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

Все эти и другие подобные факты выявили неудовлетворительность традиционных представлений о природе сна, и, как указывают Вязовский и Карлин, некоторые исследователи даже заговорили о сне как «явлении без функции» или «ошибке эволюции». Как пишут Вязовский и Карлин, мысль об «эволюционном преимуществе» периодов сна самих по себе неоднократно высказывалась разными авторами. Однако все они обычно связывали эти преимущества главным образом с экономией энергии или ее перераспределением (energy allocation) во время сна. Александр Борбели, который неоднократно цитируется на страницах книги, ссылаясь на свою раннюю работу, в которой он впервые применил термин inactivity sleep, писал в 2016 году: «Этот тип сна обеспечивает неподвижность животного во время определенных интервалов 24-часового цикла, тем самым сводя к минимуму расход энергии и, возможно, снижая риск нападения хищников. Три десятилетия спустя мы подчеркиваем метаболические преимущества неактивности».

Как пишут Вязовский и Карлин, понятие «адаптивного бездействия» (adaptive inactivity) в отношении сна наиболее последовательно применил американский сомнолог Джером М. Сигел, которого они также неоднократно цитируют. Эта идея была далее разработана в нашей совместной работе с Юрием Валентиновичем Панчиным, доктором биологических наук, заведующим лабораторией в Институте проблем передачи информации им. А. А. Харкевича РАН, опубликованной в 2021 году. В соответствии с этой гипотезой естественный сон входит в группу «адаптивного бездействия», в составе которой столь разные физиологически, но имеющие сходную эволюционную «цель» виды поведения, как гибернация (глубокая зимняя спячка), торпор (поверхностная спячка, как у бурого медведя, например), танатоидные реакции (когда животное прикидывается мертвым), некоторые виды реакции замирания и т. п. С этой точки зрения, периодическое бездействие само по себе является эволюционным приобретением для животных и поддерживается естественным отбором. Вот почему, как справедливо отмечают авторы, оно зависит от поведенческих факторов и факторов окружающей среды и может широко варьировать – от полного отсутствия до значительных величин. Если сон является адаптивным фактором, но не выполняет какую-то неизвестную («тайную») витальную функцию, то с эволюционной точки зрения неспящие животные будут устранены естественным отбором не потому, что они умирают от отсутствия сна, а потому, что дополнительное время бодрствования делает их более уязвимыми в дикой природе. Если предположить, что такая стратегия «жизни без суеты» является адаптивной, поведение, подобное сну, могло возникать в эволюции разных групп организмов независимо и неоднократно. Такой подход к проблеме сна в корне противоречит сформулированной А. Хобсоном идее «Сон исходит из мозга, создается мозгом и служит ему» и приближается, хотя и не совпадает, с подходом И. Н. Пигарёва, о чем также обстоятельно рассказывается в книге.

Но возникает вопрос: зачем нужно выключать сенсорные системы во сне – ведь это же крайне опасно для животного? Зачем обязательно спать – ведь можно просто полежать! Почему спокойное бодрствование не может заменить сон? Дело в том, что поведение в состоянии бодрствования контролируется различными сенсорными стимулами и реализуется завершением определенных двигательных реакций. Как справедливо пишут Вязовский и Карлин, импульсы, поступающие в головной мозг в состоянии покоя от экстеро- и интерорецепторов (в особенности от проприорецепторов), будут вмешиваться в этот процесс, препятствуя его протеканию. Попробуйте-ка полежать несколько часов неподвижно без сна! Получилось? То-то же… Эволюционно адаптивное периодическое бездействие (неактивность) требует радикальной перестройки существующих рефлексов бодрствования. Сон, возможно, наиболее простое эволюционное новоприобретение для достижения этой адаптации.

Ранние эксперименты на кошках Льва Мухаметова и Джакомо Риццолатти (1968–1970 годы) убедительно показали, что тот самый режим «пачка-пауза», о котором подробно пишут Вязовский и Карлин, в который переходят нейроны коры мозга и таламуса в медленном сне, то есть «хоровое» чередование предельно-длительного торможения и «экзальтации» – вспышек максимальной активности, наименее пригоден для приема, переработки и передачи сигналов. Л. М. Мухаметов и Дж. Риццолатти пришли к выводу, что такой режим, скорее всего, выполняет задачу функциональной изоляции коры, ее выключения из работы и перевода в режим «холостого хода». Помню, какое впечатление произвело выступление Льва Мухарамовича на Всесоюзном съезде физиологов в Тбилиси в далеком 1985 году. Только-только физиологи с трудом восприняли сенсационные новые данные об активности головного мозга во сне, и вот человек из передовой европейской научной школы возвращает нас своими экспериментами в, казалось бы, уже навсегда отброшенные идеи о «разлитом корковом торможении»!