Прочитайте еще раз утверждение: «Сон исходит из мозга, создается мозгом и служит ему». Не кажется ли вам это логическим парадоксом? В математике и логике существует понятие непредикативности, точнее, непредикативности определения, которое используется в случаях, когда определение объекта или явления включает (или требует наличия и участия в том или ином смысле) самого определяемого объекта или явления. Легко представить, что характеристики, используемые в настоящее время для определения сна – механистические и физиологические: отсутствие движения, сниженная реакция на стимуляцию и так далее, – напрямую связаны с мозговой активностью. Но довольно давно и хорошо известно, что сон ассоциируется не только с процессами, которые происходят в мозге, но и с изменениями уровня гормонов, метаболического статуса и статуса иммунной системы, экспрессии генов не только в самом мозге, но и на «периферии» – это установленные факты, и приведенный их перечень далеко не полный. Однако, в отличие от нейрофизиологических проявлений сна, изменения нейроэндокринной, метаболической или иммунной систем менее доступны для непосредственного наблюдения и именно поэтому часто игнорируются. Тем не менее в лабораторных экспериментах лишение сна – основной использующийся для изучения сна подход – достигается с помощью манипуляций, которые направлены на стимулирование именно мозга, непосредственное или опосредованное. Опять же, эффективность лишения сна определяется с помощью прямого или косвенного отслеживания активности мозга, типа двигательной активности, или с помощью проверки способности «экспериментального субъекта» реагировать. Мы неслучайно напомнили выше об эпидемическом энцефалите Константина фон Экономо. Когда профессор изучал этот вопрос, классификации стадий сна и бодрствования не существовало; записывать электроэнцефалограмму человека еще не умели – Ханс Бергер[91] сделает первую запись только в 1924 году. Так почему за недугом в разговорной речи закрепилось название «сонная болезнь»? В какой степени наличие или отсутствие определенного поведения или типа активности мозга автоматически подразумевает наступление сна?
Начнем с поведения, к которому можно подойти с позиций теории бихевиоризма. В ее основе лежит философия науки человеческого поведения, заложенная Берресом Скиннером, влиятельным американским психологом XX века. По его словам, предметом исследования бихевиоризма выступает человеческое поведение, которое тонко реагирует на внешние влияния, в то время как роль ментальной (внутренней, духовной) активности отрицается или игнорируется. Обсуждая понятие «поведение», иногда прибегают к так называемому «тесту мертвеца», построенному на понятном каждому явлении: то, на что способен мертвец, не является поведением[92]. Когда мы рассматриваем сон и его поведенческие проявления, какая совокупность действий приходит в голову в первую очередь? Конечно, неподвижность. И эта самая яркая характеристика сна немедленно разбивается о строгие рамки определения поведения, которые используются радикальными бихевиористами. Конечно, можно возразить, что мертвеца невозможно разбудить, в отличие от спящего организма, и отсутствие движения не говорит ничего о его состоянии. Но, может быть, для определения сна все-таки стóит принимать во внимание и «внутренние события»?
Сонная болезнь в таком случае – скорее торпидное или заторможенное состояние, она характеризуется неспособностью пациента произвольно двигаться, в отличие от сна, как мы его обычно переживаем. Оливер Сакс[93] в своей многократно изданной знаменитой книге «Пробуждение»[94] описывает свой опыт лечения пациентов, переживших летаргический энцефалит. Пройдя курс леводопы[95], большинство пациентов «пробуждалось» из «сна», который часто длился долгие годы и даже десятилетия; выздоравливающие могли снова двигаться, говорить и в некоторых случаях возвращались к полноценной жизни. Часто оказывалось, что они находились в полном сознании все эти годы, но просто не могли или не хотели двигаться, а их представление о времени и пространстве отличалось от привычного здоровым людям. Например, удивительная причина неподвижности, которую объяснила одна из пациенток, заключалась в том, что ей – в ее воображении – просто не хватало места для движения.
Сакс описывает удивительный случай, когда два пациента, соседи по палате, провели в полной неподвижности и совершенно без каких-либо попыток к общению и взаимодействию около двадцати лет, а в один день, к крайнему изумлению персонала больницы, они устроили потасовку.
В этот момент они выглядели совершенно нормальными людьми, если, конечно, драку можно считать нормальным человеческим поведением. Дерущихся разняли и усадили в кресла, и те успокоились и снова застыли в неподвижности на следующие пятнадцать лет. Интересно, что у пациентов, у которых смогли записать ЭЭГ, обнаружили характерное замедление волн мозга, в некотором роде напоминающее нормальный физиологический сон. Однако с «пробуждением», то есть началом движения, их мозговая активность «оживала» и сменялась паттернами, которые принято наблюдать во время бодрствования, например наличием так называемого альфа-ритма, соответствующего частотам в 10–12 Герц.
Отцом электроэнцефалографии принято считать вышеупомянутого Ханса Бергера – немецкого психиатра, имя которого, помимо вклада в развитие науки, связывают с коллаборационизмом с Третьим рейхом. В первой четверти XX века Бергеру удалось получить записи электроэнцефалограммы мозга человека: он задокументировал альфа-ритм в бодрствующем состоянии с закрытыми глазами, который исчезал и сменялся более активным паттерном, когда глаза открывались. Регистрация этих сигналов стала убедительной демонстрацией электрической активности мозга и, что очень важно, показала зависимость мозговой активности от состояния, в котором находится человек. Другим известным ученым, который внес вклад в описание характерных для сна паттернов ЭЭГ, таких как К-комплексы и сонные веретена, стал Альфред Ли Лумис. Американский ученый, адвокат, банкир, Лумис был всесторонне образованным человеком, полиматом[96]; в 1942–1946 годы он участвовал в известной американской программе по разработке ядерного оружия «Манхэттенский проект». Примерно в то же время, в конце 30-х годов прошлого века, Лумис опубликовал несколько статей, касающихся ритмов мозга во сне.
Современная классификация стадий сна началась именно с описаний Бергера и Лумиса и их интерпретации полученных записей ЭЭГ, затем и других электрографических сигналов, таких как мышечная активность, сердечный ритм и движения глаз. Сон начинается с самой поверхностной стадии, когда фиксируемые ЭЭГ колебания замедляются, их быстрый ритм сменяется так называемыми тэта-волнами (тэта-ритм, приблизительно четыре – восемь колебаний в секунду). Если разбудить в эту фазу сна, то заснувший, скорее всего, будет отрицать, что вообще спал. Затем наступает вторая стадия сна, когда ЭЭГ характеризуется появлением К-комплексов, которые представляют собой высокоамплитудные медленные волны. Они наблюдаются произвольно, легко могут быть вызваны звуковыми стимулами и раздражителями других сенсорных модальностей, например тактильными или световыми. К-комплексы перемежаются с другим типом активности, который называется «сонные веретена». Каждое сонное веретено представляет собой вспышку активности, состоящую из нескольких последовательных волн на частоте около 10–15 Герц (или 10–15 колебаний в секунду), и в течение каждой такой вспышки, длящейся одну-две секунды, амплитуда волн нарастает и затем убывает, что визуально и напоминает веретено, упомянутое в названии ритма. Далее сон углубляется, сменяется более-менее постоянным паттерном медленной активности, в своей крайней форме напоминающей ритмы мозга под наркозом или даже в коме. Медленные волны глубоких фаз сна не стереотипны, а удивительно разнообразны, крайне чувствительны к сенсорным раздражениям и динамичны в пространстве и времени, а также имеют свойства «блуждающих волн»!
Эксперименты, в которых испытуемые спали со множеством (до 256) электродов на голове, обнаружили, что каждая волна начинается в определенной точке мозга и оттуда распространяется по своей уникальной траектории. В некотором роде активность мозга во сне можно сравнить с оркестром (действительно было сделано много попыток переложить ритмы мозга на музыку). Интересный момент заключается также в том, что волнами сна можно с удивительной легкостью манипулировать, например усиливать с помощью стимуляции на определенной их фазе или, наоборот, препятствовать их появлению и развитию. Исследования в этой области приобрели невиданную популярность в последние годы, и количество патентов на изобретение девайсов, «улучшающих» сон с помощью стимуляции медленных волн, возрастает чуть ли не по дням.
Что же отвечает за возникновение радикальных изменений активности мозга при засыпании и, в конечном счете, – за переходы из сна в бодрствование и обратно? Мы засыпаем, а затем просыпаемся и снова засыпаем десятки тысяч раз в течение всей жизни, и обычно это происходит вполне естественно и непринужденно. Что же заставляет мозг так регулярно – как часы – и практически в мгновение ока переключать нас из одного состояния в радикально другое?
Наблюдения фон Экономо за пациентами в последние дни их жизни, а также изучение их мозга и характерных неврологических нарушений позволили предположить, что центр сна может быть локализован в области гипоталамуса – структуры мозга, также вовлеченной во многие другие гомеостатические функции, включая гормональный баланс, мотивацию и поддержание постоянной температуры тела. Голландский ученый, ведущий мировой авторитет в области анатомии мозга, один из основоположников современной нейробиологии Валле Наута в начале своей научной карьеры довольно критично замечал: «Решающая роль нервной системы в регуляции сна и бодрствования высших животных в настоящее время широко признана». Однако сам фон Экономо обращал внимание на то, что явление сна нельзя объяснить простым функциональным изменением центральной нервной системы… «Это действительно важный факт: функция сна не характерна только для высших животных, она также наблюдается у организмов, которые не обладают центральной нервной системой, и сон даже можно обнаружить у некоторых растительных организмов. Поэтому невозможно приписать эту загадочную функцию какому-либо особому органу», – писал Наута. Логические выводы не остановили ученого, и он провел ряд экспериментов на лабораторных крысах, у которых сон и бодрствование изучали после систематического разрушения разных областей гипоталамуса. В целом эксперименты на крысах Науты подтвердили наблюдения фон Экономо на пациентах и позволили заключить, что гипоталамус содержит нейроны, которые играют важную, если не первостепенную, роль в возникновении сна. Стоит упомянуть, впрочем, что у крыс после экспериментов Науты также развивались некоторые физиологические нарушения: они прекращали самостоятельно употреблять пищу, их температура тела падала, и в итоге они умирали. «Слишком сложное явление, чтобы быть локализованным в одном месте», – как писал фон Экономо.