Происхождение сна

Тайна сна

Согласно современным представлениям, в отдаленные геологические эпохи появились одноклеточные организмы, от которых потом произошли многоклеточные формы жизни. Можно ли предположить, что аналогичное развитие - от простого к сложному - претерпел и физиологический сон? Лучший способ разобраться в этой проблеме - это не начинать с самой верхушки "генеалогического дерева" эволюции жизни на Земле, а взглянуть вначале на тот класс животных, которые "отпочковались" от общего ствола еще до млекопитающих.

Возьмем птиц. У них совершенно очевидны признаки не только поведенческого, но и физиологического сна с теми же рисунками электроэнцефалограммы, которые характерны для млекопитающих. Голубь, например, спит в среднем почти 10 часов в сутки; из них 40 минут он проводит в парадоксальном сне, но каждый эпизод парадоксального сна длится только несколько секунд. В парадоксальном сне голубь демонстрирует как типичный для этого состояния рисунок электроэнцефалограммы, так и быстрые движения глаз. Однако мышечное расслабление, сопровождающее парадоксальный сон у млекопитающих, у большинства птиц отсутствует. Только у гусей обнаружено почти полное исчезновение тонуса шейных мышц. Английский зоолог Деннис Лендрем опубликовал поведенческие наблюдения, из которых следует, что голубь во сне время от времени открывает глаза, вероятно чтобы обнаружить приближение хищника. Если голубь спит в стае, то он открывает глаза реже, что можно объяснить тем, что все члены стаи выполняют задачу наблюдения и предупреждения об опасности. Одна птица может предупредить всех других, и поэтому в стае каждая птица может спать более спокойным сном, чем поодиночке. Это явление называют коллективным сном.

Другая загадка связана с миграциями птиц. Во время перелетов некоторые виды летят над океанами по нескольку дней кряду и не имеют места для отдыха. Остается открытым вопрос: то ли они все это время вообще не спят, то ли они приспособились спать во время полета или парения? От ответа на этот вопрос зависит общий вывод о том, является ли сон жизненно необходимым для высокоорганизованных животных.

Класс пресмыкающихся считается эволюционным предшественником птиц. Американский исследователь сна Эдвард Таубер представил следующее описание поведенческого сна у хамелеонов: "...обычно перед заходом солнца животное неподвижно сидит на ветке, свернув хвост кольцом; однако можно видеть постоянные независимые сканирующие широкоамплитудные движения обоих глаз. В этом состоянии, непосредственно предшествующем поведенческому сну, ящерица не только не ловит насекомых, но даже не обращает внимания на тех сверчков, которые садятся ей прямо на тело. Голова и живот прижаты к ветке, а лапы с когтями свободно расставлены в отличие от бодрствования, когда они крепко схватывают ветку. Круглые веки закрыты, а глаза немного втянуты. Если его не будить, то животное обычно сохраняет эту позу до утра".

Из этого примера видно, что рептилии могут демонстрировать явные признаки поведенческого сна. Однако в тех немногих исследованиях, в которых записывали электрическую активность их мозга, полученные рисунки отличались от тех, которые характерны для птиц и зверей. Обычных стадий сна различить у пресмыкающихся невозможно. То же самое можно сказать про земноводных, к которым относятся лягушки и жабы. Так как амфибии длительное время бывают неподвижными даже во время очевидного бодрствования, то прямые наблюдения за поведением ничего не дают. Кроме того, трудно отличить сон от оцепенения - летаргии, в которую впадают холоднокровные (к которым относятся земноводные и пресмыкающиеся) при низких температурах.

Гораздо легче наблюдать поведенческий сон у рыб. Некоторые их виды подыскивают, как млекопитающие, подходящее место для сна и принимают характерную позу. В этом состоянии рыбы реагируют не на обычные внешние стимулы, а только на очень сильные. Интересная особенность у рыбы-попугая: перед сном она выделяет много слизи, формирует из нее особую оболочку и затем прячется внутри нее. Можно, наверное, заключить, что в том или ином виде сон присущ всем позвоночным.

Чтобы разобраться с более древними беспозвоночными, давайте опять возьмем конкретный пример. Аплизия - это моллюск, гигантская морская улитка; его изучал американский ученый Феликс Струмвассер. В аквариуме днем это животное плавает вокруг в поисках пищи. Вечером аплизия уплывает в угол и замирает, ночью можно заметить только спорадические движения головы и антенн. Утром с появлением света моллюск "просыпается" и начинает очередной период активности.

Другой пример беспозвоночного - это мотылек, который не может непрерывно порхать и периодически демонстрирует короткие фазы покоя. По мере чередования этих фаз требуются все более сильные стимулы для того, чтобы пробудить это животное. Кроме того, похоже, что имеется связь между принимаемой мотыльком позой и глубиной его сна. В самом глубоком сне он укладывает антенны на спину и закрывает их крыльями, и даже если прикоснуться к крыльям кисточкой, то мотылек не реагирует. Эти два примера показывают, что у беспозвоночных также имеются фазы неподвижности, похожие на сон.

Если проводить длительную регистрацию чередования фаз активности и покоя, то у большинства животных четко проявляется 24-часовая ритмика. Ритм покоя и активности у человека, крысы и мухи весьма схож, только активность наступает в разное время суток. Бобовые также демонстрируют явную 24-часовую периодичность по положению листьев. В дневные часы листья приподняты, а в темноте они опускаются. Как мы увидим далее, такая суточная ритмичность зависит не только от циклических изменений в окружающей среде, таких как чередование светлого и темного периода суток, называемых немецким термином zeitgebers - цайтгеберы (запускающие отсчет времени), но и от своего рода "внутренних часов" в организме. Мы больше не будем касаться проблемы двигательных реакций у растений; достаточно сказать, что имеется какая-то связь между суточными ритмами и сном. В мире животных процессы с суточной периодичностью встречаются на всех уровнях, включая простейшие одноклеточные формы жизни. Вполне справедливо предположение, что этот 24-часовой ритм "покоя-активности" является эволюционным предшественником цикла "сон-бодрствование". Внутрисуточные периоды покоя, возникающие в определенные фазы суточного ритма у простых организмов, могут соответствовать периодам сна у высших позвоночных. Мы еще будем рассматривать этот вопрос (сон как часть биологического ритма) в одной из последующих глав и увидим, что ритмический характер сна - особо важный аспект его регуляции.

Александр А. Борбели, 1989 год