Сергей Михайлович Иванов - Утро вечера мудренее

Какого же значения полон этот узор? Первым, кто записал электрические потенциалы мозга, был физиолог-любитель, мэр Ливерпуля лорд Катон. В 1875 году он обнаружил на скальпе у кроликов разность потенциалов между двумя точками. Опыты подобного рода проводили затем русские физиологи В. Я. Данилевский и В. В. Правдич-Неминский. Но настоящая расшифровка «мимолетного узора» началась лишь в 1924 году, когда астрийский психиатр Ганс Бергер приклеил к голове добровольца металлические пластинки, соединил их с гальванометром и увидел на шкале колеблющиеся потенциалы напряжением в несколько тысячных вольта. Изменения биопотенциалов во времени вычерчивались самописцем в виде кривых. Эти изменения Бергер назвал волнами. Так родилась электроэнцефалография.

Когда Бергер опубликовал сообщение о своих исследованиях, встречено оно было равнодушно. Для расцвета электроэнцефалографии потребовалось еще лет десять, в течение которых были разработаны высокочувствительные усилители и началась классификация мозговых волн, или ритмов. Расцвету электроэнцефалографии сопутствовала и бурная вспышка фантазии среди широкой публики. Только и было разговоров, что о чтении мыслей на расстоянии. В какой-то степени эти надежды впоследствии оправдались: находясь у себя в клинике, физиолог может видеть мозговые ритмы космонавта, работающего на орбитальной станции. Ритмы, которые записаны на электроэнцефалограмме, отражают среднее электрическое состояние сотен миллионов нейронов. Но и это состояние способно рассказать о многом и, прежде всего, о преобладающих в данный момент эмоциях. Вот перед нами альфа-ритм — ритм спокойного бодрствования с закрытыми глазами, когда мозг ничем не занят. Человек сосредоточился, и на месте альфа-ритма появился частый, стремительный бета-ритм. У беспокойства или упорного раздумья свой рисунок — тета-ритм, у ожидания — Е-волна. Е-волна затухает, когда стимул оценен и решение принято. У некоторых людей она затухать не желает. Это люди во всем сомневающиеся, эксцентричные, пытающиеся увидеть загадочное в самом очевидном: поэты, изобретатели, чудаки. А вот у этих Е-волны совсем не бывает. Это натуры беспечные; они грешат, каются в своих грехах и тут же забывают о своих клятвах. По электроэнцефалограммам можно судить о степени эмоционального напряжения, о некоторых нервных болезнях, даже об особенностях личности. Лицо ваше может оставаться непроницаемым, но биотокам мозга нет до этого дела: бета-ритм отразит вашу сосредоточенность, Е-волна — любопытство, а тета-ритм — досаду на то, что скрыть свои чувства вам не удалось. Чем не чтение мыслей?

Об уровнях сна и бодрствования судить по записям биотоков еще проще. Бергер обнаружил, что во время сна на электроэнцефалограмме видны медленные высокоамплитудные волны, а во время бодрствования — быстрые низкоамплитудные. Английский нейрофизиолог Эдриан предложил оценивать эти волны с точки зрения синхронизации или десинхронизации работы нейронов. Медленные волны сна отражают собой синхронную, то есть одновременную работу нейронов, а быстрые волны бодрствования — десинхронизацию. При напряженном бодрствовании электроэнцефалограмма выглядит почти плоской линией: нейроны работают вразнобой и не могут сложить свои импульсы в отчетливый рисунок.

Обратите внимание: и в том и в другом случае речь идет о работе нейронов. Когда нейрофизиологи, экспериментируя над животными, начали снимать электроэнцефалограммы уже не со скальпа, а прямо с мозговых структур, стало совершенно очевидно, что сон — это весьма активный процесс, вызванный энергичной деятельностью синхронизирующих систем. Вживленные в кошачий мозг электроды показали, что во время бодрствования половина нейронов возбуждена, а половина заторможена. Во время сна то же: половина возбуждена, а половина заторможена, только половины эти как бы поменялись местами. Впоследствии же обнаружилось, что во сне многие нейроны даже усиливают свою активность и возбудимость нейронных систем в некоторых зонах коры чуть ли не выше, чем у бодрствующего мозга.

Первая классификация стадий сна, основанная на показаниях электроэнцефалографа, была предложена в Англии в конце тридцатых годов. Лет через двадцать ее упростили. Всего получилось четыре стадии сна. Во время первой стадии на электроэнцефалограмме виден альфа-ритм с частотой 8 — 12 герц. Постепенно он становится неравномерным, исчезает, и электроэнцефалограмма представляет собой почти ровную линию, на фоне которой появляются волны более низкой частоты, а именно тета— и бета-ритмы. Это стадия дремоты. На следующей стадии сон сначала еще поверхностный, но уже настоящий. На ленте появляются «сонные веретена» — группы волн с частотой 13 — 14 герц. Быстрые бета-ритмы пропадают; их постепенно замещают низкоамплитудные колебания в дельта-диапазоне. В третьей и четвертой стадиях сначала на фоне сонных веретен, а потом и почти без них нарастает количество медленных дельта-волн с частотой 0,5 — 4 герца и большой амплитудой. Наступает самый глубокий сон, — тот самый дельта-сон, во время которого Монье извлек из кролика дельта-фактор.

Мы подходим к самому главному открытию за всю историю изучения сна. Некоторые ученые считают даже, что до этого открытия вообще никакой истории у исследований сна не было, а была одна предыстория, то есть нечто заслуживающее сожаления и пренебрежения. Во время этой предыстории сон, конечно, изучали, но, во-первых, изучали от случая к случаю, не систематически, а во-вторых, ничего особенного не открыли. Когда же началась история, все чудесным образом переменилось. «За последние двадцать пять лет мы узнали о сне больше, чем за двадцать пять предшествующих веков», — писала в 1977 году американский психолог Кэрол Таврис, и это было мнение подавляющего большинства ученых.

Доктор Натаниэль Клейтман, руководитель лаборатории сна в Чикагском университете, изучал связи между биоритмами и дятельностью вегетативной нервной системы. Объектом его исследований были грудные младенцы. Записывая у них биотоки, он доказал, между прочим, что эти младенцы бодрствуют не два часа в сутки, как думали прежде, а целых восемь часов. Просто они подолгу лежат в задумчивости и с закрытыми глазами. Об этом во всяком случае свидетельствовали их электроэнцефалограммы.

За теми же младенцами наблюдал и Юджин Азеринский, аспирант доктора Клейтмана. В один прекрасный день — это было в 1952 году — он заметил, что во сне у них глазные яблоки время от времени начинают совершать быстрые движения, сопровождающиеся на электроэнцефалограмме столь же быстрыми низковольтными ритмами. Движения глазных яблок наблюдали у спящих, конечно, и раньше, но им не придавали никакого особого значения, не записывали их и не сопоставляли с электроэнцефалограммой. Никому из ученых не приходило в голову, что эти движения могут быть связаны со сновидениями — Клейтман первый догадался об этом — и что они служат признаком совершенно новой, никому еще не ведомой фазы сна, наступавшей сразу за четвертой стадией, которой заканчивалась отработанная десятилетиями классификация.