Книга: Супергены. На что способна твоя ДНК?

Научное объяснение изменений

Неспособность науки объяснить ни механизмы, ни цели сна свелась к медицинской шутке: «Единственная хорошо изученная функция сна – лечение бессонницы». На сегодняшний день исследования сна сосредоточены главным образом на мозге, а не на геноме. Известно, что во время сна изменяется активность мозга, а необходимость быстрого сна, или фазы сновидений, открыли десятки лет назад. Также становится ясно, что нарушение нормального сна – это признак того, что происходит что-то еще. Например, люди, страдающие сильной депрессией, говорят, что первый признак наступающего обострения они видят в том, что больше не могут нормально засыпать. Если им удается вернуть нормальный ритм сна, обострение может даже не начаться.

Также ясно, что ритмы сна тоже разные для каждого человека. В терминологии ученых, исследующих сон, люди делятся на «жаворонков» (тех, кто просыпается рано) и «сов» (тех, кто просыпается поздно), чьи биоритмы определены пожизненно. Как устанавливаются эти ритмы, неизвестно, и их исследование в аспекте эпигенетики было бы весьма плодотворным, поскольку именно через эпигенетические метки жизненный опыт пересекается с генетической предрасположенностью. Известно, что нарушение естественного ритма сна оказывает множество последствий на организм в целом. Например, работники ночной смены никогда до конца не приспосабливаются к неестественному графику сна и бодрствования. Около 8,6 миллиона американцев работают в ночную смену или меняют дневную и ночную смены, что повышает риск сердечно-сосудистых заболеваний, диабета и ожирения. Поскольку те же условия связаны с воспалением, между ними может существовать тесная взаимосвязь.

Общество также может расплачиваться за то, что занятия в школах начинаются слишком рано. Учителя жалуются, что ученики в средних классах клюют носом и практически спят на первых двух уроках. Подросткам нужно спать дольше, чем взрослым, от 8 до 10 часов, но одно исследование показало, что лишь 15 % подростков удается поспать 8,5 или более часов за ночь. 40 % спят по 6 часов или даже меньше. Типичный для подростка ненормированный режим дня и позднее засыпание ведут к проблемам, которые легко предотвратить. Идеальное время отхода ко сну для подростка – 11 часов вечера. Из этого следует, что занятия в школе должны начинаться позже. По этому вопросу начались споры общенационального масштаба между работниками сферы образования. По меньшей мере один школьный округ провел эксперимент с началом занятий на час позже, и по его окончании среди учащихся средней школы результаты экзаменов значительно улучшились.

Наука только выиграет, если узнает, почему именно нам нужно спать. Нужно ли мозгу немного отдохнуть? Устраивает ли он себе перезагрузку или, может быть, входит в режим, в котором он устраняет возможный вред или выращивает новые клетки? Факты указывают во многих направлениях. Теория Фрейда о том, что сновидения – это послания о состоянии нашего бессознательного, вряд ли правдива в свете открытий современной психиатрии (хотя, разумеется, существуют отклонения). Сегодня считается, что сновидения и образы, которые в них возникают, в основном случайны. Но этот вопрос тоже открыт. Нейронаука вряд ли лучше Шекспира сформулирует описание сна, которого так жаждет терзаемый чувством вины Макбет: «Невинный сон, тот сон, который тихо сматывает нити с клубка забот, хоронит с миром дни, дает усталым труженикам отдых, врачующий бальзам больной души, сон, это чудо матери-природы, вкуснейшее из блюд в земном пиру» (пер. Б. Пастернака).

Однако любое полное понимание сна должно происходить из нашей эволюции. Это определенно так, поэтому гены играют некую важную роль, которая пока неизвестна. Дипак опубликовал статью, посвященную сну, в соавторстве с академиком, профессором психиатрии Дюкского университета, доктором Мурали Дораисвами. Поскольку генетические связи между сном животных и сном человека представляют большой интерес, мы подумали, что нам удастся донести до вас понимание некоторых базовых вещей, хотя на практике они не относятся к тому, как вы спите.

В своей статье они отмечают, что младенцы проводят большую часть жизни во сне, но почему? Почему творческие решения приходят нам в голову во сне или вскоре после пробуждения? («Проблема, которая кажется сложной ночью, часто сама решается утром, потому что над ней поработал комитет по сну», – Джон Стейнбек.) Являются ли циклы отдыха у растений нашим эквивалентом сна?

Этот вопрос встал еще острее после того, как недавнее исследование на мышах показало, что одной из целей сна может быть уборка мусора, который накапливается в нашем мозге. Однако если это было единственным объяснением, почему же тогда нам надо проводить не менее трети суток в бессознательном состоянии, и не могла ли в процессе эволюции возникнуть система, которая убирала бы весь этот мусор, пока мы бодрствуем (по аналогии с мочеиспусканием и дефекацией)?

Обратимся к некоторым фактам, которые помогут нам разгадать загадку сна. Сон – это состояние, в котором сознание человека практически отсутствует и организм теряет способность пользоваться второстепенными мышцами (во время глубокого сна вы, по сути, парализованы и не можете пошевелить конечностями). С рождения до глубокой старости время, которое человек проводит в различных стадиях сна, а также во сне в целом, сильно меняется. Младенцы спят по 15 часов и больше, затем это время постепенно уменьшается до 10–11 часов у детей и подростков, 8 часов у взрослых и 6 часов у пожилых людей (хотя на самом деле им необходимы для сна все те же 8 часов, как и тогда, когда они были моложе).

Время, которое мы проводим в быстром сне, по сравнению с остальными фазами сна также меняется на протяжении всей жизни. Недоношенные дети практически весь период сна (примерно 75 %) проводят в быстрой фазе, в то время как дети, которые родились в срок, проводят в фазе быстрого сна около 8 часов за ночь, а у взрослых этот период сокращается до 1–2 часов за ночь. Во время быстрой фазы сна мозг проявляет высокую степень активности (гамма-волны) и испытывает сильный приток крови, иногда даже более сильный, чем при бодрствовании, и ученые считают, что именно в эту фазу мозг соотносит и объединяет действия и воспоминания. Можно только удивляться, о чем видит сны новорожденный, который проводит в фазе «быстрого» сна 8 часов, если у него почти нет опыта, который он получил во время бодрствования.

Большинство изученных видов животных спят. Многие приматы, например обезьяны, спят приблизительно столько же, сколько и мы, – около 10 часов. Дельфины и некоторые другие морские животные могут спать только одной половиной мозга (однополушарный сон), это помогает им защищаться от хищников, кроме того, если спать будут оба полушария, животное утонет. До сих пор ведутся споры о том, могут ли перелетные птицы спать в полете (люди могут ненадолго вздремнуть стоя, закрыв один глаз). Какой бы ни была причина, по крайней мере в неволе, хищникам (например, львам) нужно больше сна, чем травоядным (например, слонам и коровам), и мы не знаем, применим ли тот же принцип к людям-веганам и людям, которые едят мясо!

Все эти интересные факты показывают, насколько глубоко сон запрограммирован в наших генах и нашем поведении. Но чем дальше движется эволюция, тем менее эффективным может показаться сон для выживания. Поскольку во сне наши предки (и другие живые существа) рисковали подвергнуться нападению хищников, его польза должна перевешивать риск – с этим соглашаются все ученые. В отличие от людей, некоторые животные (например, новорожденные дельфинята) могут переживать отсутствие сна на протяжении двух недель без очевидного вреда для себя. Однако у большинства видов животных после долгого периода времени, проведенного без сна, становятся нестабильными температура тела и обмен веществ, и они умирают. Самый долгий период, который человек переживал без сна, составлял около двух недель, но множество физических и умственных нарушений происходит задолго до окончания этого периода; после одной бессонной ночи способность управлять транспортным средством резко падает.

И наконец, сон связан с настроением – как ни странно, из-за недостатка сна человек может чувствовать себя счастливым, а иногда и перевозбужденным. Несколько десятков лет назад врачи попытались воспользоваться этим состоянием для лечения депрессии (теперь, когда стала очевидна связь между депрессией и отсутствием сна, мы можем убедиться, что эта стратегия в корне неверна). Сновидениям приписываются многочисленные гениальные творческие решения и открытия, например, мелодия песни «Yesterday» группы «The Beatles» (Пол Маккартни), структура углерода и бензола (Август Кекуле) и швейная машинка (Элиас Хоу). Сообщается также, что открытие ацетилхолина, химического вещества, которое регулирует многие аспекты быстрого сна, пришло Отто Лёви во сне, который он видел две ночи подряд в 1921 г. В первую ночь он проснулся и записал все, что видел во сне, в своем дневнике, но, увы, не смог прочесть эти записи утром. Во вторую ночь ему повезло больше, и записи были более удобочитаемыми. Последующие эксперименты Лёви, которые были основаны на его снах, принесли ему Нобелевскую премию.

Опыт многих призывает нас согласиться с выводом Шекспира, что сон «сматывает нити с клубка забот». Однако без полного понимания собственно сознания мы со всеми нашими спорами блуждаем в той же тьме, в которую погружаемся, когда засыпаем.