Когда возникают сновидения
Сон интересовал всех с начала времен, кроме ученых, которые до ХХ века считали, что во время сна с мозгом ничего интересного не происходит – он просто «выключается» и в «спящем режиме» поддерживает основные функции организма. К тому же не было разработано приборов для исследования мозга человека, а без них невозможно проводить углубленного и систематического исследования сна. Конечно, люди знали, что сон – это особое состояние человека, которое наступает в темное время суток, а иногда и днем, при закрытых глазах. Такой ритм выработался после выхода первых обитателей океана на землю, а тут сильнее чувствуется перепад температуры воздуха, которая меняется в течение дня, а с ней – и температура тела и скорость биохимических реакций в организме. К тому же еще несколько десятков миллионов лет наши глаза не будут способны хоть что-то разглядеть в темноте. Поэтому с наступлением темноты и похолодания нашим предкам ничего не оставалось, кроме как замирать и оживать только с рассветом. У здорового человека обычно режим сна привязан к 24-часовому циклу – мы ложимся и пробуждаемся всегда в одно и то же время. Такой цикл кажется логичным и естественным, так как именно за это время Земля делает один оборот вокруг своей оси, сменяя день и ночь. Но так было не всегда: во времена динозавров, около 100 миллионов лет назад, этот цикл составлял 25 часов. И в некоторых экспериментах, в которых исследуемая группа участников находилась в комнатах лишь с искусственным освещением (для того чтобы нельзя было уловить смену дня и ночи), установлено, что цикл «сон – бодрствование» как раз таки увеличивается до 25 часов, причем достаточно быстро. Получалось, что человек в условиях эксперимента каждую ночь ложился спать на один час позже, чем в прошлый раз. Неужели настолько длинна наша генетическая память? Пока вопрос, почему человек переходит на такой режим при отсутствии явной смены дня и ночи, остается открытым, потому что не во всех экспериментах такие результаты воспроизводятся.
Фазы сна
Исследование работы мозга человека началось почти сто лет назад – именно тогда были изобретены электронные лампы-усилители, благодаря которым с помощью электродов стало возможно через череп точно измерять микротоки, возникающие в мозге. Первым ученым, который таким образом измерял электрический потенциал мозга человека, был психиатр Ханс Бергер. До него подобные измерения проводились только у животных: череп животного вскрывали и вживляли электроды прямо в мозг. В 1924 году Ханс Бергер с помощью новейшего полярографа обнаружил, что электрический потенциал мозга человека в расслабленном спокойном состоянии ритмично изменяется, совершая 8–12 колебаний в секунду. Записанные на бумагу такие колебания потенциала он назвал электроэнцефалограммами, а метод – электроэнцефалографией (ЭЭГ), она применяется и до сих пор.
В конце 1951 года активностью мозга во сне занялся Юджин Асерински. Асерински родился в Бруклине в семье еврейских эмигрантов из России, к 30 годам он все еще не имел диплома о высшем образовании. Его научным руководителем в Чикагском университете был Натаниэл Клейтман, тоже эмигрант из России (прожил 104 года). Клейтман был первым среди нейрофизиологов (нейрофизиология – это специализация ученого, изучающего функции нервной системы человека или животных), который занимался исключительно сном. Сначала Асерински по указанию руководителя наблюдал ночью за спящими младенцами и отметил у них движения глаз под веками. Он обратил на это внимание Клейтмана, и тот предложил выяснить причину этого движения глаз. С помощью старого полярографа, возможно, той же модели, на которой работал еще Бергер, Асерински регистрировал активность мозга в течение всей ночи – до этого никто не догадывался так долго анализировать работу мозга. Заодно снимал и показания движения глаз под веками. Первым испытуемым стал 8-летний сын Юджина Армонд, на электроэнцефалограмме которого на протяжении ночи были то практически ровные линии, то резкие провалы и пики. Такая парадоксальная активность мозга больше походила на работу мозга во время бодрствования, но никак не во время сна. Следующие два года Асерински уже проводил исследования на взрослых людях, и рисунки ЭЭГ повторялись: все те же резкие пики через определенные промежутки времени, 4–6 раз за ночь, совпадающие с быстрым движением глаз под веками. Результаты исследования были подтверждены Клейтманом и опубликованы в 1953 году в престижном журнале Scienсe. Фазу сна с парадоксальной мозговой активностью и быстрым движением глаз они назвали REM-фазой (от англ. REM – rapid eye movement), которая в русскоязычной литературе стала известна под фазой быстрого сна (ФБС), фазой быстрого движения глаз (БДГ-фаза) или фазой парадоксального сна. Эта работа принесла Асерински сразу научную степень доктора наук, минуя магистерскую степень. А в 1957 году Уильям Демент, продолжая работу Юджина Асерински под руководством все того же Натаниэля Клейтмана и анализируя те практически ровные линии на ЭЭГ медленного сна, выделил четыре его стадии. Медленный сон назван так из-за низкой мозговой активности и отсутствия движения глаз. Работы этих трех ученых стоят у истоков всей нынешней сомнологии – науки, изучающей сон. Стоит отметить, что хотя открытие фазы быстрого сна и ее связи со сновидениями признано за Ю. Асерински и Н. Клейтманом, еще в 1937 году появилась работа А. Лумиса[2] с соавторами, в которой он сопоставил электроэнцефалографические рисунки и выделил пять фаз сна.
2
Loomis A. L., Harvey E. N., Hobart G. A. Cerebral states during sleep as studies by human brain potential. – J. exp. Psychol, 1937. V. 21. P. 127.