Более того, необходимость поддержания определенной позы и регулярного всплытия к поверхности воды — это еще только половина проблемы. Неясно было, может ли дельфин вообще дышать во время сна. Дело в том, что вся физиология дыхания у них по необходимости совсем иная, чем у наземных животных. У наземных животных и у нас с вами дыхание — это совершенно автоматический процесс, поддерживаемый с очень высокой надежностью. Хотя мы и можем произвольно менять характер дыхания — ритм и глубину, но вообще-то процесс этот совсем не требует нашего сознательного участия. Нам совсем не нужно помнить о необходимости дышать, мы можем начисто забыть о своем дыхании — и все равно «автомат» в нашем мозгу исправно заставляет нашу грудную клетку подниматься и опускаться, вентилируя легкие и обеспечивая организм воздухом. Человек может оказаться в глубоком обмороке, потерять сознание — дыхание все равно поддерживается, пока он жив. У человека или животного (наземного, конечно), который находится под глубоким наркозом, дыхание сохраняется до самой крайней глубины наркоза, пока мозг не выключился совсем целиком. Ну а уж о сне и говорить не приходится: ложась спать, мы нимало не заботимся о том, как будем дышать во сне и не проспим ли момент, когда нужно сделать очередной вдох, — дыхательный автомат в нашем мозгу, даже спящем, позаботится о том, чтобы дыхание оставалось ровным и в меру глубоким.
Иное дело — дельфины. В их мозгу нет дыхательного «автомата». Он был бы для них не только ненужным, но и смертельно опасным: ведь если бы дельфин автоматически делал вдох независимо от того, успел или не успел он всплыть к поверхности воды и поднять над поверхностью дыхало, то ни к чему хорошему это бы не привело. Поэтому дыхание у дельфинов не автоматическое, а является своего рода произвольным двигательным актом: животное делает вдох только тогда, когда это можно и нужно. Но такие произвольные движения требуют, чтобы оно находилось в полном сознании.
У дельфинов, содержащихся в океанариумах, как и у всех животных и людей, могут возникнуть болезни, требующие хирургического вмешательства, хирургической операции. Когда наука содержания дельфинов еще только делала первые шаги, для такой операции попытались применить обычный наркоз. Результат оказался трагическим: дыхание животного немедленно остановилось, и все попытки спасти пациента оказались тщетными: дельфин погиб через несколько минут. Было еще несколько (к счастью, не слишком много) подобных попыток: может быть, наркоз был подобран неправильно и надо попробовать другой? Или доза наркоза должна была быть поменьше? Все эти попытки дали тот же плачевный результат: либо (если доза наркоза была совсем уж небольшой) дельфин оставался бодрым и оперировать его «заживо» было нельзя, либо его дыхание останавливалось, начиналась агония. Стало ясно: даже под легким наркозом дельфин не может дышать самостоятельно. Как только это поняли, проблема с хирургическим лечением больных животных была быстро решена: сконструировали специальные аппараты искусственного дыхания, которые периодически вдували воздух в легкие находящегося под глубоким наркозом дельфина, и все стало получаться.
Какое отношение вся эта печальная история имеет к проблеме сна? Самое прямое. Она прямо показала, что, как только дельфин оказывается не в состоянии контролировать свои действия, его дыхание тут же останавливается. Поэтому и возник вопрос, может ли вообще дельфин дышать во сне. Конечно, нормальный, естественный сон — это не наркоз. Но если даже самый легкий наркоз бесповоротно выключает дыхание у этих животных, то вполне естественно усомниться, может ли оно дышать и во сне, когда тоже в значительной степени «отключается».
Вот как непросто все обстоит с дельфиньим сном и дыханием. Как же ему быть, как выспаться и не задохнуться? Вот почему ученые стали специально исследовать сон дельфинов: сразу было ясно, что какая-то загадка здесь есть.
Но разобраться в этой загадке оказалось не так легко. Поначалу непросто было даже понять, когда спят дельфины и спят ли они вообще. Если даже дельфин на какое-то время остановился неподвижно, то как понять — спит он или просто остановился отдохнуть и поразмышлять о чем-то своем, о дельфиньем? А есть некоторые виды, которые вообще практически никогда не останавливают своего движения в воде. Если понаблюдать за таким представителем, плавающим в своем вольере, то может создаться совершенно определенное впечатление, что он не спит вовсе. Час за часом, день за днем плавает дельфин в вольере, и не видно, чтобы он хоть на час, на полчаса, хоть на десять минут остановился, замер неподвижно, расслабил тело. Если животное не ест, не играет, не занято какой-нибудь активной деятельностью (тут-то уж ясно, что не спит), то оно обычно медленно плавает, делает круг за кругом, периодически выныривает на поверхность для очередного вдоха и снова уходит под воду. Либо медленно поднимается к поверхности воды, делает вдох и снова уходит под воду: вверх — вниз, вверх — вниз. Может быть, дельфин отдыхает во время таких периодов неторопливого плавания? Может быть, он и спать ухитряется на ходу? Но ведь, выныривая на поверхность для очередного вдоха, дельфин должен очень точно рассчитать свои движения: чтобы в нужный момент дыхало оказалось над поверхностью воды, чтобы точно вовремя открылся клапан, закрывающий дыхало, и своевременно закрылся. Возможно ли все это в глубоком сне? А может быть, он вообще обходится без сна?
Чтобы разобраться во всех этих вопросах, прежде всего необходимо было точно и надежно различать, когда же дельфин спит, а когда бодрствует. Единственным надежным средством для решения оказалась регистрация биоэлектрической активности мозга.
Если к поверхности головы человека или животного приложить металлические контакты-электроды и соединить их с чувствительным усилителем электрических сигналов, то можно обнаружить, что работа мозга сопровождается непрерывной электрической активностью — колебаниями электрического напряжения между разными точками мозга. Эти электрические сигналы очень слабы — от миллионных до стотысячных, в лучшем случае до десятитысячных долей вольта, но современные электронные усилители позволяют уловить и зарегистрировать их.
Картина биопотенциалов мозга очень сильно зависит от того, здоров мозг или болен, загружен работой или отдыхает. Поэтому регистрация биопотенциалов мозга — электроэнцефалография (это длиннющее слово составлено из греческих корней: электро — что не требует перевода, энцефалон — мозг и графо — пишу) — давно и с большим успехом используется в медицине в диагностических целях.
Но картина биопотенциалов мозга значительно зависит еще и от того, бодрствует мозг или спит. Разница в биоэлектрической активности мозга при бодрствовании и при сне настолько велика, что спутать их невозможно, и опытный электроэнцефалографист, посмотрев на запись биопотенциалов мозга, всегда может с уверенностью сказать, спал ли пациент в момент записи или бодрствовал. Да и человек, в медицине не искушенный, однажды посмотрев на фрагменты электроэнцефалограммы, увидит разницу без труда. Во время бодрствования кривая электрического потенциала хоть и не с весьма большим размахом, но очень быстро мечется вверх и вниз, поспевая за бешеным темпом работы множества нервных клеток, передающих друг другу миллионы сигналов, которые нужны, чтобы управлять активным поведением животного или человека. Совсем другое дело — во сне: медленно и плавно вздымаются и опадают волны электрических потенциалов, как будто неспешно колышется грудь спокойно спящего человека. Такое не перепутаешь. И что еще очень важно: «бодрый» и «сонный» характер электроэнцефалограммы совершенно не зависит от желания человека или его настроения. Человек может попытаться притвориться спящим, может лежать совершенно неподвижно с закрытыми глазами, но если действительно он не заснул, то запись на ленте электроэнцефалографа (прибор для записи электрической активности мозга) сразу же обнаружит это, не оставляя никаких сомнений.
