Правила мозга. Что стоит знать о мозге вам и вашим детям

Медина Джон

Некоторые несчастные люди лишены возможности экспериментировать – они просто внезапно и навсегда теряют способность спать. Спорадическая фатальная инсомния – одно из самых редких генетических расстройств; им страдают примерно 20 семей в мире. Счастье, что эта болезнь встречается редко, так как она ведет прямо в психический ад. В среднем возрасте у больных наблюдается лихорадка, тремор конечностей и избыточное потоотделение. Когда бессонница становится постоянной, к этим симптомам добавляются неконтролируемые мышечные спазмы и судороги. Вскоре больные переживают приступы депрессии и тревоги. Они становятся психически больными. А потом впадают в кому и умирают.

Итак, отсутствие

сна приводит к ужасным последствиям. Учитывая тот факт, что мы спим более трети жизни, просто поразительно, что нам до сих пор неизвестно, почему нужен сон. Одно важное предположение на этот счет появилось десять лет назад у группы ученых, исследовавших мозг крысы при помощи пучка проводов. Научившись выбираться из лабиринта, грызун решил вздремнуть. К мозгу животного подключили записывающее устройство…

Для того чтобы понять, как этот эксперимент связан со сном, давайте рассмотрим, что происходит с мозгом во время сна.

И это вы называете отдыхом?

Если бы вам довелось понаблюдать за мозгом во время сна, вы бы просто не поверили в то, что увидели. Абсолютно не похоже, что мозг спит. Более того, он неимоверно активен во время «отдыха»: легионы нейронов непрерывно поочередно посылают друг дугу электрические команды, демонстрируя при этом ритмичную активность даже большую, чем при бодрствовании. Единственная возможность наблюдать за отдыхом мозга возникает в период медленного сна (когда объем потребляемой энергии ниже, чем при бодрствовании). Но этот период занимает лишь 20 процентов от общего цикла сна, что ранее вводило исследователей в заблуждение, заставляя их полагать, что мы отдыхаем просто потому, что обладаем такой способностью. Когда мозг спит, он абсолютно не отдыхает.

Вопреки научному факту, большинство людей считают сон восстанавливающим и подчеркивают тот факт, что его недостаток пагубно влияет на мыслительную деятельность. Вскоре мы убедимся, что в этом они правы. Тем не менее, учитывая количество потребляемой мозгом во время сна энергии, умственный отдых и восстановление в этот период кажутся просто невозможными.

Даже если мозг продолжает бодрствовать, другие части тела при этом отдыхают – в такую вот микроспячку впадает человек. Выходит, с точки зрения выживания сон делает нас легко уязвимыми для хищников. Безмятежный сон в окружении врагов-охотников (таких как леопарды – наши соседи по Восточной Африке) – именно то, что нужно, чтобы стать легкой добычей. Наверное, с нашим организмом происходит что-то чрезвычайно важное во время сна, раз уж природа решила подвергнуть человеческий вид такому риску. Но что же это такое?

Ученый, наблюдавший за бессонным Рэнди Гарднером, многое сделал, чтобы ответить на этот вопрос. Этот седовласый (сейчас Дементу уже за восемьдесят) человек с широкой улыбкой – пионер в области исследований сна. Он описал множество особенностей этого процесса, например: «Сны позволяют каждому из нас спокойно и безопасно переживать наше безумие каждую ночь в течение всей жизни».

Демент изучил многие аспекты цикла человеческого сна. Он начал со следующего: «спящий» мозг, подобно солдатам на поле боя, вовлечен в жестокое биологическое сражение. Конфликт включает спланированные сражения между двумя сильными противниками, каждый из которых имеет легионы солдат – клеток мозга и биохимических веществ с различным принципом действия. Хоть театром военных действий служит голова, отголоски сражения влияют на каждую клетку организма. Это столкновение иногда называют моделью «противостоящих процессов».

Когда Демент взялся за определение противоположных движущих сил, он заметил в происходящем нечто

странное. Во-первых, эти силы задействованы не только ночью, когда мы спим, но и днем, во время бодрствования. Во-вторых, они действуют по определенному графику, согласно которому по очереди выигрывают и проигрывают бои, циклично проходя весь путь побед и поражений каждый день и каждую ночь. В-третьих, ни одна из сторон не выходит окончательным победителем в этой войне. Это и обусловливает непрерывный цикл бодрствования и сна, проживаемый нами каждый день (и ночь) на протяжении всей жизни.

Демент не работал в одиночку. Его наставник, талантливый нейрофизиолог Натаниэль Клейтман, поделился с ним своими наблюдениями. Этот ученый проводил эксперименты не только на себе, но и на своих детях. Когда стало известно, что его коллега открыл REM-сон [33] , Клейтман тотчас провел эксперимент на своей дочери и получил подтверждение открытия. Но один из наиболее интересных опытов ученый провел в 1938 году, когда вместе с коллегой спустился в Мамонтову пещеру в Кентукки на глубину 45 метров, где они пробыли целый месяц.

33

REM-сон – фаза сна, характеризующаяся повышенной активностью головного мозга. Одним из признаков этой фазы являются быстрые движения глазных яблок. Фаза быстрого сна и ее связь со сновидениями была впервые описана учеными Натаниэлем Клейтманом и Юджином Ассерински из Чикагского университета в 1953 году. Прим. ред.

Ученые хотели проверить, является ли цикл сна и бодрствования автоматическим и сохранится ли он в отсутствие солнечного света и распорядка дня. Результаты наблюдений были различными, но этот эксперимент стал первой подсказкой о том, что человеческому организму свойствен автоматизм. Сегодня известно, что организм человека функционирует по внутреннему распорядку, который контролируется отдельными областями мозга, обеспечивая регулярный ритм бодрствования и сна. Не правда ли, удивительное сходство с кварцевым кристаллом в наручных часах? Часть гипоталамуса, называемая супрахиазмальным ядром, регулирует суточные ритмы, разумеется, отличные от работы обычных часов.

Клейтман и Демент определили, что этот автоматический ритм задается противодействием двух сил. Исходя из того, что эти силы подвержены внутреннему контролю, мы можем изучить их работу детальнее.

Одна армия, состоящая из нейронов, гормонов и различных химических веществ, отвечает за бодрствование. Эту армию называют циркадианной системой (или «процессом Б»). Если выиграет она, человек будет постоянно бодрствовать. К счастью, ей противостоит другая армия с равными силами, которая тоже состоит из клеток мозга, гормонов и различных химических веществ. Эта воюющая сторона делает все, чтобы уложить вас спать. Она называется гомеостатическим механизмом сна («процесс С»). Если она одержит победу, вы уснете и больше не проснетесь.

Это весьма странная, даже парадоксальная война. Чем дольше одна из армий сдерживает противника, тем ближе она к проигрышу битвы. Похоже, каждая армия утомляется от своей победы и поднимает на время белый флаг. Действительно, чем дольше вы бодрствуете (участники процесса Б совершают круг почета в мозге), тем выше вероятность, что циркадианная система уступит поле битвы своему врагу – и вы отправитесь спать. Для большинства людей этот акт капитуляции происходит спустя 16 часов пребывания в активном сознании. Это произойдет, даже если находиться в это время в пещере.