Противоречия и новые данные

Тайна сна

В 70-е годы 20-го века моноаминовая теория послужила сильнейшим стимулом для изучения сна и позволила расположить огромное количество различных экспериментальных данных в логической последовательности. С другой стороны, работы последующего десятилетия выявили определенные противоречия в постулатах этой теории, как они были исходно сформулированы. Например, в опытах на крысах было показано, что введение ингибитора синтеза серотонина РСРА вызывает только кратковременную бессонницу, несмотря на то что уровень серотонина в мозге долгое время остается сниженным. Очевидно, адаптивные механизмы в мозге делают возможным появление сна, несмотря на частичное разрушение серотониновой системы. Нам с Ирен Тоблер удалось показать, что хотя животные, которым ввели РСРА, спят очень мало, тем не менее после 24-часовой депривации сна они дают такой же процент глубокого медленного сна, как у контрольных животных. Эти данные подтверждают, что некий важный компонент в регуляции сна остается незатронутым, даже когда концентрация серотонина в мозге значительно снижается.

Как можно объяснить эти результаты? Эти противоречия моноаминовой теории (так же как и ряд других) могут быть отнесены на счет того факта, что передатчики, участвующие в регуляции сна, вовлечены также и в регуляцию других функций мозга. Это видно по поведению животных после введения РСРА: все они в добавление к бессоннице проявляют признаки повышенной чувствительности к боли и другим внешним воздействиям, так же как повышение агрессивности и сексуальности. Напрашивается вывод, что нарушение сна проистекает не от прямого воздействия на систему регуляции сна, но от изменений в других функциях мозга. Это вновь возвращает нас к вопросу принципиальной важности: можно ли изучать сон как изолированное явление, и не должны ли мы согласиться с вышеприведенным высказыванием Вальтера Гесса насчет того, что проблема сна "не может быть разрешена сама по себе, но только в ходе анализа целостной функциональной структуры всего организма".

Сомнения в отношении основных постулатов моноаминовой теории возникли также и в другой связи. Дело в том, что кроме "классических" передатчиков, с которыми эта теория имела дело (норадреналин, серотонин, ацетилхолин и так далее), были открыты новые вещества со сходными функциями, но совершенно иной природы. В настоящее время в мозге обнаружено присутствие нескольких десятков пептидов (строительных блоков белковых молекул), некоторые из которых играют ту же роль, что и передатчики. Недавно обнаружены нервные клетки, в которых "классический" передатчик присутствует в комбинации с пептидом. Это открытие противоречит давно установленному принципу в науке о мозге, гласящему, что только один тип передатчика может присутствовать в данном синапсе. Раз это больше не так, то относительно простые "карты" мозга, основанные на распространении моноаминов, становятся исключительно запутанными и сложными, а в результате прежние представления о функциональной основе мозга заходят в тупик. Как будет видно из следующей главы, постепенно накапливаются свидетельства того, что определенные пептиды могут играть центральную роль и в регуляции сна.

История исследований сна показывает, что не только новые идеи, но также разработка и внедрение новых методов приводят к новым открытиям. Регистрация электрических сигналов была одним из наиболее важных новых методов в экспериментальных исследованиях сна и других областях нейробиологии для изучения связи между функциями мозга и поведением. Намного более трудная задача - суметь постоянно регистрировать химические изменения в мозге, поскольку обычно для химического анализа требуется удалить часть ткани из мозга. Однако такие процедуры не могут выявить динамику процесса, а только дать "моментальный снимок" в какой-то одной его точке. Раймонд Чеспулио, ученый из Лионского университета, впервые применил в исследовании сна новый метод электрохимической регистрации. Специальные тонкие электроды постоянно вживляются в определенные области мозга, где с их помощью можно зарегистрировать локальную концентрацию нейропередатчиков у спящего и бодрствующего животного. Эта методика может продвинуть нас еще на шаг вперед к возможности записать "химическую электроэнцефалограмму", то есть к постоянной регистрации естественной динамики химических процессов в мозге и изучению их взаимосвязи с циклом "сон-бодрствование". Можно надеяться, что новые методы послужат основой для принципиально нового подхода к изучению химической регуляции сна.

Открытие сложной химической организации мозга подтолкнуло многих исследователей к осознанию важности фундаментальных физиологических законов. Так, сон все более рассматривается как биологический процесс, подчиняющийся определенным правилам. Эти правила необходимо изучать, даже если детали механизмов, лежащих в их основе, не вполне ясны. При изучении процессов, вовлеченных в регуляцию сна, исключительно полезным инструментом служит депривация сна. Этот подход породил несколько теоретических моделей, которые будут рассматриваться в последней главе. Однако, кроме этих физиологических подходов к проблеме, существует одна старая химическая теория, возникшая еще в начале 20-го века, интерес к которой вновь пробудился в последние годы. Эта теория рассматривает вопрос об эндогенных веществах сна (то есть тех, которые возникают естественным путем внутри самого организма) и послужит темой следующей главы.

Александр А. Борбели, 1989 год