Мозг переходит от поверхностного сна к глубокому под действием нейромедиаторов гипоталамуса, одной из старейших частей мозга. Гипоталамус выполняет многие функции, такие как выработка гормонов, поддержание баланса в организме (гомеостаза) и сон. Известно, что он, как и весь мозг, разделен на множество маленьких областей. Ученые дали им замысловатые названия, поэтому подготовьтесь к серьезным научным терминам.
В значительной степени активность контролируется чем-то вроде администратора. Он следит за тем, чтобы определенные части мозга засыпали, когда им об этом говорят (им нельзя допоздна смотреть телевизор!). Этот администратор, называемый вентролатеральным преоптическим ядром (ВЛПЯ), находится в передней части гипоталамуса и делает то, что должен делать хороший управленец: делегирует задачи кому-то другому. Зачем выполнять всю работу самому, если этого можно избежать?
ВЛПЯ командует другим клеткам мозга прекратить высвобождение орексинов (нейромедиаторов типа «нейропептиды»). Орексины – маленькие рабочие лошадки, выполняют в мозге множество функций. Например, они следят за тем, чтобы его заполоняли такие нейромедиаторы бодрствования, как норадреналин, серотонин и дофамин. Но, поскольку команда ВЛПЯ сокращает высвобождение орексинов, они больше не могут стимулировать выработку вышеперечисленных нейромедиаторов, и баланс смещается в сторону сна. Наступает медленный сон.
Как я уже говорил, орексинам нравится работать, а не долго слоняться без дела[12]. Они пробираются в другую часть мозга под названием покрышка моста. Там орексины говорят клеткам мозга высвободить большое количество важного нейромедиатора ацетилхолина, после чего человек стремительно погружается в быстрый или глубокий сон. В то же время клетки мозга в туберомамиллярном ядре, структуре гипоталамуса, вырабатывающей для бодрости гистамин, затихают. Уровень гистамина снижается, и человек возвращается в фазу быстрого сна.
На этот процесс можно повлиять с помощью препаратов, которые меняют баланс нейромедиаторов и обманывают мозг, заставляя людей чувствовать сонливость. Препараты также могут сделать обратное и взбодрить нас (с этим отлично справляются рекреационные наркотики, например кокаин). Некоторые антидепрессанты усиливают выработку норадреналина или серотонина, что может повлиять на продолжительность быстрого сна. Это необходимо иметь в виду, потому что быстрый сон нужен мозгу, чтобы обрабатывать полученную за день информацию. Как уже говорилось ранее, он нам действительно необходим.
Важно отменить, что, хотя нейромедиаторы играют очень важную роль в цикле сна и бодрствования, а особенно в переходе от медленного сна к быстрому, все зависит не только от них. Благодаря тому, что нейробиологи могут наблюдать за мозговыми волнами, активизацией памяти, сновидениями и т. д., они много знают о сне и о том, какие области мозга во время него остаются активными. Тем не менее что-то остается неизвестным. Простое изменение уровня нейромедиаторов объясняет далеко не все, поэтому ученым предстоит многое выяснить о том, почему и как мы спим.
Наркотики – это не единственное, что влияет на сон. Так, преоптическая область переднего гипоталамуса чувствительна к температурным изменениям. Когда нам тепло и уютно или мы принимаем горячую ванну, клетки мозга легче активизируются и начинают высвобождать ГАМК, нейромедиатор, который замедляет нейроны и способствует сонливости. ГАМК подавляет активность тех частей мозга, которые отвечают за бодрствование, поэтому мы становимся сонными. Эти меры наиболее эффективны приблизительно за час до желаемого засыпания, поскольку они соответствуют естественному циркадному ритму. Когда вы в следующий раз начнете дремать после чашки горячего чая, знайте, что в этом виноват хитрый гипоталамус.
Та же преоптическая область переднего гипоталамуса делает нас бодрее при низкой температуре. Тысячи лет назад, если древние люди были в тепле и не подвергались опасности замерзнуть до смерти, они могли спокойно спать и ослаблять бдительность. Возможно, это означало близость к огню, который защищал наших предков от хищников. Если вокруг было холодно, во время сна температура тела сильно снижалась и люди погибали. Поэтому мозг хотел, чтобы в таких условиях они были бодрыми и активными.
12
Сокращение выработки орексинов означает, что их способность стимулировать нейроны в голубом пятне ограничивается. Голубое пятно высвобождает норадреналин и направляет его во многие области мозга, благодаря чему мы остаемся бодрыми. Предотвращение высвобождения норадреналина в голубом пятне приводит к тому, что в области мозгового ствола под названием «ядро шва» сокращается высвобождение серотонина.