Мишель Жуве - Наука о сне. Кто познает тайну сна – познает тайну мозга!

И заключительная ремарка по поводу взаимоотношений между циркадианными ритмами и сном: человек спит ночью, а крыса — днем. И человек проводит опыты над крысами, а не наоборот. Очевидно, что легче и удобней работать днем, и мне редко встречались статьи таких экспериментаторов, которые бы работали ночью («днем» для крыс) или же с инвертированным крысиным ритмом (темнота в течение дня и наоборот). Вот почему многочисленные эксперименты, проводимые на крысах днем, слишком «смело» интерпретируются. Что означает эффект инъекции какого-то лекарства или пептида на память крысы, разбуженной между 10 и 12 часами утра? Эффект действительно возникает из-за воздействия на процессы памяти, или это просто неспецифический результат пробуждения? Предоставим будущим историкам возможность детального изучения всех достоинств и недостатков «хроноантропического» аспекта взаимоотношения человек-крыса [26] Этот абзац следовало бы написать золотыми буквами на стенах многих лабораторий и институтов! — Прим. В.К. .

Не надо, наконец, забывать, что может быть множество разных видов ритмичности: на самом деле физиологические регуляторные системы обязательно осциллируют во всех гомеостатических процессах из-за петель обратной связи и внутреннего гистерезиса. В частности, существует взаимная регуляция эффекторных механизмов теплопродукции и теплоотдачи, создающая колебания температуры тела, подобно гистерезису систем домашнего отопления, колебания которого стремятся нейтрализовать разницу между заданным уровнем (или установленной точкой, set point ) и реальной температурой в доме.

Общепринятое понятие эндогенного ритма возникло недавно. Между 1960 и 1970 годами появились многочисленные книги и статьи, касающиеся «примерно 24-часового» ритма (или циркадианного: от лат. circa — «около» и dies — «день»). Тогда же были установлены критерии эндогенного ритма:

— стабильность этого ритма при отсутствии всякого периодического внешнего влияния;

— циркадианная периодичность должна сохраняться, если окружающая среда проявляет иную периодичность;

— медленное изменение фазы после резкого изменения периодичности окружающей среды.

Именно депривация сна у человека представила доказательства существования эндогенного ритма. Во время продолжительной депривации сна наблюдается постоянное «давление сна», нарастающее в целом по ходу депривации, но которое резко снижается каждый раз к вечеру, чтобы снова усилиться к утру. Проверка когнитивных и психомоторных способностей выявила ту же периодичность. Удивительно, но максимум потребности во сне возникает в момент пробуждения, а минимум — непосредственно перед привычным временем засыпания. Усиление давления бодрствования в конце периода бодрствования (перед самым открытием «врат сна») не поддается пока исчерпывающему объяснению, что дает основание для предположения о наличии некой «странности» в работе биологических часов, управляющих бодрствованием.

Наличие внутренних часов особенно заметно при длительных трансмеридианных авиаперелетах, вызывающих из-за смены часовых поясов так называемый джетлаг, который может продолжаться до 10 суток и переносится гораздо тяжелее при полетах в восточном направлении, нежели в западном. Кроме того, при регистрации температуры у испытуемых было обнаружено, что наблюдаемая в обычных условиях внутренняя синхронизация между падением температуры тела и сном исчезает при смене часовых поясов. Зайслер и др. показали, что продолжительность эпизода сна в большей степени зависит от циркадианной фазы температурного ритма, в которой начинается сон, чем от продолжительности предшествующего бодрствования.

И наконец, регистрация, проведенная у испытуемых, находящихся длительное время в пещерах или бункерах (для подавления циркадианных сигналов дня и ночи) демонстрирует существование эндогенного циркадианного ритма с периодом 25–28 часов.

Где же расположены эндогенные часы, управляющие температурой, бодрствованием и сном? Эти часы и есть супрахиазматические ядра (NSC), открытые в 1972 году Муром и Эйхлером, а также Стефаном и Цукером. Наиболее убедительные доказательства того, что NSC необходимы и достаточны для генерации циркадианного ритма, представили Эдгар и его группа, а также Ральф с коллегами. Они показали, что после удаления NSC у грызунов и ликвидации, таким образом, циркадианных ритмов температуры и бодрствования, эти ритмы могут быть восстановлены введением в третий желудочек мозга либо фрагментов фетальных NSC, либо клеток культуры NSC (Рис. 2). Более того, период восстановленного ритма будет таким же, как у донора.

Рис. 2. Участие супрахиазматических нейронов (SCN) в интеграции циркадианных ритмов (по Сейперу и др., Saper et al., «Hypothalamic regulation of sleep and circadian rhythms”, Nature, vol. 437, 2005). Воздействие SCN на дорсо-медиальные ядра гипоталамуса (DMH) опосредуется вентро- и дорсо-вентрикулярными проводящими путями (DSPZ и VSPZ). Управление DMH бодрствованием, выделением кортикоидов и сном опосредуется вентро-латеральной преоптической областью (VLPO), а регуляция температуры — медиальной преоптической областью (МРО). Предполагается, что пептиды, связанные с питанием (лептин) также участвуют в регуляции циркадианных ритмов через посредство полукружных (ARC) и вентромедиальных ядер.

И, наконец, Певенедавно определил TGF [27] TGF — Transforming growth factor — трансформирующий ростовой фактор, белок — представитель семейства цитокинов, играющий важную роль в делении, дифференцировке клеток и других функциях. — Прим. В.К. , как новый сигнал циркадианных часов. По поводу наших биологических часов интересно отметить, что они также играют роль в секреции инсулина. Действительно, было замечено, что разрегулирование биологических часов из-за ночной работы, часового сдвига или приема пищи в неподходящее время может в ряде случаев способствовать ожирению или диабету. Было показано, что секреция инсулина определяется не только приемом пищи, но также, независимо от него, циркадианным ритмом. Для этого был очень точно измерен уровень инсулина в крови мышей в разные часы дня и ночи. Некоторые мыши оказались «нормальными», у других же были выявлены генетические нарушения в работе внутренних часов; последние были помещены на круглые сутки под искусственное освещение. Их кормили пищей, обогащенной липидами. У животных, биологические часы которых были разрегулированы, наблюдалось нарушение секреции инсулина. Они вошли в процесс инсулинорезистентности, то есть потери эффективности инсулина и возрастания риска развития ожирения. По сравнению с контрольной группой мышей они сильно набрали вес. Таким образом, выработка инсулина вызывается не только приемом пищи, но также внутренними часами, регулирующими выделение многочисленных гормонов в нашем организме в различные периоды для и ночи, таких, например, как инсулин или мелатонин.