Сон. Почему мы спим и как нам это лучше всего удается

Шпорк Петер

Уильямс, играющий Сакса, возвращает пациентов к реальности с помощью нового разработанного им лекарства Левадопа. Они почти забыли предшествующие десятилетия, зато хорошо помнят время до болезни. Один из пациентов вдруг начинает рисовать автомобили, ка­кими они были 40 лет назад, как будто время для него остановилось в этом периоде. Все переживают великолепный период нормально функционирующего, бодрствующего сознания. «Я не могу без сильней­шего волнения вспоминать это время — оно было важнейшим, самым захватывающим как в моей жизни, так и в жизни пациентов. Все мы в больнице Маунт-Кармел были переполнены эмоциями, возбуждением, восторгом, почти благоговением», —

пишет Сакс.

К сожалению, новое лекарство, предшественник нейромедиатора дофамина, используемого обычно для лечения болезни Паркинсона, действует лишь недолгое время, а его побочные действия становятся все более непредсказуемыми. В конце концов психиатр вынужден отме­нить препарат. «Пробуждение» несчастной кучки больных оказывается слишком кратким.

Пациенты Сакса были последними остававшимися в живых жертва­ми загадочной эпидемии, внезапно начавшейся в Европе зимой 1916— 17 года, перекинувшейся затем на весь мир и унесшей в период после Первой мировой войны жизни 5 млн человек. В 1927 г. эпидемия вне­запно прекратилась. Заболевшие погружались во внезапную апатию и страдали от высокой температуры, нарушений зрения и галлюцинаций. Затем болезнь переходила в хроническую форму, симптомы которой были настолько разнообразны, что врачи затруднялись поставить диа­гноз и предполагали горячку, полиомиелит, шизофрению, рассеянный склероз, болезнь Паркинсона, атипичное бешенство — все эти болезни будто бы вдруг появились в новом, заразном варианте.

Венский невролог барон Константин фон Экономо не желал верить в одновременное появление такого количества новых возбудителей. Он первым составил обобщающее описание болезни и обнаружил при этом важнейший общий для всех инфицированных признак: все они страдали серьезным расстройством сна. Больные спали слишком много. Примерно треть пациентов неделями, месяцами, а то и годами про­сыпалась лишь ненадолго для приема пищи и питья. Многие умирали, так и не проснувшись. Зато небольшая часть заболевших почти не мог­ла спать. Такие люди чувствовали крайнюю усталость, однако засыпали лишь ненадолго, быстро просыпались и остаток дня уже не могли за­снуть вновь.

Фон Экономо назвал эту болезнь летаргическим энцефалитом, что означает в переводе «воспаление мозга, погружающее в сон». Ее назы­вают также «болезнь Экономо» или «европейская сонная болезнь». Воз­будитель болезни, по всей вероятности вирус, так и не был обнаружен. Зато Экономо обнаружил нечто, до сих пор занимающее умы сомноло­гов. Он обследовал мозг скончавшихся от болезни пациентов и обна­ружил общую для всех анатомическую особенность: на определенном участке промежуточного мозга у них наблюдалась массовое отмирание нервных клеток.

Этот участок мозга называется гипоталамусом, поскольку располо­жен под таламусом, зрительным бугром. Мы уперлись бы в него, если бы могли прямо вставить указательный палец в голову на уровне пе­реносицы. Это один из важнейших мозговых центров, управляющих бессознательной вегетативной нервной системой; он регулирует, в частности, температуру тела, кровяное давление, аппетит, сексуальную потребность и жажду. Всего этого Экономо, разумеется, не знал. Од­нако он заподозрил, что здесь должен находиться центр, управляющий сном. Сегодня это кажется очевидным, учитывая другие функции этой области мозга.

Экономо пошел еще дальше. Он обнаружил, что у всех больных, имевших проблемы с засыпанием и продолжительным сном, были за­деты лишь клетки переднего гипоталамуса. «Видимо, — заключил он, —

эти клетки делают что-то, благодаря чему мы засыпаем». Тем самым Экономо стал одним из первых исследователей, понимавших сон как активный, управляемый мозгом процесс. Большая часть пациентов, ко­торая спала слишком много, напротив, имела повреждения в заднем ги­поталамусе, на границе между промежуточным и средним мозгом. «Ве­роятно, — писал Экономо, — именно здесь возникают или передаются возбуждающие сигналы, рождающие состояние бодрствования».

Насколько он был прав, специалисты убедились лишь в 1996 г., после публикации работы коллектива исследователей под руководством Клиф­форда Сейпера из Гарвардского университета в Бостоне. Нейробиологи с помощью современных высокоспецифичных антител искали в мозге крыс особый белок, который содержат в большом количестве лишь клетки в состоянии повышенной активности. Всякий раз, как грызуны засыпа­ли, этот FOS-протеин появлялся в основном в группе нервных клеток по имени ВЛПО (вентролатеральная преоптическая область) — именно там, где Экономо в свое время заподозрил центр сна. Напротив, когда крысы бодрствовали, эти клетки отдыхали. Очевидно, что какая-то связь между ВППГ и управлением сном действительно существует.

Далее Сейпер и его коллеги проследили, в какие части мозга ведут аксоны — отростки этих активных во сне клеток. Ученые хотели выяс­нить, какие области мозга находятся под непосредственным влиянием предполагаемого центра сна. Обнаружилось, что аксоны ведут вниз в средний мозг и далее к мосту мозга, как раз туда, где ряд ученых в про­шлые годы обнаружил несколько областей, порождающих возбуждение и поддерживающих нас в состоянии бодрствования. Для того чтобы эти области могли удержать нас от засыпания, им, в свою очередь, необ­ходимо иметь отростки, ведущие в задний гипоталамус, который, со­гласно исследованиям Экономо, был разрушен у большинства людей, страдавших сонной болезнью.

Сейпер и его коллеги сделали следующий вывод: клетки в передней части гипоталамуса представляют собой центр засыпания, который с помощью своих аксонов подавляет центры бодрствования в стволе мозга, включающем средний мозг и мост. Этот процесс в конечном сче­те приводит к засыпанию. «Возможно, это и есть ключ ко всему меха­низму, который через гипоталамус управляет состоянием сна и бодрс­твования».

Переключатель засыпания

Клиффорд Сейпер и многие другие нейробиологи продолжали иссле­дования еще несколько лет, пока не удалось наконец создать обоб­щающую модель управления сном, которую Сейпер в 2005 г. опуб­ликовал в научном журнале «Nature». Она представляет собой сеть из нескольких связанных между собой нервных узлов, взаимодействие которых определяет, спим мы или бодрствуем.

Единственное ответвление этой сети, ведущее в эволюционно более древние части мозга, — это центр сна ВЛПО с его длинными аксонами, обнаруженный Сейпером в 1996 г. в мозге крыс. Когда его клетки воз­буждены, то есть когда мы спим, он блокирует активность двух парал­лельных ответвлений, поднимающихся от моста мозга через средний и промежуточный мозг к коре больших полушарий и поставляющих туда возбуждающие сигналы. Эта «система возбуждения» особенно активна, когда мы бодрствуем.