В издательстве «Бомбора» вышла книга «Сон под микроскопом. Что происходит с нами и мозгом во время сна». Авторы — профессор Оксфордского Университета Владислав Вязовский и журналистка Марина Карлин. Книга базируется на исследованиях и истории сна и отвечает на фундаментальные вопросы о том, зачем нам нужен сон и как улучшить его качество.

Публикуем отрывок, который затрагивает историю открытия фаз сна, объясняет явление апноэ и пользу явления резкого пробуждения.

В 30-х годах прошлого столетия ученые Чикагского университета, среди которых был незаурядный интеллектуал, известный исследованиями нервной системы Ральф Джерард, проводили эксперименты по определению порога пробуждения во время ночного сна. В опубликованной в 1937 году статье под названием «Потенциалы мозга во время сна» было отмечено, что в течение ночного (и дневного) сна происходят периодические переходы от стадии более глубокого к более поверхностному — «циклические качели». Эти результаты особенного интереса в научном мире тогда не вызвали, и только спустя три десятилетия явление неоднородности сна было окончательно подтверждено.

Разделение сна на фазы — это только один пример сложности понимания загадочного процесса сна. Сегодняшний научный интерес проявляется в наблюдении за эволюционной динамикой сна во времени и пространстве. Термин «пространство» мы используем в контексте вовлечения разных областей мозга в течение развития сна. Временной аспект более понятен, он подразумевает мониторинг сна в течение ночи: от быстро происходящих процессов, таких как ритмы ЭЭГ, до постепенной, медленной динамики смены состояний, наблюдаемой в течение нескольких часов. С появлением метода, названного полисомнографией, который и сегодня активно используют в медицинской практике, наблюдать эти явления стало проще.

Два американских ученых, Натаниэль Клейтман, родившийся в 1895 в Кишиневе — тогда еще Российской империи, — и сын еврейских иммигрантов из Самары Евгений (Юджин) Азеринский, считаются одними из ключевых фигур в истории науки о сне. В конце 1940-х — начале 1950-х годов Азеринский, поступивший к уже известному метру профессору Клейтману в Чикагский университет, был вынужден заниматься сном — предметом клейтмановского интереса, — а точнее, наблюдать за работой аппарата, записывающего электроэнцефалограмму и другие виды активности спящих в лаборатории участников исследования: тонус мышц и движение глаз, например. Как-то Азеринский заметил, что в течение ночи глаза испытуемых начинают двигаться с определенной периодичностью, даже когда люди пребывают в состоянии глубокого сна. Клейтман, удивившись заявлению аспиранта, пришел в лабораторию сам. Почему это случалось? Не отражает ли движение глаз во сне его интенсивность или глубину?

Понятие глубина сна требуется отдельного пояснения. Обычно, когда говорят о глубоком сне, подразумевают, что спящего трудно разбудить с помощью сенсорных стимулов. Этот факт отражает один из главных критериев определения сна: во время сна требуется более сильный или более значимый раздражитель, чтобы вызвать на него ответ. Можно сказать о повышающемся так называемом пороге реакции. Это интересное, но довольно трудное для определения явление. Казалось бы, ясно, что во время сна мы должны быть защищены от посторонних факторов, которые влияют на структуру сна, чтобы избегать нежелательных последствий. Но как именно это реализуется, до сих пор неизвестно.

Апноэ характеризуется периодическими задержками или затруднениями дыхания, когда блокируются дыхательные пути, и иногда на несколько десятков секунд дыхание может совсем прекратиться

Один из самых наглядных примеров негативного последствия нарушения сна — частые и повторяющиеся пробуждения пациентов, страдающих обструктивным апноэ во сне. Апноэ характеризуется периодическими задержками или затруднениями дыхания, когда блокируются дыхательные пути, и иногда на несколько десятков секунд дыхание может совсем прекратиться. Обычно такие задержки дыхания заканчиваются коротким пробуждением, которое позволяет получить глоток жизненно необходимого воздуха. Пациент часто не помнит о них, но на следующий день чувствует сонливость и другие нарушения тех функций, которые должны восстанавливаться во время сна.

Естественно, пробуждение в таких случаях — важный и адаптивный процесс. Нетрудно представить, что если бы пробуждения не происходило, то прекращение доставки кислорода к мозгу привело бы к необратимым нарушениям структуры и функции нейронов, что мозг себе позволить не может, и, насколько глубоким ни был бы сон, сигнал о необходимости его прерывания тем не менее генерируется и запускает механизмы выхода из сна как раз вовремя, до того как необратимые изменения уже наступили.

В этом заключается следующий важный критерий определения сна: способность к быстрому возвращению в бодрствующее состояние или, иными словами, обратимость состояния сна. Этим сон отличается от комы, анестезии или зимней спячки и других нормальных и патологических состояний, при которых возвращение к бодрствованию или невозможно, или требует времени или особенно сильной стимуляции. Наша способность пробуждаться свидетельствует о том, что парадоксальным образом мы не полностью отключены, отделены от окружающей среды во время сна, но мозг продолжает внимательно наблюдать за происходящим как во внутренней среде организма, так и во внешнем мире.

Подводя итог, можно сделать любопытное заключение: когда мы спим, мы не только остаемся «онлайн» и сохраняем способность реагировать на сильные раздражители, но и можем осуществлять довольно продвинутые когнитивные операции — извлекать смысл из раздражителей, включая их семантическое значение, например.