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

Исследование нарколепсии значительно продвинулось вперед, когда в 1998 г. были обследованы собаки с соответствующим генетическим дефектом [17] Собаки-нарколептики были обнаружены и изучены значительно раньше (см.: "Природа", 2005, №11, с. 3-8). - В.К. . В отличие от людей, собаки с такой наследственностью заболевают нарколепсией почти всегда. Ген, поврежденный в этих случаях, кодирует рецептор для неизвестного ранее нейромедиатора — орексина. Благодаря этому открытию ученые познакомились с маленьким, но очень важным нервным узлом в гипоталамусе, вырабатывающим орексин и тем самым активирующим все центры возбуждения в стволе мозга и промежуточном мозге. Таким образом он, судя по всему, стабилизирует переключатели регуляции сна и БС-центра во избежание именно того, от чего страдают нарколептики: размывания границ между тремя различными состояниями сознания.

Нарушения в сигнальном пути орексина считаются сейчас наиболее вероятной причиной нарколепсии. Доказательством служат собаки-нарколептики, у которых не работают рецепторы орексина, и мыши, организм которых из-за генной манипуляции не производит орексин — они также неизменно заболевают нарколепсией. Согласно одной из теорий, у некоторых нарколептиков собственная иммунная система разрушает вырабатывающие орексин клетки.

Клаудио Басетти, тем не менее, убежден, что здесь задействованы и другие нейромедиаторы гипоталамуса: «Орексин, конечно, важен, но он играет свою роль не в одиночестве».

Таинственная болезнь принесет сомнологам, наверное, еще много сюрпризов. Нарколепсия и другие недуги, не дающие нам спать, постепенно выдают свои тайны — и тем самым вносят важные элементы в решение большой головоломки, которая, будем надеяться, однажды сложится наконец в ясную картину смысла и функций сна.

Люди, решившиеся провести ночь в лаборатории сна Института нейроэндокринологии Любекского университета, должны быть из тех, кто не боится электрического тока. На ночь им надевают колпак с бесчисленными электродами. Некоторые из этих металлических пластинок замеряют колебания токов мозга. Но есть и такие, что передают, а не принимают электрическое напряжение. Они порождают слабые, колеблющиеся с частотой одного раза в секунду электрические потенциалы примерно той же мощности, что у самих нейронов и нейронных сетей. Эти токи проникают сквозь кости черепа и модифицируют активность нервных клеток.

Такое воздействие совсем не вредно. Наоборот: «После ночи участники эксперимента чувствуют себя особенно хорошо выспавшимися, и память их улучшается», — говорит директор института нейробиолог Ян Борн. Наутро после сна под проводами ученые проверяют работоспособность мозга с помощью специальных тестов на скорость реакции и память. Испытуемые показывают лучшие результаты, чем контрольная группа, проведшая ночь без электродов. Очевидно, электрический ток имеет особый обучающий эффект. Особенно это касается сознательной, так называемой декларативной памяти, где сохраняются, например, заученные формулы или иностранные слова, поясняет Борн. Но и бессознательная, процедурная память, где мы храним автоматизированные действия, например, двигательные навыки, улучшается под воздействием электричества.

Что же произошло во сне с участниками эксперимента? Почему они так хорошо справляются с поставленными задачами? «По крайней мере для декларативной памяти, образование которой происходит в стадии глубокого сна, у нас есть предположения о том, что происходит», — говорит Борн. Искусственный электрический сигнал каким-то образом помог мозгу в его работе, вероятно, навязав нервным клеткам больших полушарий свой ритм. Воздействие внешних электрических колебаний заставляет нейроны синхронизироваться сильнее обычного, так что их потенциалы колеблются в общем ритме. А поскольку искусственно заданный ритм примерно соответствует тому, который мозг сам по себе порождает в стадии глубокого сна, в результате возникает своего рода суперглубокий сон.

«Мы заставляем мозг какое-то время следовать заданному нами ритму, а потом на 1 минуту отключаем ток. В этот перерыв мы наблюдаем, как реагируют нервные клетки, — поясняет Борн. — И видим, что электрическая активность нейронов интенсивнее обычного порождает типичный для глубокого сна рисунок дельта-волн».

Проверка памяти на следующий день, а также субъективные ощущения участников эксперимента, утверждающих, что особенно хорошо выспались, подтверждают, что усиленный глубокий сон значительно помог мозгу в его ночной работе. Естественно, Борн уже задумывается о том, как можно было бы использовать электрическую стимуляцию в медицинских целях. Теоретически она позволяет улучшить как качество сна, так и интеллектуальную работоспособность. Но прежде чем перейти к практическому применению, нужно провести еще множество экспериментов и всесторонне проверить результат, так что радоваться еще рано, осторожно замечает ученый.

Пока для Борна на первом плане решение другой проблемы: он хочет выяснить, что же происходит в мозге во время сна. Эксперименты с электрическим колпаком должны прояснить функции глубокого сна. Они призваны подтвердить то, что множество сомнологов во всем мире вот уже 10 лет наблюдает в своих опытах: судя по всему, одна из важнейших задач сна — помогать мозгу в обучении.

На нижнем крае коры больших полушарий, там, где она прогибается вовнутрь над промежуточным мозгом, в голове имеется отросток характерной формы, напоминающий морского конька. Поэтому его называют латинским именем этой забавной рыбки: гиппокамп.

Эта область мозга необычна не только по форме. Именно здесь ученые отыскали центр управления декларативной памятью. Множество информации, которую мы осознано воспринимаем в течение дня, — в отличие от бессознательного, автоматического, так называемого «процедурного» восприятия — откладывается в гиппокампе, но лишь на короткое время: это, к примеру, воспоминание о том, какое именно варенье мы мазали на хлеб за завтраком, соображение, что нужно купить новый тюбик зубной пасты, имя нового коллеги по работе, роман, который мы читали перед сном, и тысячи других более или менее важных вещей.

Именно во сне, когда связь с внешним миром оборвана и бодрствующее сознание отключено, морской конек начинает активную работу. Сейчас, когда ему ничего не надо воспринимать, он сам «передает» сигналы и тем самым вызывает повторение событий, зачастую пережитых наяву лишь один раз. Таким образом, от него зависит, какие сведения постепенно закрепятся в долговременной памяти. «Во сне дневная информация реактивируется и посылается в виде импульсной проекции множества нервов в те части коры больших полушарий, где эти впечатления исходно обрабатывались. Там новое знание связывается с долговременной памятью», — поясняет Борн.