Мозг во сне

Среди ученых, которые получили гранты DARPA, — Джером Сигел, ведущий нейробиолог из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Сигел был одним из тех, кто обнаружил, что нарколепсия43 вызывается­ недостатком особого типа клеток мозга, содержащих вещество под названием гипрокретин (или орексин). Он также большой специалист в вопросах моделей сна животных, и исследование, которое он проводит для DARPA, посвящено необычной модели сна дельфинов. Поскольку дельфины дышат воздухом и должны периодически всплывать на поверхность, а также потому, что они должны все время находиться в движении, у них спит только одно полушарие мозга. Сначала в фазе сна в течение двух часов находится правое полушарие, потом у него наступает высокоактивный период бодрствования, а засыпает левое полушарие. При этом во время этих циклов поведение дельфина не меняется. «Мы пытаемся разобраться в этой модели сна, чтобы посмотреть, возможно ли с помощью лекарственных средств вызвать такую — по полушариям — модель сна у человека», — говорит Сигел. Но мало того: эти морские млекопитающие могут в течение двух недель вообще не спать, а это именно тот минимальный срок, о котором мечтают военные — хорошо бы солдаты тоже продолжали выполнять свои функции, обходясь без всякого сна. «Это нормальная составля­ющая поведения дельфинов, такое длительное отсутствие сна не оказывает на них никакого воздействия, так что мы изучаем и этот аспект тоже», — поясняет Сигел. Другие работающие на DARPA ученые занимаются птицами: как им удается мигрировать, обходясь без сна, или спать в полете?

Еще один финансируемый DARPA проект предназначен для поисков по-прежнему ускользающего ответа на один из ключевых вопросов: а в чем именно состоит цель сна? Кьяра Чирелли из Висконсинского университета в Мэдисоне занимается изучением сна на молекулярном уровне, она выявляет «гены сна» и те гены, которые имеют отношение к потере сна. «Лишь в последние десять лет у нас появилась технология, позволяющая одновременно отслеживать тысячи генов, и она открыла новые возможности для исследований», — говорит Чирелли. Военные финансируют ее исследования мух-дрозофил, потому что она пытается выяснить, способен ли мутирующий ген влиять на потребность организма во сне. К тому же она на молекулярном уровне изучает воздействие лишения сна на мозг крыс. Первоначальные исследования показали, что существует только один ген, чье проявление вызвано долговременным лишением сна, и именно этот ген участвует в обеспечении баланса нейротрансмиттеров, таких как дофамин, норадреналин и серотонин. Если непрерывно бодрствовать, уровень концентрации этих циркулирующих в мозгу веществ постоянно остается высоким — когда мозг входит в различные стадии сна, их циркуляция прекращается. Исследование Чирелли выводит на интересную гипотезу. «Вполне возможно, что одна из важных функций сна — позволить мозгу отдохнуть от нейротрансмиттеров, преобладающих в период бодрствования. Вероятно, постоянное поддержание их высокого уровня может быть опасным для нейронов», — говорит она.

Эти резкие изменения в уровнях нейротрансмиттеров помогают создавать физиологические условия, при которых возникают сновидения. И изобретение лекарства или какого-то иного средства, позволяющего нам обходиться без сна в течение долгого времени, одновременно устранит и наши сновидения. Пока неизвестно, как длительное отсутствие сновидений может повлиять на наше существование, но памятуя о том, что мы уже знаем об их роли в нашем физическом, эмоциональном и когнитивном здоровье, трудно представить, что наше представление о мире останется прежним.

Будущие открытия, несомненно, заполнят пустоты в этом интересном пазле — мы, например, наконец-то поймем, каким образом высшие уровни переднего мозга участвуют в создании сюжетов сновидений. Но самая волнующая загадка, найти ответ на которую помогут исследования сна, — дальнейшее понимание того, как работает наш разум во время бодрствования. Мы теперь знаем, что можно отточить собственные когнитивные возможности, чтобы стать и участником, и зрителем своего сновидения, а это позволяет нам подслушать разговоры мозга с самим собой. И лучшее понимание процесса осознанных сновидений поможет в поисках ответа на вопрос о самой природе сознания.