Все эти и другие подобные факты выявили неудовлетворительность традиционных представлений о природе сна, и, как указывают Вязовский и Карлин, некоторые исследователи даже заговорили о сне как «явлении без функции» или «ошибке эволюции». Как пишут Вязовский и Карлин, мысль об «эволюционном преимуществе» периодов сна самих по себе неоднократно высказывалась разными авторами. Однако все они обычно связывали эти преимущества главным образом с экономией энергии или ее перераспределением (energy allocation) во время сна. Александр Борбели, который неоднократно цитируется на страницах книги, ссылаясь на свою раннюю работу, в которой он впервые применил термин inactivity sleep, писал в 2016 году: «Этот тип сна обеспечивает неподвижность животного во время определенных интервалов 24-часового цикла, тем самым сводя к минимуму расход энергии и, возможно, снижая риск нападения хищников. Три десятилетия спустя мы подчеркиваем метаболические преимущества неактивности».
Как пишут Вязовский и Карлин, понятие «адаптивного бездействия» (adaptive inactivity) в отношении сна наиболее последовательно применил американский сомнолог Джером М. Сигел, которого они также неоднократно цитируют. Эта идея была далее разработана в нашей совместной работе с Юрием Валентиновичем Панчиным, доктором биологических наук, заведующим лабораторией в Институте проблем передачи информации им. А. А. Харкевича РАН, опубликованной в 2021 году. В соответствии с этой гипотезой естественный сон входит в группу «адаптивного бездействия», в составе которой столь разные физиологически, но имеющие сходную эволюционную «цель» виды поведения, как гибернация (глубокая зимняя спячка), торпор (поверхностная спячка, как у бурого медведя, например), танатоидные реакции (когда животное прикидывается мертвым), некоторые виды реакции замирания и т. п. С этой точки зрения, периодическое бездействие само по себе является эволюционным приобретением для животных и поддерживается естественным отбором. Вот почему, как справедливо отмечают авторы, оно зависит от поведенческих факторов и факторов окружающей среды и может широко варьировать – от полного отсутствия до значительных величин. Если сон является адаптивным фактором, но не выполняет какую-то неизвестную («тайную») витальную функцию, то с эволюционной точки зрения неспящие животные будут устранены естественным отбором не потому, что они умирают от отсутствия сна, а потому, что дополнительное время бодрствования делает их более уязвимыми в дикой природе. Если предположить, что такая стратегия «жизни без суеты» является адаптивной, поведение, подобное сну, могло возникать в эволюции разных групп организмов независимо и неоднократно. Такой подход к проблеме сна в корне противоречит сформулированной А. Хобсоном идее «Сон исходит из мозга, создается мозгом и служит ему» и приближается, хотя и не совпадает, с подходом И. Н. Пигарёва, о чем также обстоятельно рассказывается в книге.
Но возникает вопрос: зачем нужно выключать сенсорные системы во сне – ведь это же крайне опасно для животного? Зачем обязательно спать – ведь можно просто полежать! Почему спокойное бодрствование не может заменить сон? Дело в том, что поведение в состоянии бодрствования контролируется различными сенсорными стимулами и реализуется завершением определенных двигательных реакций. Как справедливо пишут Вязовский и Карлин, импульсы, поступающие в головной мозг в состоянии покоя от экстеро- и интерорецепторов (в особенности от проприорецепторов), будут вмешиваться в этот процесс, препятствуя его протеканию. Попробуйте-ка полежать несколько часов неподвижно без сна! Получилось? То-то же… Эволюционно адаптивное периодическое бездействие (неактивность) требует радикальной перестройки существующих рефлексов бодрствования. Сон, возможно, наиболее простое эволюционное новоприобретение для достижения этой адаптации.
Ранние эксперименты на кошках Льва Мухаметова и Джакомо Риццолатти (1968–1970 годы) убедительно показали, что тот самый режим «пачка-пауза», о котором подробно пишут Вязовский и Карлин, в который переходят нейроны коры мозга и таламуса в медленном сне, то есть «хоровое» чередование предельно-длительного торможения и «экзальтации» – вспышек максимальной активности, наименее пригоден для приема, переработки и передачи сигналов. Л. М. Мухаметов и Дж. Риццолатти пришли к выводу, что такой режим, скорее всего, выполняет задачу функциональной изоляции коры, ее выключения из работы и перевода в режим «холостого хода». Помню, какое впечатление произвело выступление Льва Мухарамовича на Всесоюзном съезде физиологов в Тбилиси в далеком 1985 году. Только-только физиологи с трудом восприняли сенсационные новые данные об активности головного мозга во сне, и вот человек из передовой европейской научной школы возвращает нас своими экспериментами в, казалось бы, уже навсегда отброшенные идеи о «разлитом корковом торможении»!
В дальнейшем, однако, оба этих необычайно талантливых исследователя сменили объект и область своих научных интересов: Лев Мухарамович занялся изучением сна морских млекопитающих и сделал в этой области ряд замечательных открытий, о чем упоминается в книге Вязовского и Карлин, а Риццолатти прославился открытием в мозге обезьян так называемых зеркальных нейронов и даже выдвигался на Нобелевскую премию. В итоге эти ранние опыты и их интерпретация были полностью забыты. А ведь из них следует принципиальной важности вывод: нейрофизиологическая «цель» сна состоит, скорее всего, не в «переработке информации, полученной в предшествующем бодрствовании», а именно в радикальной перестройке всех рефлексов бодрствования для нормального протекания периодов адаптивной неактивности – сна.
Можно предположить, что биологическая роль сна эволюционно усилилась за счет синхронизации и связи некоторых физиологических функций (в первую очередь тех, которые не связаны с обязательным вовлечением центральной нервной системы: обменных, эндокринных, иммунных и т. п.) с периодами сна и бодрствования; аналогично циркадианному циклу, который регулирует различные физиологические параметры, такие как секреция гормонов и температура «сердцевины» тела, в соответствии с суточными ритмами. Вязовский и Карлин подробно пишут о том, как все процессы в организме животного и человека подчинены этой ритмике; ее нарушение вызывает десинхроноз со всеми его хорошо изученными последствиями и резко снижает выживаемость особи в дикой природе. В то же время, например, хомячки с экспериментально разрушенными супрахиазмальными ядрами прекрасно выживают в условиях вивария, питаются и размножаются. Все физиологические функции у них протекают нормально, но хаотично распределены во времени. Аналогичным образом между сном и жизненными процессами, которые во время него происходят, имеется жесткая временнáя, но не причинно-следственная связь.
Некоторые результаты исследований сна животных, о которых упоминают Вязовский и Карлин, ранее казавшиеся необъяснимыми (например, такие: отсутствие быстрого сна у дельфинов; организация сна у ушастых тюленей, которая меняется радикальным образом в зависимости от того, спит животное в воде или на суше; сокращение суточной продолжительности сна до 40 минут у птиц при многодневных «беспосадочных» полетах – без последующей «отдачи» при возвращении в гнездо), похоже, хорошо «укладываются» в рамки предлагаемого в их книге «надорганизменного», «популяционного» подхода к пониманию функции сна.
Такой подход логически приводит к некоторым интересным следствиям. Во-первых, биологическую роль сна можно понять, только изучая сон у животных в дикой природе. У человека, домашних и лабораторных животных, в условиях зоопарка – обнаружить ее невозможно. Нарушения сна разрушительны для организма из-за того, что при этом нарушаются важнейшие для организма процессы, происходящие во сне, но не из-за расстройства самого сна. Для проверки этого предположения можно, например, предложить такой эксперимент: в естественной (или полуестественной) среде, где есть не только мыши, но и кошки, есть смены дня и ночи, погоды и времен года, пищи то вдоволь, то ее нет совсем, и т. д. и т. п., находятся две колонии мышей; в одной – контрольные, в другой – генетически модифицированные, с минимальной продолжительностью сна. Если гипотеза верна, то колония контрольных мышей будет сохранять стабильность на протяжении по крайней мере нескольких лет, а колония мутантов – постепенно деградировать. Тщательное изучение этих колоний современными методами позволит пролить свет на эволюционную роль сна.
Другое следствие касается сна человека. На протяжении многих десятилетий сомнологи на вопрос об оптимизации сна, сокращении его продолжительности и т. п. отвечали отрицательно, ссылаясь на важнейшие жизненные процессы, происходящие во время сна, и тяжелые последствия его депривации. Однако если приведенные выше рассуждения верны, то теоретически возможно подавление систем генерации сна (по крайней мере до определенных пределов) путем фармакологического воздействия – без когнитивных нарушений и вреда для здоровья.
В популярной литературе часто встречаются выражения «тайна сна», «загадка сна»… Но, быть может, «ларчик открывается просто»? Торможение экстеро- и интероцептивных систем, которое всегда воспринималось как средство, необходимое для выполнения сном своей неизвестной целевой функции, на самом деле, возможно, и является его (сна) единственной «тайной» целью.
Владимир Ковальзон,
доктор биологических наук,
главный научный сотрудник Института проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова Российской академии наук,
руководитель секции сомнологии Физиологического общества им. И. П. Павлова,
председатель правления Национального сомнологического общества
Приложение 1Аннотированный указатель некоторых научных терминов, которые используются в книге
Все научные термины, которые встречаются в книге, объяснены в тексте. Здесь приведен глоссарий лишь некоторых нетривиальных понятий, которые читателю могут быть полезны или интересны. Составлен по принципу последовательности первого появления термина в тексте книги. Источники – научная, медицинская, психологическая, философская и другая справочная литература.