Ваш мозг. Что нейронаука знает о мозге и его причудах - Марк Дингман

Получается, нейроны переднего мозга, в особенности гипоталамуса, помогают успокоить мозг. Но как мозговому стволу удается разбудить нас? В 1940-е гг. ученые обнаружили, что электрическая стимуляция определенного участка мозгового ствола способна немедленно разбудить человека9. Нейронные цепи из этой области мозгового ствола, которую впоследствии назвали ретикулярной активирующей системой, тянутся к таламусу, а затем – к коре головного мозга. После этого они активируют кору мозга, а та – сам мозг.

Теперь мы знаем, какая область переднего мозга способствует нормальному течению сна и какой участок мозгового ствола помогает нам проснуться. Прежде чем мы окончательно поймем суть сна, необходимо ответить еще на пару вопросов. Пусть вышеупомянутая система переднего мозга и способна ввести человека в фазу медленного сна, она не отвечает за фазу быстрого сна. Согласно исследованиям, за эту фазу ответственна область мозгового ствола, называемая мостом. Мост выступает из мозгового ствола, поэтому его легко узнать. Если повредить мост, у человека нарушится фаза быстрого сна10, а если стимулировать его с помощью электрического тока, человек впадет в упомянутую фазу11. Нейроны в этой зоне также отвечают за торможение двигательных нейронов, что и приводит к потере мышечного тонуса во время БДГ-фазы.

Кроме трех областей, ответственных за три основных состояния человека в течение дня, наверняка существует и своего рода «центр управления», который позволяет мозгу естественным образом переходить из одного состояния в другое. Исследователи обнаружили этот предполагаемый «центр» благодаря изучению нарколепсии – расстройства, при котором человек постоянно засыпает.

Большинству людей с нарушениями сна бывает трудно заснуть или не просыпаться в течение ночи. Несмотря на все последствия, вызываемые бессонницей, нарколепсия может быть намного опаснее.

Пациенты с нарколепсией могут задремать или заснуть в любое время суток – даже после полноценной ночи сна. Они способны отключиться в самое неподходящее для этого время: посреди беседы, во время обеда или даже за рулем. Обычно люди с нарколепсией засыпают ненадолго (не более получаса) и после этого ощущают себя бодрее прежнего – совсем как здоровые люди после дневного сна. Но буквально через пару часов на них вновь может напасть такая же непреодолимая сонливость.

Многие пациенты с нарколепсией внезапно теряют власть над своим телом посреди дня. Из-за этого они падают прямо на пол и несколько секунд или даже минут не могут пошевелиться. Потеря мышечных функций, известная как катаплексия, напоминает фазу быстрого сна и может быть результатом сильного эмоционального отклика – смеха, злобы или испуга.

Исследователи смогли выявить причины нарколепсии благодаря изучению собак. Хотя собаки тоже подвержены этому расстройству, излишняя сонливость у них не так заметна и не так сильно мешает жизнедеятельности (заснуть, пока тебе говорят, какой ты хороший песик, – не то же самое, что отключиться на важной встрече). Поэтому самый опасный из симптомов собачьей нарколепсии – это катаплексия, которая часто возникает в минуты, когда собака испытывает радость, например во время кормежки.

В конце 1990-х гг. исследователи раскрыли причины собачьей нарколепсии: оказалось, все дело в мутации гена, который отвечает за выработку рецепторов для вещества, называемого орексином12. Орексин – это нейропептид, то есть маленький белок, который может выполнять функции нейромедиатора. Орексинные нейроны в основном расположены в гипоталамусе, а мутация у собак с нарколепсией приводит к тому, что рецепторы в таких нейронах не отзываются на орексин.

Человеческая нарколепсия, судя по всему, также связана с орексином. До сих пор неизвестно, почему в гипоталамусе большинства пациентов с нарколепсией (до 95 %) отсутствуют орексинные нейроны13.

Ученые предположили, что орексин участвует в засыпании и пробуждении здоровых людей. Орексинные нейроны распространяют сигналы по всему мозгу, в том числе и в те зоны, которые отвечают за пробуждение. Активируя эти зоны, орексин также «переводит» мозг в режим бодрствования. Если активность орексина снижается, то мозг засыпает.

Когда работа орексинных нейронов нарушена, мы бесконтрольно переключаемся от сна к бодрствованию и обратно. А еще испытываем трудности при переходе в фазу быстрого сна и выходе из нее. Считается, что такие нетипичные переключения и приводят к внезапной сонливости и потере мышечного тонуса, которыми характеризуются нарколепсия и катаплексия соответственно. Таким образом, орексинные нейроны играют важную роль в переходе от сна к бодрствованию и обратно.

Когда мы знаем, какие участки мозга отвечают за сон, необходимо ответить на следующий вопрос: как мозг понимает, что человеку пора спать? Существует распространенная гипотеза, что зоны мозга, отвечающие за пробуждение и сон, ведут себя словно вечные соперники. Одни неизменно стремятся подавить других. Кто победил, к такому состоянию (сну или бодрствованию) и стремится организм. Получается своего рода «переключатель» с двумя режимами: «сон» и «бодрствование».

Но все мы знаем, что нельзя просто взять и заснуть за одно мгновение (по крайней мере, большинству из нас такое не удается). Наоборот, сон приходит не сразу: чем ближе ночь, тем сильнее хочется спать.

Выходит, «переключение» происходит постепенно. В его основе лежит механизм, который с течением дня активирует все больше и больше нейронов, ответственных за сон. В конце концов их становится больше, чем нейронов, ответственных за бодрствование. Этому перевесу могут способствовать самые разные факторы.

Сонливость может быть вызвана разными причинами. Представьте, что вы ведете машину поздно ночью. Ваши веки постепенно тяжелеют, тело становится вялым, разум затуманивается, внимание рассеивается. Чем дольше вы едете, тем сильнее ваша сонливость.

А теперь вспомните, как усиливается ваша усталость с приближением часа, когда вы обычно ложитесь спать. Возможно, обычно она не так заметна и настигает вас в одно и то же время, словно по расписанию.

Оба мнения – что сон уравновешивает время бодрствования и что организм старается следовать одному и тому же расписанию каждый день – верны. Хотя исследователи не могут назвать точное число механизмов, вызывающих усталость, среди известных выделяются два наиболее важных. Первый – накопление усыпляющего вещества в течение дня, а второй – суточный ритм организма, от которого зависят не только время сна, но и другие привычки человека.