Питер Шпорк - Сон. Почему мы спим и как нам это лучше всего удается

Бергер также изобрел употребляемые до сих пор названия как для метода в целом, так и для различных вариантов токов мозга. Каракули своего прибора он назвал энцефалограммой. Сегодня их обычно именуют электроэнцефалограммой, сокращенно ЭЭГ. Энцефалограмма показывает суммарную электрическую активность, возникающую внутри нескольких миллионов нейронов коры мозга, расположенных поблизости от электрода.

Иногда их активность протекает очень ритмично и согласованно, а иногда — вразнобой. В первом случае ЭЭГ будет напоминать правильные волны, поднимающиеся и опускающиеся с интервалом примерно в 0,1 с. Второй вариант отразится на экране как хаотические зигзаги с частотой от 13 до 30 колебаний в секунду. Регулярный узор Бергер назвал альфа-ритмом, а нерегулярный и ускоренный — бета-ритмом. Поскольку при альфа-ритме множество нейронов действует синхронно, их напряжение суммируется, так что кривая электрической активности мозга обычно имеет большую амплитуду, чем у бета-волн.

Современные нейробиологи получают с помощью множества закрепленных в разных местах головы электродов подробнейшую картину работы коры больших полушарий. Когда мы бодрствуем, на энцефалограмме можно видеть, какой участок на данный момент возбужден, то есть порождает ускоренный бета-ритм, а какой отдыхает, то есть порождает медленные бета- и альфа-волны. Исследования спящих людей показали даже, что одни части мозга в одно и то же время спят глубже, чем другие.

Для обычного наблюдения сна много проводов не требуется. В базельской лаборатории мне прикрепили три электрода на лоб и два — под волосы. В результате получилась совершенно нормальная, ничем не примечательная ЭЭГ работы мозга за целую ночь. Но компьютер делает больше — он составляет подробную сомнограмму. Раньше она занимала рулон бумаги длиной 300 м. К счастью, в наше время сом-нограмма умещается на небольшом фрагменте жесткого диска. Мой сон был представлен почти в 60 млн отдельных данных, а затем собран в примерно тысячу обозримых 30-секундных отрезков со множеством параллельных зигзагообразных графиков, которые можно последовательно рассматривать на экране.

На протяжении примерно 8 ч компьютер 128 раз в секунду сохраняет 16 показателей: ЭЭГ со всех пяти электродов, электрические потенциалы, возникающие при вращении глазных яблок, т. е. электро-окулограмму (ЭОГ), электрическую активность мышц подбородка, так называемую электромиограмму (ЭМГ), и токи сердечной мышцы, всем известную электрокардиограмму (ЭКГ); кроме того, записывается температура тела в нескольких местах корпуса и конечностях.

Такая запись, очень существенная не только для науки, но и для медицины, называется полисомнографией. В зависимости от специальных задач исследования можно также регистрировать воздушный поток через нос и рот и дыхательные движения грудной и брюшной стенки, содержание кислорода в крови, храп, движения рук и ног, а у мужчин с подозрением на нарушение потенции — наличие или отсутствие ночных эрекций. Дело в том, что это явление имеет место у всех физически здоровых мужчин, в том числе и тех, кто имеет психически обусловленные проблемы с потенцией. Если же импотенция вызвана физическими причинами, то эрекция не наступает и во сне.

Но самую важную информацию о природе и качестве сна дает все же энцефалограмма. На ЭЭГ, снятой у меня в Базеле, доминируют незадолго до отхода ко сну, пока я еще возбужден и активен, нерегулярные бета-волны. Это совершенно нормально — такой ритм типичен для состояния возбуждения и напряженного внимания, причем он тем быстрее, чем сильнее напрягается мозг. Позже, когда я уже лежу в кровати и постепенно расслабляюсь, появляются ровные альфа-волны — несомненный показатель погружения в себя и успокоения.

Теперь я нахожусь в состоянии, напоминающем медитацию или самогипноз. Я еще не сплю, но полностью расслабился, а значит, готов к путешествию на бессознательную сторону ночи.

В период засыпания миллиарды нейронов головного мозга затевают любопытную игру. Они синхронизируют свою активность еще сильнее, чем на стадии альфа-ритма, а возбудимость их в то же время снижается. Такое впечатление, что они все больше сосредоточиваются на себе и своей взаимной связи и все меньше готовы откликаться на внешние раздражители. Это нагляднее всего проявляется в синхронном повышении и понижении напряжения. Ритм электрической активности мозга замедляется.

Моя ЭЭГ не является исключением: постепенно в альфа-ритме все чаще мелькают волны почти вдвое большей длины. Эти тета-волны типичны для легкой дремоты, однако она еще не завладела мною полностью. Я нахожусь в переходном состоянии между сном и бодрствованием, которое продолжается обычно несколько минут, — в полусне, который специалисты называют «первая стадия сна».

Мышцы тела расслабляются, и поэтому иногда та или иная конечность сильно вздрагивает, откликаясь на незначительные сигналы. Это знакомые каждому, совершенно нормальные при засыпании движения. В состоянии бодрствования антагонист вздрагивающей мышцы немедленно рефлекторно среагировал бы на неправильную деятельность своего коллеги. Но сейчас его напряжение настолько снижено, что он не отзывается.

Я задремываю и то и дело на мгновение погружаюсь в сон — и тут же снова выныриваю. Ясных мыслей у меня сейчас, вероятно, не возникает, а если бы даже и возникали, позже я не мог бы их вспомнить, поскольку постоянное мгновенное засыпание каждый раз стирает краткосрочную память. Следовательно, уже на этой стадии мозг временно отключается от внешнего мира, причем как раз тогда, когда возникают тета-волны.

Уильям Демент, организовавший в 1970 г. в Стэндфордском университете в США один из первых в мире центров исследования сна, доказал это более 30 лет назад с помощью пугающе простого эксперимента. Лежащим в постели подопытным фиксировали веки так, чтобы они не могли моргнуть или закрыть глаза при засыпании. При этом каждые несколько минут в лицо им светили яркой лампой. Подопытный, увидев вспышку, должен был нажать кнопку. Одновременно снималась энцефалограмма.

Этот эксперимент, граничащий с пыткой, удавался потому, что подопытным в предшествующую ночь почти не давали спать, так что они находились в состоянии крайней усталости. Поэтому, несмотря на принудительно распахнутые веки и неуютную обстановку, они постоянно впадали в легкий сон и не замечали вспышки. Если сразу вслед за этим подопытные просыпались или бывали разбужены, они отрицали, что спали, и утверждали, что никакой вспышки просто не было. Но исследователи, конечно, точно знали, что вспышка была, и получили неоспоримый результат: всякий раз, когда подопытные не реагировали на свет, их ЭЭГ регистрировала типичные тета-волны с частотой примерно 5 колебаний в секунду.