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

Шпорк Петер

Не лучше обстоит дело с БС. На вопрос о его назначении специалис­ты также поджимают плечами. «Будь то БС или МС, ответ одинаков: его предназначения мы пока не знаем», — говорит исследователь из Цюри­ха Петер Ахерман.

Сомнологи привыкли, что им постоянно задают этот вопрос. На са­мом деле они и сами много об этом думают. Некоторые даже прямо сознаются, что желание узнать, почему мы спим, определило для них выбор специальности. Нередко ученые читают доклады или пишут на­учные статьи, которые так и называются: «Why we sleep». И только если в лоб потребовать у них прямого и ясного ответа, они начинают укло­няться. Специалисты не хотят связывать себя и с полным основанием опасаются, что

широкая публика сочтет окончательным ответом то, что для них — всего лишь рабочая гипотеза.

Поэтому мне приходилось проявлять настойчивость. Я спрашивал, может ли то или другое быть причиной необходимости сна, а может быть, то, другое и еще третье вместе? И почему даже мухи спят очень сходно с людьми? Можно ли представить себе, что когда-нибудь изобретут средс­тво, позволяющее обходиться вообще без сна? Постепенно мои ученые собеседники оттаивали. Есть целый ряд интересных данных о функции сна, признавались они. Организм во сне выполняет невероятно много разных задач. Но какие из этих задач являются главными и решающими причинами неизбежности сна, с чем наше тело иначе никак не могло бы справиться, что из этого необходимо для выживания — на этот вопрос в обозримое время, вероятно, не сможет ответить никто.

Мне кажется, я понял: незаменимым делает сон лишь сумма всех его отдельных функций. Сон — это невероятно сложное взаимодействие бесчисленных процессов. «Не думаю, что мои внуки доживут до разре­шения загадки сна, — говорит берлинский сомнолог Дитер Кунц. — По­хоже, что задача сна в том чтобы 24 ч в сутки поддерживать функци­онирование мозга и всего организма. На то, чтобы выяснить, что это означает конкретно, может уйти ближайшая тысяча лет».

Сон — это не просто покой

Когда израильский исследователь Перетц Лави задумался над экспери­ментами Аллена Рехтшафена, не дававшего крысам спать, он пришел к выводу, что крысы погибли в конечном счете от того, что в их организме нарушилась «регуляция и стабильность внутренней среды». Лави под­разумевает под этим не только температуру тела, явно вышедшую из под контроля, но и настройку многих других жизненно важных систем, таких как жировой и энергетический обмен веществ и иммунная защи­та. Температура тела — лишь наиболее явный показатель нарушенного равновесия. «Без сна система разлаживается, что может приводить к смерти», — заключает Лави.

Возможно, крысам не хватало смены сна и бодрствования, задававшей ритм их жизни. Очень многое указывает на то, что едва ли не все живые существа организованы ритмически. В частности, это означает, что за фа­зами активности у них непременно должны следовать периоды покоя. Оче­видно, эти регулярные подъемы и спады помогают организмам сохранять внутреннее равновесие. Ведь для сложных систем, судя по всему, особенно важна возможность время от времени «выключаться». В живом организме идут параллельно бесчисленные процессы, многие взаимно влияют друг на друга и нуждаются в тонком согласовании, и в то же время каждый из них должен постоянно сохранять собственную стабильность.

Нетрудно догадаться, что такая система легко выходит их равновесия, если ее отдельные составляющие начинают играть не по правилам. Поэто­му для организмов жизненно важна синхронизация физиологических про­цессов. И огромную роль в этом играет чередование активности и покоя.

Уже цианобактерии, или сине-зеленые водоросли, — крошечные одноклеточные существа без клеточного ядра, считающиеся одними из первых обитателей Земли, имеют внутренние часы. В определенное время суток они запасают значительно больше углерода, чем в другие часы. Делятся они также преимущественно в одно и то же время. Все их гены активизируются

в повторяющемся суточном ритме. Внутренние часы есть у многих других одноклеточных, не говоря уже о растениях и животных. Их биологические хронометры не только служат поддержа­нию внутренней гармонии, но и помогают приспособиться к астроно­мически заданной смене дня и ночи.

Итак, можно спорить о том, что появилось первым: сложная жи­вая регулирующаяся система с чередованием подъемов и спадов или организм, способный благодаря встроенным часам достаточно точно предсказывать периодические колебания внешних природных условий. В любом случае именно в этой циклической смене активности и покоя следует, вероятно, видеть природу сна.

Сон — это далеко не только покой. Конечно, для активного днем ор­ганизма имеет смысл ночной отдых — идет ли речь о человеке, пчеле или бактерии. Но это еще не значит, что ему нужен сон. Многие живот­ные активны круглые сутки, чередуя активность с периодами сна — на­пример, кошки, морские свинки и мыши-полевки, а также черви.

Самое важное свидетельство того, что сон — это не просто заполнение фаз покоя, состоит в его гомеостатической регуляции, то есть в том, что ор­ганизм старается поддерживать потребность в сне на постоянном уровне: тот, кто долго не спал, вынужден потом наверстывать упущенное и спать дольше, даже в неподходящее время суток. Следовательно, есть нечто, для чего организму недостаточно просто покоя. «Покой не может приспосаб­ливаться к обстоятельствам, а сон может», — говорит Ирен Тоблер.

Итак, чередование покоя и активности — очень древний биологичес­кий принцип, который и у современного человека отражается в сравни­тельно жестком суточном ритме внутренних часов. В какой-то момент эволюции — вероятно, когда появились первые сложные животные, име­ющие нервную систему и вынужденные координировать свой рост и ра­боту множества разнообразных органов — к этому ритму добавился сон.

Предпочтительным временем его работы стали заданные биологически­ми часами периоды покоя. Именно тогда, вероятно, за этим состоянием закрепились многие важные физиологические функции. Так постепенно сложилось то, что мы сегодня называем сном. «Это как с дыханием и ре­чью», — замечает Ян Борн. «Природа соорудила дыхательные пути для дыхания, и лишь потом догадалась использовать их еще и для речи».

Какая из многих функций сна является первичной, то есть исходной и, следовательно, самой важной — не знает никто. Но, судя по всему, сон очень рано включил в свою программу регуляцию баланса между кровообращением и обменом веществ, которая важна, в частности, для поддержания нормальной температуры тела. У позвоночных сложным циклическим процессом обмена веществ ведает мозг со своими при­датками, вырабатывающими гормоны, и работающей на бессознатель­ном уровне вегетативной нервной системой. После того, как чикагский невролог Карине Шпигель в 1999 г. доказала, что у здоровых молодых людей, вынужденных обходиться четырьмя часами сна в сутки, уже че­рез неделю наблюдаются болезненные изменения углеводного обмена и гормональной системы, стало окончательно ясно: без сна организм выходит из равновесия. Просто покоя ему недостаточно.

Сон экономит энергию

Что делают биологи, если хотят выяснить причину таинственного фено­мена, функция которого неочевидна из устройства органа или резуль­татов эксперимента? Они сравнивают множество различных существ, у которых наблюдается данный феномен, и ищут закономерности. Имен­но поэтому лос-анджелесский сомнолог Джером Сигел замерял про­должительность сна у такого количества разных млекопитающих. Его интересовали параллели у сходных видов и различия у несходных.