Наука о сне. Кто познает тайну сна – познает тайну мозга!

Цикл бодрствование — сон

Вот три принципиальных механизма этого цикла в порядке их появления на эволюционной сцене:

— циркадианные часы отвечают за временну́ю структуру цикла. Это внутренние суточные часы, укладывающиеся в период чуть менее[22] 24 часов;

— реактивный гомеостаз — мы знаем по опыту, что если не спать всю ночь, то сон, следующий за таким 36-часовым бодрствованием (день, ночь и еще один день), будет и более продолжительным, и более глубоким. Существует, следовательно, механизм реактивного гомеостаза, который изменяет количество и качество сна в зависимости от продолжительности предшествующего бодрствования;

— и наконец, ультрадианный ритмоводитель — ночной сон прерывается каждые 90 минут двадцатью минутами (в среднем) парадоксального сна (или сновидений). Следовательно, существует ультрадианный ритмоводитель, отвечающий как за онейрические картины, так и за мышечную атонию (или катаплексию) парадоксального сна.

Циркадианные часы и возникновение предиктивного гомеостаза

Когда три с половиной миллиарда лет назад в первичном океане зародилась жизнь (прокариоты), возник механизм «интернализации (усвоения) космического времени». Наряду со случайными изменениями внешней среды, на которые должны были реагировать первые клетки, существовали и периодические, предсказуемые изменения, вызываемые вращением Земли вокруг своей оси и ее обращением вокруг Солнца.

На фоне этих периодических изменений естественный отбор сформировал механизмы, позволяющие предвидеть время, наиболее подходящее для фотосинтеза (когда солнце в зените), чтобы заранее запустить процесс синтеза определенных белков. Такая «интернализация космического времени», возникшая у одноклеточных существ, ответственна за предиктивный (опережающий) гомеостаз, играющий значительную роль и в нашей жизни. Так, именно к трем часам утра, когда у человека самая низкая температура тела, запускается целый каскад процессов синтеза и высвобождения CRH (кортиколиберина) и АСТН (кортикотропного гормона). Благодаря такому опережению по утрам у нас в крови повышен уровень глюкокортикоидов, что позволяет противостоять различным жизненным вызовам и опасностям (найти женщину, убить врага!).

У прокариот (одноклеточных организмов, не имеющих ядра) этот предиктивный гомеостаз определяется совершенно неизвестным механизмом. У человека же он управляется супрахиазматическими ядрами. Этот гипотетический master clock (главный ритмоводитель) отвечает за временно́е управление циклом бодрствование-сон, ритмом температуры тела и многими другими физиологическими переменными. Такие эндогенные (внутренние) биологические часы имеют свободно текущий период чуть меньше[23] 24 часов (циркадианный цикл). Часы синхронизуются фотонами, возбуждающими особые клетки сетчатки глаза. И именно супрахиазматические ядра, получая сигналы от зрительной системы, задают отсчет времени нашему мозгу и другим «часам» нашего организма, передавая далее команды шишковидной железе (эпифизу) на секрецию мелатонина.

Реактивный гомеостаз

Диалектическое взаимоотношение между активностью и покоем (реактивный гомеостаз), появилось, видимо, только у многоклеточных. Зачатки реактивного гомеостаза можно обнаружить у насекомых, например, у таракана (Periplaneta). Если заставить тараканов сохранять активность, потряхивая их в банке по окончании периода естественной ночной активности, то последующий дневной период покоя будет «компенсаторно» удлиняться. У рептилий этот гомеостатический механизм более совершенен, у них уже может быть измерена не только продолжительность, но и «интенсивность» сна. Наконец, реактивный гомеостаз у млекопитающих и человека легко измерить с помощью интегрального показателя медленных волн в ЭЭГ сна. Возможно, что «восходящая» фаза гомеостатического регулирования включается как раз в ходе бодрствования. Активность серотонинергических механизмов является мерой одновременно и длительности, и интенсивности бодрствования. «Нисходящая» же петля этой системы включает в себя некоторые ГАМКергические (ГАМК — γ-аминомасляная кислота, GABA) механизмы сна, а в случае отдачи сна, еще и системы, связанные с про-опиомеланокортином (POMC) или центральным пролактином.

Ультрадианный ритмоводитель парадоксального сна

Похоже, что он возник одновременно и у птиц, и у млекопитающих. Недавно он был обнаружен и у однопроходного яйцекладущего (ехидны) в Тасмании, у которого до последнего времени не был известен. Этот pacemaker (ритмоводитель), скорее всего, возник (около 70 миллионов лет назад) вместе с гомеотермией, то есть возможностью ускоренного метаболизма.

Этот водитель ритма расположен в ретикулярной формации моста. Его периодичность, как функция метаболизма, может также проявляться в гомеостатических процессах (отдаче парадоксального сна, возникающей после его инструментального или фармакологического подавления). И наконец, в норме он подчиняется циркадианной регуляции цикла бодрствование-сон.

Нарушением в работе этих новых биологических часов объясняется появление эпизодов парадоксального сна помимо сна — в ходе бодрствования (при нарколепсии).

На протяжении миллионов лет эти три механизма гармонично взаимно регулировались ритмом, задаваемом главным Zeitgeber (цайтгебером), «задатчиком ритма» — Солнцем.

Однако эта гармония стала разрушаться в 1879 году с изобретением Эдисоном лампы накаливания. В дальнейшем наша индустриальная цивилизация еще больше отдалилась от солнечного ритма, придумав дневную и ночную работу (сменную), а с 1962 года трансмеридианные перелеты еще больше десинхронизировали наши внутренние часы.

Нарушения цикла бодрствование-сон, таким образом, могут рассматриваться с различных точек зрения, либо как относящиеся к пре- или пост-эдисоновой эре (последние иногда называют болезнями Эдисона), либо связанными с тремя выше рассмотренными важнейшими механизмами.

Нарушения цикла бодрствование-сон

Инсомнии