Иван Пигарев: «Сон не терпит неуважения к себе».
Сколько существует человечество, столько оно пытается разгадать тайну сна. Для чего мы спим? Что происходит с нашим организмом во время сна? Почему
Сколько существует человечество, столько оно пытается разгадать тайну сна. Для чего мы спим? Что происходит с нашим организмом во время сна? Почему одним снятся цветные сны, другим – черно-белые, а кому-то вообще ничего не снится? Что означают наши сновидения? Почему человек без сна умирает быстрее, чем без еды? Недавно все научные представления о сне перевернула революционная гипотеза доктора биологических наук, главного научного сотрудника Лаборатории передачи информации в сенсорных системах Института проблем передачи информации РАН Ивана Николаевича Пигарева. Мы связались с ученым, чтобы как можно больше узнать о его открытии, которое может изменить нашу жизнь.
Покой нам только снится
– Иван Николаевич, раньше считалось, что сон необходим человеку для отдыха и восстановления физических сил. К каким выводам пришли вы? Каковы функции и задачи сна?
– Действительно, долгое время считали, что сон нужен для отдыха мозга. Было хорошо известно, что во сне существенно затрудняется, а то и просто прекращается передача сигналов из окружающей среды в мозг. Одновременно прекращалась передача команд из мозга на мышцы тела, что приводило к их полному расслаблению, особенно в некоторые фазы сна, и к невозможности выполнения произвольных движений. Складывалось впечатление о полной изоляции мозга от окружающей среды во время сна. И это состояние было естественно рассматривать как отдых мозга после дневной работы. А яркие сновидения, о которых рассказывали люди после сна, подтверждали заключение о доминирующей связи состояния сна с процессами, происходящими в мозге.
Но эту картину подпортили первые электрофизиологические эксперименты, в которых была проведена регистрация активности нейронов мозга в процессе естественного сна. Оказалось, что нейроны мозга не только не отдыхают во время сна, но часто ведут себя более активно, чем в состоянии бодрствования. Кроме того, у теплокровных животных в состоянии сна нейроны в коре мозга переходят на очень похожий режим работы, названный режимом «пачка – пауза». Нейроны периодически сильно активируются на короткое время, а затем замолкают, и этот рисунок продолжается в течение всего периода первой фазы сна, которая была названа медленно-волновым сном. Во время бодрствования, или во вторую фазу сна, так называемую фазу быстрых движений глаз, эти волны прекращаются, а нейроны переходят на неритмичную высокочастотную импульсацию. Стало ясно, что сон – это не отдых нейронов, а некоторая активная деятельность, значение которой оставалось полной загадкой.
Еще в конце ХIХ века до первых электрофизиологических экспериментов врач Мария Михайловна Манасеина попыталась исключить сон из жизни животного и посмотреть, что получится. Затем этот же прием применили в лаборатории академика К. М. Быкова в Ленинграде в 30-е годы ХХ века. И только после большого цикла аналогичных работ, сделанных в лаборатории Аллана Рехтшафена в США в 90-е годы, на результат этих исследований обратили внимание. А результат был прост: после нескольких дней лишения сна животные погибали от множественных расстройств во всех внутренних органах. Удивительно, что наиболее устойчивым к лишению сна оказывался именно мозг, в котором не обнаруживали никаких видимых изменений даже у погибших от лишения сна животных.
Складывалась парадоксальная ситуация. Наша висцеральная теория сна как раз была призвана разрешить все спорные моменты. Мы предположили, что те же отделы коры мозга и те же самые нейроны, которые в состоянии бодрствования анализируют сигналы, приходящие из внешнего мира (зрительные, слуховые и т. п.), в состоянии сна переключаются на анализ сигналов, поступающих от внутренних органов нашего организма.
Последние 15 лет в Институте проблем передачи информации им. А. А. Харкевича РАН мы пытались экспериментально подтвердить нашу гипотезу – и добились успеха. Нейроны самых разных отделов коры мозга, которые в состоянии бодрствования были связаны с оценкой положения тела организма или сигналов, поступающих из внешнего мира, во сне начинали реагировать на сигналы, поступающие от желудка, кишечника, сердца, легких. Стало понятно, что нарушение нормального сна лишает внутренние органы центральной нервной регуляции и вскоре приводит к патологическим изменениям в их деятельности. Таким образом, состояние сна, которое некоторые люди считают бессмысленной потерей времени, на самом деле поддерживает работоспособность всего организма, в том числе и эффективность работы самого головного мозга, важнейшего висцерального органа тела животных.
Когда сон – это не сон
– Раз уж мы заговорили о животных. Известно, что жираф спит 2 часа, морской лев – 6, собака – 10, белка – 14, а коалы – по 20–22 часа в сутки. Почему человеку нужно 8 часов для сна?
– Во-первых, ко всем этим цифрам нужно относиться с большой осторожностью. Как оценить состояние сна? Человек лежит на диване с закрытыми глазами. Он спит или просто думает о чем-то? По поверхностному внешнему наблюдению мы не ответим на этот вопрос. Можно записывать электроэнцефалограмму. Но и это не спасение. В лабораторных условиях при неудобном положении и раздражающих электродах животные могут спать меньше, чем в норме. Если мы ведем запись дистанционно, без проводов, в естественных условиях, то оказывается, что картина электрической активности в активном бодрствовании часто не отличается от картины глубокого сна. Если мы исследуем сон домашних животных вроде собаки, то им нет нужды добывать себе пищу и от нечего делать они могут спать намного больше, чем минимальный прожиточный минимум. Длительность сна может зависеть от характера питания. Например, если животное настроено на питание одним определенным типом растений, то и поддержание работоспособности пищеварительной системой может требовать меньшего времени по сравнению с животными со смешанным типом питания. И таких факторов можно перечислить много. Ну а коалы едят только листья эвкалиптов, на которых живут и которых вокруг полное изобилие. Они просто могут сидеть в неподвижности от полного отсутствия необходимости в перемещении на другое место и переваривать съеденные листья, а со стороны это выглядит как очень длительный сон.
А длительность сна человека определяется его возрастом, полом и состоянием здоровья. Нет единственной цифры, справедливой для всех. Каждый должен прислушиваться к своему организму. Сонливость возникает тогда, когда из каких-либо систем внутренних органов начинают поступать сигналы о том, что параметры работы органа выходят за рамки нормальных и требуется вмешательство мозга для устранения неполадок.
– Есть ли какая-то удобная поза для полноценного человеческого сна? К примеру, летучие мыши спят вверх ногами, лошади – стоя, альбатросы могут спать во время полета.
– Вопрос удобства позы каждый выбирает сам для себя. Летучие мыши не спрашивают у нас совета по этому поводу.
– Известно, что школьник Рэнди Гарднер, решивший в 1965 году поставить эксперимент, не смыкал глаз 11 дней, за что и попал в Книгу рекордов Гиннесса. Чем чревато хроническое недосыпание? И каковы последствия лишения сна на долгий срок?
– Последствие лишения сна на долгий срок – неминуемая смерть организма. Рэнди Гарднер, насколько я знаю, был последний, у кого этот рекорд зарегистрировали. Далее рекорды в этой номинации не регистрировали именно из-за сильнейшего вреда для здоровья. Уже на пятый день у этого школьника начались серьезнейшие психические отклонения. До того несомненно начались расстройства в работе ЖКТ. Но на эту сторону просто не обращали внимания, поскольку в те годы о связи сна с работой внутренних органов еще никто и не думал. Отдаленных последствий этого неумного рекорда я не знаю, но могу предположить, что жизнь этого парня складывалась не лучшим образом.
– Только одна половина мозга дельфина способна спать в текущий момент. Во время сна одно полушарие переходит в фазу глубокого сна, а другое бодрствует. Данная особенность позволяет дельфинам спать под водой и не тонуть. В случае опасности бодрствующая половинка мозга будит спящую – и вместе принимают решение по дальнейшим действиям. А как всё устроено у человека?
– Да, именно на дельфинах была открыта важная особенность протекания процесса сна. В особых условиях сон может охватывать не всю кору головного мозга, а лишь ее часть. Но именно на дельфинах было показано и то, что все-таки вовлечение в сон всей поверхности коры критически необходимо. Дельфины не могли долго переносить, когда им искусственно давали спать только одной половиной мозга и сон неминуемо распространялся на вторую его половину. Эти опыты проводили в лабораторных условиях, и животные, естественно, при этом не тонули.
Позже оказалось, что и у других животных, включая обезьян и людей, сон в особых условиях может захватывать не всю поверхность коры головного мозга. В наших экспериментах обезьяна работала на компьютере в довольно сложной задаче, связанной с необходимостью узнавания геометрических фигур и их сравнением с фигурами, показываемыми раньше. Мы при этом регистрировали активность нейронов в зрительных областях коры мозга и оценивали величину реакции этих нейронов на показываемые зрительные фигуры. Эти опыты занимали длительное время. Мы заметили, что в ряде опытов после часа работы в задаче реакции нейронов на те же самые фигуры начинали уменьшаться и, наконец, полностью прекращались. Вместо этого у нейронов появлялась типичная сонная активность – упомянутые выше «пачки-паузы». Но обезьяна при этом не спала, а продолжала хорошо работать. Дело было в том, что мы регистрировали нейроны не в первичной зрительной коре, а в так называемой зрительной зоне высокого уровня. Активация этой зоны, вероятно, была критична в особо сложных ситуациях, а нашу задачу обезьяна могла решать и без ее привлечения. Так было открыто явление локального сна отдельных корковых зон.
Видимо, локальный сон – очень распространенное явление. Весьма вероятно, когда люди говорят, что они спят сравнительно мало, в реальности они длительное время своего бодрствования находятся в состоянии частичного сна. Наши эксперименты на обезьянах и кошках показали, что локальный сон возникает именно в корковых зонах высокого уровня, необходимых для решения сложных задач в необычных условиях. В состоянии локального сна человек может вполне хорошо выполнять простую и хорошо знакомую работу. Но при возникновении критических ситуаций, требующих быстрых и необычных решений, совершаются ошибки, которые человек никогда бы не допустил в состоянии полного бодрствования. Именно с этим, скорее всего, связано то, что большинство техногенных катастроф, совершаемых по ошибке операторов, происходит в ночное время, в периоды максимального давления сна, когда вероятность развития такого локального сна наибольшая.
«И снится нам не рокот космодрома…»
– Все люди видят сны? И почему мы часто не помним увиденного во сне?
– Наука не имеет возможности объективно зарегистрировать сновидение, время его появления и тем более его содержание. С моей точки зрения, сновидения – своего рода легкая патология сна, не требующая вмешательства врачей, пока она, конечно, не доходит до каких-то вредных форм типа ночных кошмаров. Физиологического смысла в сновидениях нет никакого. То, что сновидения быстро забываются, еще один аргумент в пользу их бессмысленности и ненужности.
– Но сновидениям с давних времен придавалось огромное значение. К примеру, и по сей день западноафриканский народ ашанти воспринимает сны настолько серьезно, что мужчина, который видел в эротическом сне чужую жену, может подвергнуться уголовному преследованию. Как нужно относиться к увиденному во сне: не придавать значения или воспринимать как послание либо предупреждение, пытаясь разгадать и расшифровать?
– То, что кто-то увидел во сне жену другого мужчины, можно узнать исключительно по его собственному рассказу. Пусть не болтает лишнего – и его не будут преследовать. Пытаться расшифровывать сновидение тоже не стоит. Но наше знание о вероятном механизме возникновения сновидений подтверждает положение Фрейда, что в сновидениях отражаются наболевшие жизненные ситуации. Потому рассказы о сновидениях часто помогают врачам психоневрологам в поисках причин заболеваний пациентов. Это, пожалуй, единственная польза от сновидений.
– Почему одним снятся черно-белые сны, а другим – цветные?
– В коре мозга есть зрительные зоны, анализирующие цвет, а есть зрительные зоны, для которых цвет не имеет значения. Во время сна нейроны этих зон возбуждаются сигналами от разных внутренних органов и их активность не должна поступать в отделы сознания. Но иногда очень сильное возбуждение прорывается через барьер и попадает туда как шум, возбуждающий нейроны, связанные с ощущениями. Если приходят такие шумовые сигналы от цветовых зон, то они и расшифровываются как цветовые явления – и развитие событий в сновидениях пойдет по цепочкам цветовых ассоциаций. Аналогично прорвавшиеся сигналы от зон, не анализирующих цветовую информацию, запустят «черно-белые» ассоциации.
Если мы научимся правильно спать, то сможем жить хотя бы до 120-150 лет.
– Как можно объяснить, что многие открытия в области науки, литературы и искусства сделаны во сне? Так, Элиас Хоуи изобретение швейной машинки связывал с кошмарным сном, в котором он был атакован каннибалами, вооруженными копьями в форме швейной иглы, которую он впоследствии и изобрел. Нильс Бор во сне увидел структуру атома, Менделеев – свою знаменитую таблицу.
– Я слышал версию, в которой идея иглы с отверстием на конце приснилась Зингеру. Но картина в реальности была намного разнообразнее. Карл Вейзенталь еще 1755 году для своей швейной машины запатентовал иглу с двумя острыми концами и отверстием посередине. Позже Уолтер Хант создал свою версию машины, а Элиас Хоуи ее усовершенствовал. Так что все эти инженеры долго думали над своими проектами и мысленно приближались к реалистичному воплощению идей. Весьма вероятно, что случайно приснившаяся картина могла стать той каплей, которая привела к окончательному решению. Так и Нильс Бор, и Дмитрий Менделеев не вдруг увидели сон и заявили об открытии. Перед этим были десятилетия напряженной работы и интенсивного обдумывания этих проблем. Ну а случайный элемент сновидения мог подтолкнуть к последней точке на этом пути. Так случается не только во сне. И в состоянии бодрствования случайные явления могут подталкивать к великим открытиям.
– Здоровый и крепкий сон – это какой?
– Это здоровый и крепкий сон. Уже научно подтверждено, что важна не просто длительность сна в сутки, но и сочетание сна с определенной фазой суточного ритма. Для людей это темное время суток. Хорошо, когда можно просыпаться, когда выспался, а не по будильнику. Но это, к сожалению, редко получается. Еще важно следить за дыханием во сне. Сейчас очень распространено заболевание, связанное со снижением тонуса гортанной мускулатуры во время сна. Это приводит к тому, что периодически во время сна у людей перекрывается поток воздуха и останавливается дыхание. С оговорками можно считать храп первым шагом к появлению этого заболевания. За этим нужно следить и при первом подозрении обращаться к сомнологам. Остановки дыхания во сне провоцируют многие тяжелые расстройства в работе нашего организма. Вообще от того, насколько наш сон будет здоровым, зависит здоровье всего организма. Сон не терпит непочтительного отношения к себе.
Текст gorodw.by