«Наука и Техника» [журнал для перспективной молодежи], 2007 № 10 (17)

Так, у примитивного сумчатого млекопитающего — американского опоссума, чей мозг по ряду анатомических признаков сохраняет “рептильи” черты, электрофизиологическая картина обеих фаз сна такая же, как и у высокоорганизованных млекопитающих с развитой корой (например у хищных) и мало отличается от сна приматов и человека. Парадоксальный сон у опоссума занимает до 30 % всего сна, т. е. больше, чем у человека (20–25 %). Однако еще более высок этот показатель у хорька, высокоразвитого млекопитающего с весьма сложным поведением (до 40 %). До недавнего времени считалось, что имеются лишь два исключения из общего правила: древнейшее яйцекладущее млекопитающее— австралийская ехидна и высокоорганизованные млекопитающие, живущие в воде, но дышащие воздухом, — дельфины, которые не имеют парадоксального сна. Но в последние годы выяснилось, что у другого яйцекладущего млекопитающего, утконоса, парадоксальный сон занимает рекордно высокий процент — около 50 % всего сна. Появились также два независимых сообщения, что признаки парадоксального сна обнаружены и у ехидны. Однако эти данные вызывают серьезные сомнения и нуждаются в подтверждении. Вместе с тем в эволюции однопроходных утконос появился значительно раньше, чем ехидна, мозг которой гораздо крупнее и сложнее организован, а в коре больших полушарий больше борозд и извилин. По всей видимости, редукция парадоксального сна у ехидны носит вторичный характер и возникла в ходе адаптивной радиации этого вида.

Что же касается дельфинов, то недавние наблюдения, проведенные Л.М. Мухаметовым с сотрудниками на нескольких видах китообразных, показали, что небольшие периоды парадоксального сна у этих животных все же имеют место.

Напротив, сон холоднокровных (пойкилотермных) позвоночных носит монотонный характер. Поскольку электрическая активность мозга у них даже в условиях повышенной температуры окружающей среды резко отличается от таковой млекопитающих, то говорить о наличии у них тех или иных аналогов медленного и парадоксального сна в настоящий момент затруднительно. Особенно загадочно выглядит в этой связи возникновение и эволюция парадоксального сна: ведь это состояние по совокупности морфологических и функциональных признаков явно архаично. Достаточно напомнить, что парадоксальный сон запускается из наиболее древних структур — ромбовидного и продолговатого мозга. Специальные опыты показали, что для периодического возникновения этого состояния сохранность более высоко лежащих отделов мозга не требуется. Парадоксальный сон доминирует в раннем онтогенезе, а у взрослых животных в таком состоянии исчезает терморегуляция, организм на время становится пойкилотермным и т. д. Поскольку процент парадоксального сна у самых древних из ныне живущих млекопитающих — яйцекладущего утконоса и сумчатого опоссума — наиболее высок, то, казалось бы, именно он должен быть главным или даже единственным видом сна у холоднокровных позвоночных— пресмыкающихся, земноводных и рыб. Скорее всего, у них вовсе нет парадоксального сна, хотя в настоящее время вопрос этот изучен явно недостаточно.

Схема появления парадоксального сна. Слева — физиологические состояния у холоднокровных; справа — у теплокровных (птиц, млекопитающих); снизу вверх — смена этих состояний в ходе эволюции.

С другой стороны, если бы парадоксальный сон появился в эволюции раньше, чем медленноволновый, какова могла быть его функция? Ведь это состояние, как ясно из всего вышеизложенного, — отнюдь не покой, а своеобразная активность мозга, так называемое бодрствование, направленное внутрь. Зачем мозгу холоднокровного два вида бодрствования? И когда он “отдыхает”?

Для решения этого противоречия мы предлагаем гипотезу (см. схему), согласно которой в поведении холоднокровных имеются два состояния — активность и покой. В состоянии активности их мозг реализует главным образом генетически закрепленные программы поведения; а возможности обучения, приобретения нового опыта у них крайне ограничены. В состоянии покоя организм пойкилотермных остывает, а мозг “выключается”.