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

Существуют другие, более «драматические» механизмы, которые включают пробуждение, например апноэ во сне. При этом заболевании дыхательные пути перекрываются или сдавливаются, и паузы между вдохами могут длиться в несколько или даже несколько десятков раз дольше, чем обычно. Было установлено, что некоторые области мозга (в основном так называемый продолговатый мозг), а также нервные окончания на периферии, чувствительные к уровню углекислого газа и кислорода в крови, непосредственно влияют на мозговые структуры, которые запускают механизм пробуждения, главным образом через структуры гипоталамуса и базального переднего мозга.

Другой пример – это кластерные головные боли, которые происходят с удивительной регулярностью в течение дня и часто выпадают на ночной период. Неизвестно, что приводит к тому, что боль приходит в одно и то же время, но считается, что биологические часы в этом процессе играют важную роль. Так же как с уровнем кортизола, который постепенно увеличивается в течение ночи, предвосхищая момент пробуждения, или уровнем глюкозы, который постепенно падает, вероятно, существует множество других процессов, которые отсчитывают минуты сна и бодрствования, чтобы безошибочно сигнализировать время пробуждения, когда это имеет наибольший биологический смысл. И невероятно сложные физиологические механизмы легко могут быть нарушены, проявляясь, например, в виде кластерных болей или остановки дыхания.

«Коллективная бдительность»

Даже самые незначительные – по интенсивности или смысловому значению – стимулы могут быть эффективны для пробуждения. Многие тактильные рецепторы отвечают на раздражение только в начале и конце прикосновения. Мы спим, обернувшись одеялом, не чувствуя его, но просыпаемся при легком прикосновении чужой руки. Многие засыпают в движущемся поезде или летящем самолете, где уровень шума может достигать больше 100 децибел, но в тихой спальне легко могут вернуться к бодрствованию, если кто-то тихо позовет их по имени. Значит, во сне мы способны воспринимать и даже производить категоризацию стимулов? Как это происходит, пока непонятно, но в одной из научных работ по изучению функции орексиновых нейронов, например, было замечено, что они реагируют на звуки даже во сне. Возможно, это отражает процесс принятия «решения»: просыпаться ли или нет?

В дикой природе способность отслеживать стимулы, которые представляют реальную или мнимую угрозу, в реальном времени – важная функция, поэтому животные приобретают удивительные адаптации. Одно из исследований на диких утках показало, что птицы могут периодически спать с одним открытым глазом – это помогает им следить за тем, что находится вокруг, сканируя окружение на наличие хищников, например.

Явление коллективной бдительности было описано в экспериментах на голубях. Ученые регистрировали количество эпизодов сна с закрытыми и открытыми глазами у голубей, которые держались поодиночке и в стаях из двух, трех и шести птиц. Половина исследуемых голубей относилась к группе «высокого риска», которой перед сном показывали хищника, а другая половина – к группе «низкого риска», так как для них угрозы хищника не существовало. Результаты наблюдений показали, что индивидуальная бдительность снижалась с увеличением размера стаи и была выше у птиц из группы «высокого риска». Однако коллективная бдительность возрастала с увеличением размера стаи! Группы птиц с высокой степенью риска были более бдительны, чем стаи с низким уровнем риска. Иначе, способность к частым быстрым пробуждениям для мониторинга окружающей среды и «коллективный сон» оказываются стратегией, выгодной для выживания. Как писал американский исследователь сна Вильям Демент[40], перефразируя Шекспира: «Всегда кто-то должен бдеть, чтобы другие могли спать!»

Наши ожидания и представления о сне и его длительности существенно влияют на вероятность пробуждения.

Эволюция сна прошла длинный путь. От первичного «пробуждения» организмов и обретения дара движения (сначала – как реакции на внешние стимулы, затем – как самостоятельного действия целенаправленного характера) до возникновения сложных гомеостатических механизмов, которые запускают процесс бодрствования и сна, когда это необходимо для организма, а не потому, что зашло солнце. Внешние факторы, наши ожидания и представления о сне и его длительности существенно влияют на вероятность пробуждения, и все, что мы делаем или не делаем в течение дня, в свою очередь, влияет на сон следующей ночью. И так из дня в день: от момента рождения и до заката жизни.

История вторая Сон в лунную ночь Современные исследования

Лунно-солнечный календарь на шляпе