Но если сон нужен только для отдыха, то почему мы почти всегда спим одинаковое количество времени, независимо от того, таскали ли мы целый день кирпичи или просиживали штаны за просмотром мультфильмов? Несомненно, на отдых после столь разных видов деятельности должно уходить различное количество времени. К тому же скорость обмена веществ в теле во время сна снижается лишь на 5–10 %. Расслабление, которое возникает в результате этого, совсем незначительно – оно подобно снижению скорости с 80 до 75 км/ч, что имеет очень слабый эффект, если двигатель начал дымиться.
Утомление не влияет на наш режим сна, вот почему бегуны редко засыпают во время марафона. Фазы и продолжительность сна зависят скорее от циркадных ритмов нашего организма[6], которые управляются особыми внутренними механизмами. В мозге есть шишковидная железа, которая управляет циклами сна. Она выделяет гормон под названием мелатонин. Он расслабляет нас и вызывает сонливость. Шишковидная железа реагирует на уровень освещенности. Сетчатка внутри наших глаз реагирует на свет и посылает сигналы в шишковидную железу. Чем больше сигналов получает железа, тем меньше мелатонина она выделяет (хотя все равно продолжает производить некоторое его количество). Уровень мелатонина в нашем теле постепенно растет в течение дня и начинает расти быстрее после захода солнца. Вот почему наши циркадные ритмы привязаны к световому дню, так что, как правило, мы бодры по утрам и чувствуем себя усталыми по вечерам.
Этим механизмом объясняется синдром смены часовых поясов. Попав в другой часовой пояс, вы попадаете в совершенно непривычный для вас световой день. Поэтому уровень освещенности может быть как в 11 утра, а ваш мозг будет считать, что сейчас 8 вечера. Наши циклы сна очень тонко настроены, и внезапное уменьшение уровня мелатонина нарушает их. И «догнать сон» оказывается сложнее, чем вам кажется; ваш мозг и тело связаны циркадными ритмами, поэтому человеку очень трудно, хотя и возможно, заставить себя заснуть в непривычное время. Нужно прожить несколько дней в новом световом режиме, чтобы циркадные ритмы успешно перезапустились.
Вы можете спросить: если наши циклы сна так чувствительны к уровню освещенения, почему искусственный свет не влияет на них? На самом деле влияет. За последние несколько веков, с распространением искусственного освещения, структура сна заметно изменилась. Кроме того, ход сна меняется и в зависимости от культуры [15]. В культурах, у которых доступ к искусственному освещению ограничен или у которых по-другому устроен световой день, сон приспособлен к этим обстоятельствам.
В соответствии с аналогичными ритмами наша внутренняя температура тела меняется в диапазоне от 36 до 37 °C (для млекопитающих это значительное изменение). Днем она достигает наивысшего значения, а к наступлению вечера спадает. Как правило, мы ложимся спать, когда она находится где-то в промежутке между максимумом и минимумом. Таким образом, мы достигаем низшей точки во время сна, и этим, вероятно, можно объяснить, почему нам нравится укрываться одеялом во время сна – мы холоднее, чем в состоянии бодрствования.
Чтобы дополнительно проверить предположение, что сон необходим исключительно для отдыха и сохранения энергии, ученые исследовали сон у животных, впавших в спячку [16]. То есть у животных, которые уже были без сознания. Спячка не то же самое, что сон; обмен веществ сильно замедляется, а температура тела существенно снижается; спячка длится дольше сна и по сути своей она ближе к коме. Однако находящиеся в спячке звери регулярно переходят в состояние сна, то есть они тратят дополнительную энергию на то, чтобы уснуть! Гипотеза о том, что сон необходим для отдыха, очевидно, не раскрывает вопрос полностью.
Это особенно верно для мозга, который во время сна ведет себя очень сложно. Коротко говоря, на данный момент выделяют четыре фазы сна: фаза быстрого сна (для нее характерны быстрые движения глаз, поэтому ее называют фаза БДГ, или REM[7]) и три фазы медленного сна (NREM[8]): первая, вторая и третья (редкий случай, когда терминология специалистов по нейронаукам понятна даже непосвященному). Эти три фазы медленного сна отличаются друг от друга видом активности, которая происходит в мозге во время каждой из них.
Часто различные зоны мозга синхронизируют паттерны своей активации, в результате чего возникают так называемые мозговые волны. Когда синхронизируется активность мозга у разных людей, это называется «Мексиканские мозговые волны»*.[9] Существует несколько видов мозговых волн, и для каждой фазы медленного сна характерен один из них.
В первой фазе медленного сна мозг генерирует в основном альфа-волны; во второй фазе возникают странноватые ритмы, называемые «сонные веретена», а в третьей фазе преобладают дельта-волны. По мере того как человек переходит от одной фазы сна к другой, активность мозга постепенно снижается, и чем глубже вы засыпаете, тем сложнее проснуться. В третьей фазе медленного сна – фазе «глубокого» сна – человек гораздо менее восприимчив к внешним раздражителям, таким как крики «Проснись! Дом горит!», чем в первой фазе. Но мозг никогда не отключается полностью. Частично из-за того, что он выполняет несколько ролей при поддержании состояния сна. А если бы он отключился полностью, человек бы умер.
Дальше наступает БДГ-сон, когда мозг активен, как и в состоянии бодрствования или даже сильнее. Одной из интересных (а иногда пугающих) особенностей БДГ-сна является мышечная атония. Во время БДГ-сна способность мозга управлять движениями при помощи двигательных нейронов полностью отключается и мы теряем возможность двигаться. Как именно это происходит, до конца не ясно. Предположительно, некие специальные нейроны подавляют активность двигательной коры, а может быть, снижается чувствительность зон, отвечающих за управление движениями, из-за чего пошевелиться становится очень сложно.
И это на самом деле хорошо. Во время БДГ-фазы люди видят сны, поэтому, если бы двигательная система не выключалась, люди по-настоящему делали бы то, что делают во сне. Если попытаться вспомнить, чем мы занимаемся в снах, становится понятно, почему следует этого избегать. Размахивая конечностями во время сна и не осознавая, что происходит вокруг, вы можете представлять большую опасность лично для себя и для всех, кому не повезло оказаться поблизости. Естественно, мозг не абсолютно надежен, поэтому встречаются некоторые расстройства поведения, связанные с БДГ-фазой сна, при которых двигательный паралич не наступает и люди в реальности делают то, что видят во сне. Такое поведение приводит к явлениям, подобным лунатизму, к разговору о котором мы скоро перейдем.
Также случаются менее глобальные сбои, с которыми, скорее всего, сталкивались большинство из вас. Например, существует явление гипнагогического подергивания, когда, засыпая, вы вдруг резко дергаетесь. Вам кажется, будто вы внезапно откуда-то падаете и, приземлившись в кровати, вздргаиваете. Это часто встречается у детей и постепенно с возрастом сходит на нет. Гипнагонические подергивания пытались объяснить тревогой, стрессом, нарушениями сна и так далее, но, судя по всему, в большинстве своем они возникают случайно. Некоторые теории утверждают, что мозг ошибочно принимает погружение в сон за «умирание», поэтому пытается срочно нас разбудить. Это бессмысленно, потому что мозг сам принимает активное участие в том, чтобы мы уснули. Есть и другая теория о гипнагогических подергиваниях – это пережиток эволюции из тех времен, когда мы спали на деревьях. При внезапном наклоне у человека возникало чувство, что он сейчас упадет. Ощущение паники способствовало его пробуждению. Возможно и совершенно другое объяснение. Причина, по которой это явление чаще возникает у детей, скорее всего, заключается в том, что их мозг еще развивается, в нем устанавливаются новые связи и отлаживаются различные системы и функции. По многим причинам абсолютно все сбои и помехи в таких сложных системах, как те, что используют наш мозг, так никогда и не исчезают, поэтому гипнагогические подергивания сохраняются и во взрослом возрасте. В конечном счете это просто немного странное, хотя и совершенно безобидное, явление [17].
