Читать книгу Сон – жизнь в двух мирах - Вадим Константинович Юрин - Страница 7

Минули сотни лет, пока человечеству удалось хотя бы частично разгадать загадку и определить, что именно в организме восстанавливается во время сна и почему сон так необходим для жизни.

Михаил Полуэктов, сомнолог.

Попытки разобраться тем, что такое сон и что происходит с организмом, пока мы спим, предпринимались учеными с XIX века. Долгое время считалось, что сон нужен для отдыха мозга. Эту точку зрения оставили очень быстро после того, как научились регистрировать активность нейронов коры головного мозга во сне и в бодрствовании. Было показано, что нейроны мозга во время сна не только не отдыхают, а, наоборот, начинают работать гораздо более активно, чем это они делали в бодрствовании.

Нейроны – это клетки головного мозга, которые формируют сложные электрические импульсы и контролируют деятельность всего организма. Днем они анализируют сигналы, которые мы получаем с помощью органов чувств: слуха, зрения, обоняния, вкуса и осязания. Но чем они заняты ночью? Этот вопрос ставил исследователей сна в тупик. Мы закрываем глаза, и изображения перестают поступать. Мы выбираем тихое и комфортное место, и нас не беспокоят громкие звуки. Так почему же периодически наступает такая непонятная активность?

На сегодняшний день существует множество теорий, объясняющих, чем занят наш мозг во время сна. Первой была сформулирована сосудистая (циркулярная) теория сна. Её сторонники связывали сон с изменением кровотока в мозге. Одни считали, что происходит отток крови, другие полагали приток крови к головному мозгу, но в дальнейшем выяснилось, что во время сна вообще происходят колебания кровенаполнения сосудов мозга, и это не основная причина.

Первые гуморальные (химические) теории сна объясняли наступление сна за счет веществ, накапливающихся в организме во время бодрствования: углекислого газа, молочной кислоты, холестерина или токсических веществ (продуктов обмена). Выяснилось, что в мозговой ткани долго не спавших животных изменялась форма ядер и мембрана клеток была изъедена. Создавалось впечатление, что мозговая ткань была поражена каким-то ядом. В результате возникло понятие «сонный яд» или гипнотоксин.

Доказательством этой теории служил эксперимент, при котором бодрствующей собаке переливали кровь животного, лишенного сна в течение суток. Животное-реципиент немедленно засыпало. Но гуморальные факторы не могут рассматриваться как абсолютная причина возникновения сна.

Сегодня ученым известно многое о процессах, происходящих во время сна, но главный вопрос о природе и назначении сна остается открытым. Предположений было выдвинуто много, все они аргументированы с той или иной стороны.

Рефлекторная теория. Сон – результат торможения коры головного мозга, связанный со снижением числа импульсов, идущих от рецепторов и афферентации (пассивный сон) и торможением вслед за продолжительным возбуждением (активный сон).

Биохимическая теория. Она основывается на изменениях уровня биологически активных веществ – серотонина, норадреналина и пептидов.

Биоритмологическая теория. Согласно этой теории цикл сон – бодрствование отражает циркадианные (околосуточные) ритмы человека и животных.

В дальнейшем появились центральные теории сна. Возникло мнение, что в головном мозге существуют центры сна, и сон наступает в результате возбуждения этих центров (активные теории). Другие считают, что сон возникает в связи с прекращением сигналов, потоков информации к коре головного мозга и тогда наступает сон (пассивные теории).

Сон восстанавливает определённый тип клеток головного мозга, то есть наращивается производство клеток, которые создают защитный материал, известный как миелин (миелин образует оболочку нервных волокон, изолируя их от внешних воздействий). Нехватка миелина развивает склероз. Доктор Киара Сирелли и её коллеги из университета Висконсина обнаружили, что скорость производства миелина удваивается во время сна.

Некоторые ученые считают, что сон нужен для отдыха органов чувств, которые не могут бесконечно воспринимать стимулы внешней среды; для перевода оперативной памяти в постоянную и наоборот, то есть избавление от ненужных сведений на основе полученного опыта и так далее.

Одни учёные думают, что во время сна мозг обрабатывает и сортирует информацию, накопленную во время бодрствования. Другие полагают, что именно во сне мозг принимает решения к которым не смог прийти во время бодрствования.

Некоторые биологи высказывают гипотезу, что во время сна организм «переписывает» сведения из кратковременной памяти в долговременную. Врач-сомнолог Сергей Ярош считает, что организм во сне обрабатывает накопленную за день информацию и заряжается энергией.

Израильские молекулярные биологи под руководством Лиора Аппельбаума выяснили, что во сне клетки мозга занимаются починкой собственной ДНК. Дело в том, что интенсивная активность нейронов в течение дня ведет к накоплению разрывов и других деформаций в их ДНК. Аппельбаум объясняет: «Это как ремонт ям на дороге. Дорожное полотно неизбежно изнашивается, когда по нему едут машины, особенно в час пик. Чинить ямы рациональнее всего ночью, когда движение не такое плотное». Исследование Аппельбаума показало, что во время бодрствования хромосомы в нейронах почти не двигаются и остаются в частично «свернутом» состоянии. Во сне же хромосомы «расплетаются», раскрывая нити ДНК: запускается процесс починки.

Также полагают, что время глубокого сна активизируется специальная глимфатическая система очистки центральной нервной системы. По аналогии с лимфатической системой организма, глимфатическая система представляет собой «мусороуборочный» механизм для ЦНС. Она состоит из сети микроскопических каналов между нейронами, по которым циркулирует спинномозговая жидкость. Ее задача – выводить накопившиеся за день токсины. Нарушения в работе глимфатической системы приводят к скоплению «отходов» в мозге.

Доктор биологических наук Иван Пигарев выдвинул «висцеральную теорию», согласно которой в период сна мозг занят обработкой не сигналов, поступающих из внешних сенсорных каналов (зрения, обоняния, осязания, слуха), а сигналов, идущих из внутренних органов. Иначе говоря, нам необходимо перейти в режим сна и дать возможность мозгу разобраться с накопившимися вопросами. Если это своевременно не сделать, то могут начать возникать различные патологии.

Отдельно рассматривался быстрый сон. Во время парадоксального сна клетки мозга чрезвычайно активны, но информация от органов чувств к ним не поступает и не подается на мышечную систему. В этом и заключается парадоксальность такого состояния.

Согласно гипотезе М. Жувье, в парадоксальном сне, в нейрологическую память передается наследственная, генетическая информация, имеющая отношение к организации целостного поведения. Подтверждением таких психических процессов служит появление в парадоксальном сне эмоционально окрашенных сновидений у человека.

Есть гипотеза «поисковой активности», автором которой был психофизиолог Вадим Ротенберг. Эта гипотеза рассматривала БДГ-сон, как способ мозга найти решение проблем, которые человек не может решить наяву. Также существовала гипотеза, согласно которой назначение быстрого сна состоит в том, чтобы периодически стимулировать работу головного мозга.

Некоторые ученые считают, что быстрый сон – адапционный механизм, компенсирующий поступающий в мозг информационный поток. Поэтому сны детей отличаются эмоциональностью, а взрослые люди получают сведений и впечатлений гораздо меньше, и соответственно быстрый сон у них намного короче.

В 2013 году была опубликована сенсационная статья о том, что группа ученых, работающих в США, обнаружила совершенно необычное явление, связанное со сном. Оказалось, что в мозге существует дренажная система, которая открывается во время длительного сна и способствует вымыванию вредных веществ, накапливающихся во время бодрствования.

Сегодня самая популярная научная концепция предполагает, что сон – бессознательное состояние, при котором мозг занят анализом и сортировкой впечатлений и воспоминаний. Однако исследователи до сих пор не знают, как различается работа мозга у бодрствующего и спящего, – остается ли человек самим собой, сохраняет ли связь с реальностью или полностью переходит в мир грёз.

В настоящее время известно, что в целом сон играет важную роль в процессе метаболизма, восстанавливает иммунитет и нервную систему, помогает обрабатывать и усваивать информацию, усиливает приток жидкости к мозгу, выводит токсины, но основная причина почему все живые существа, начиная с медуз и заканчивая человеком, нуждаются во сне, до сих пор неясна.

Сон остается биологической загадкой, не поддающейся ни генетическим исследованиям, ни молекулярной биологии, ни цифровым технологиям.