Наука о сне. Кто познает тайну сна – познает тайну мозга!

Общепринятое понятие эндогенного ритма возникло недавно. Между 1960 и 1970 годами появились многочисленные книги и статьи, касающиеся «примерно 24-часового» ритма (или циркадианного: от лат. circa — «около» и dies — «день»). Тогда же были установлены критерии эндогенного ритма:

— стабильность этого ритма при отсутствии всякого периодического внешнего влияния;

— циркадианная периодичность должна сохраняться, если окружающая среда проявляет иную периодичность;

— медленное изменение фазы после резкого изменения периодичности окружающей среды.

Именно депривация сна у человека представила доказательства существования эндогенного ритма. Во время продолжительной депривации сна наблюдается постоянное «давление сна», нарастающее в целом по ходу депривации, но которое резко снижается каждый раз к вечеру, чтобы снова усилиться к утру. Проверка когнитивных и психомоторных способностей выявила ту же периодичность. Удивительно, но максимум потребности во сне возникает в момент пробуждения, а минимум — непосредственно перед привычным временем засыпания. Усиление давления бодрствования в конце периода бодрствования (перед самым открытием «врат сна») не поддается пока исчерпывающему объяснению, что дает основание для предположения о наличии некой «странности» в работе биологических часов, управляющих бодрствованием.

Наличие внутренних часов особенно заметно при длительных трансмеридианных авиаперелетах, вызывающих из-за смены часовых поясов так называемый джетлаг, который может продолжаться до 10 суток и переносится гораздо тяжелее при полетах в восточном направлении, нежели в западном. Кроме того, при регистрации температуры у испытуемых было обнаружено, что наблюдаемая в обычных условиях внутренняя синхронизация между падением температуры тела и сном исчезает при смене часовых поясов. Зайслер и др. показали, что продолжительность эпизода сна в большей степени зависит от циркадианной фазы температурного ритма, в которой начинается сон, чем от продолжительности предшествующего бодрствования.

И наконец, регистрация, проведенная у испытуемых, находящихся длительное время в пещерах или бункерах (для подавления циркадианных сигналов дня и ночи) демонстрирует существование эндогенного циркадианного ритма с периодом 25–28 часов.

Где же расположены эндогенные часы, управляющие температурой, бодрствованием и сном? Эти часы и есть супрахиазматические ядра (NSC), открытые в 1972 году Муром и Эйхлером, а также Стефаном и Цукером. Наиболее убедительные доказательства того, что NSC необходимы и достаточны для генерации циркадианного ритма, представили Эдгар и его группа, а также Ральф с коллегами. Они показали, что после удаления NSC у грызунов и ликвидации, таким образом, циркадианных ритмов температуры и бодрствования, эти ритмы могут быть восстановлены введением в третий желудочек мозга либо фрагментов фетальных NSC, либо клеток культуры NSC (Рис. 2). Более того, период восстановленного ритма будет таким же, как у донора.

Рис. 2. Участие супрахиазматических нейронов (SCN) в интеграции циркадианных ритмов (по Сейперу и др., Saper et al., «Hypothalamic regulation of sleep and circadian rhythms”, Nature, vol. 437, 2005). Воздействие SCN на дорсо-медиальные ядра гипоталамуса (DMH) опосредуется вентро- и дорсо-вентрикулярными проводящими путями (DSPZ и VSPZ). Управление DMH бодрствованием, выделением кортикоидов и сном опосредуется вентро-латеральной преоптической областью (VLPO), а регуляция температуры — медиальной преоптической областью (МРО). Предполагается, что пептиды, связанные с питанием (лептин) также участвуют в регуляции циркадианных ритмов через посредство полукружных (ARC) и вентромедиальных ядер.