Сон под микроскопом. Что происходит с нами и мозгом во время сна

Хорея Морвана долгое время казалась загадочной болезнью, но в настоящее время получены неопровержимые доказательства ее аутоиммунного происхождения, то есть болезнь Морвана относится к той же группе, что и рассеянный склероз, нарколепсия, системная красная волчанка, ревматоидный артрит и др. Как показали исследования на крысиной модели, подтвержденные клинически, при болезни Морвана по каким-то пока неизвестным причинам в организме начинают вырабатываться вредные белки, разрушающие калиевые каналы на мембране нейронов. Из-за этого ионы калия теряют возможность выйти из клетки и скапливаются внутри нее, в результате чего нейроны становятся постоянно возбужденными и неспособными к торможению, необходимому для перехода от бодрого к сонному состоянию. В результате у больного хореей Морвана исчезает желание уснуть, что коренным образом отличается от состояния больных фон Экономо, о которых рассказывалось в книге, которые мучительно хотели спать, но не могли уснуть из-за разрушения вирусом, проникшим в мозг, «центра реализации сна» в области переднего гипоталамуса. В той же степени состояние больного, описанного Жуве, отличается и от состояния человека, которому не дают спать, о чем говорилось выше.

Конечно, данный клинический случай уникален в мировой медицинской литературе, но имеются полисомнографически подтвержденные данные (в том числе приводимые самим Жуве) о «малоспящих» людях, не испытывающих ни повышенной дневной сонливости, ни каких-либо особых психологических или физиологических затруднений. Показано, что некоторые вариации генома в пределах нормы (так называемый популяционный полиморфизм) сильно сокращают сон человека без каких-либо побочных эффектов. Несколько человеческих мутаций, сильно влияющих на этот фенотип (значение этого термина объяснено в книге), были недавно идентифицированы в семьях с так называемым естественным коротким сном. Члены таких семей спят четыре – шесть часов в сутки (то есть три-четыре цикла сна за ночь вместо пяти-шести в норме), утром чувствуют себя хорошо отдохнувшими и не проявляют никаких явных нарушений, обычно возникающих при хроническом недосыпании. Интересно, что в разных семьях обнаружены совершенно разные мутации совершенно разных генов, находящихся на разных хромосомах. Все эти гены кодируют разные семейства белков без очевидного функционального перекрытия или участия в общих известных биологических путях. Экспериментальное внедрение таких мутаций в геном мышей приводило к сокращению суточной продолжительности сна (главным образом – медленного) у мутантов. Полученные в результате подобных генно-инженерных манипуляций «короткоспящие» линии лабораторных мышей также существуют без видимых поведенческих нарушений и без сокращения продолжительности жизни.

Хотя ни у зверей, ни у птиц неспящие до сих пор не встречались, однако у холоднокровных позвоночных и у беспозвоночных были обнаружены особи с отсутствием или минимальной продолжительностью «сна» (то есть поведенческого покоя). У плодовой мушки-дрозофилы с помощью технологии нейросетевого видеомониторинга можно распознавать не только выраженную двигательную активность, такую как ходьба или полет, но и менее заметные виды активного поведения: откладку яиц, умывание и потребление пищи. Используя эту передовую технологию, авторы работы (2019 год) проанализировали поведение 1366 «нормальных» мушек. Скрининг выявил широкий спектр фенотипов, включая практически «неспящих» мушек. Шесть процентов мушек-самок «спали» чуть больше одного часа в сутки, в то время как средняя продолжительность «сна» в этой группе составляла пять часов, а три мушки «спали» в среднем 15, 14 и четыре минуты в сутки соответственно. Авторы также пересмотрели эффекты депривации «сна» дрозофил в пожизненном эксперименте с использованием специального устройства с обратной связью. Хотя эта процедура привела к почти полному лишению «сна», значительного влияния на выживаемость мушек замечено не было. Ценность и важность гомеостаза «сна» мушек также были поставлены под сомнение в этой статье, где было показано, что 10 суток хронической депривации «сна» у мушек-самцов вызывают такую же «отдачу», как и одна ночь депривации. В другой работе (2017 год) искусственный отбор в течение 13 поколений на высокую и низкую продолжительность «сна» у дрозофилы позволил увеличить суточную продолжительность покоя почти до 18 часов у длительно «спящих» и сократить ее до трех часов у коротко «спящих». В этом эксперименте за всеми мушками (всего 15 607) наблюдали в течение четырех суток, и у 15 мушек вообще не было обнаружено периодов покоя. У мексиканских слепых пещерных рыб состояние покоя составляет менее одного часа в сутки, тогда как у зрячих популяций того же вида, живущих в открытых водоемах, покой занимает около шести часов.