цикл возбуждения и сокращения сердца длится несколько десятых долей секунды, отдых же занимает оставшееся время цикла (т. е. тоже десятые доли секунды). При этом не возникает необходимости в длительном многочасовом прекращении деятельности сердца для отдыха. Цикл возбуждения нейрона намного короче и занимает тысячные доли секунды. Нет основания думать, что для его восстановления недостаточно микроинтервалов между проявлениями деятельности. Таким образом, ни экспериментально, ни теоретически не подтверждается мысль, что сон — результат утомления нейронов головного мозга. Тем не менее усталость, по-видимому, все же является фактором, способствующим наступлению сна. Речь идет прежде всего об усталости скелетной мускулатуры. Мышечное утомление заставляет человека принять горизонтальное положение и расслабить мышцы, что способствует наступлению сна, так как снимает мощный поток импульсов, идущих от сокращенных мышечных волокон.

Умственная усталость тоже может быть важнейшим фактором наступления сна. Однако для понимания этого факта необходимо ознакомиться с новыми представлениями о функциональном назначении сна. Наиболее четко их сформулировал американский исследователь Гарднер, проводящий аналогию между деятельностью мозга и счетнорешающими машинами. По его мнению, в течение дня мозг накапливает огромную информацию, дальнейшее усвоение которой становится затруднительным. Часть информации не имеет отношения к долговременным задачам и лишь «занимает определенное пространство». Мозгу необходимо в определенный момент отобрать информацию, оформить ее в качестве программы действия на будущее. Происходит уничтожение, выброс ненужной информации. Образно говоря, кратковременная память заполняется днем, а ночью содержащаяся в ней информация (не вся) медленно переходит в долговременную память. Так возникло представление о мозге как об информационной машине (устройство по переработке информации). Необходимость отключения от сигналов внешнего мира (именно это и составляет сущность сна) связана с особенностями организации переработки информации, с заполнением информационной емкости кратковременной памяти, с необходимостью рассортировки информации (в долговременную память, в текущую программу деятельности, для уничтожения ненужного). Роль сна в процессах очищения мозга от избыточной информации и переработке нужной информации подчеркивает создатель кибернетики Норберт Винер: «Из всех нормальных процессов всего ближе к непатологическому очищению сон. Как часто бывает, что наилучший способ избавиться от тяжелого беспокойства или умственной путаницы — переспать их!» [2]Информационная теория сна хорошо объясняет данные, которые будут изложены в следующих главах, посвященных психическим процессам в период сна. Она соответствует и конкретным нейрофизиологическим данным. На сегодняшний день эта теория более обоснованна, чем энергетическая.