Некоторым животным приходится совсем тяжко. Например, китообразные вынуждены осуществлять постоянный контроль за своим дыханием, если же они полностью заснут, то просто захлебнутся и утонут во сне. Эволюция нашла здесь, наверное, самые оригинальные способы сна: некоторые животные из этой группы спят только одной половиной своего мозга, тогда как вторая в это время бодрствует, осуществляя контроль за дыханием. Кстати сказать, что-то подобное делают некоторые перелетные птицы, т. к. им приходится находиться в воздухе в течение очень продолжительных периодов времени.
Однако же самым примечательным является механизм «гибернации», а проще говоря, зимней спячки, например у медведей, некоторых грызунов и т. п. Долгое время ученые полагали, что зимняя спячка – это такой тип сна, но недавно появились данные, свидетельствующие о том, что это два совершенно отличных друг от друга явления. Оказывается, что медведи, впавшие в зимнюю спячку, время от времени приходят в себя и спят, а потом снова впадают в свою спячку. Иными словами, даже в состоянии спячки у них возникает потребность во сне, так, словно бы они бодрствуют! Все это заставило ученых думать, что сон кроме задач сохранения энергии выполняет и еще какие-то функции даже у животных.
Механизм сна
Торможение нервных процессов изначально всегда носит локальный характер, т. е. начинается в каком-то одном, определенном участке мозга. Это случается всякий раз, когда животному по тем или иным причинам приходится блокировать какое-то свое действие (например, пищевую, оборонительную реакции или реакцию нападения). Иными словами, происходит следующее: в мозгу животного возникает какое-то возбуждение (собака хочет есть, пытается обороняться или собирается напасть), однако же ситуация требует, чтобы это действие было прекращено. И тогда в ход идет процесс торможения, причем тормозится работа мозга именно в этом, конкретном мозговом пункте. Но все клетки мозга друг с другом связаны, а потому если этому локальному торможению ничего не противопоставить, никак ему не воспрепятствовать, то оно разрастется, выйдет за пределы упомянутого мозгового пункта и зальет весь мозг. Последний случай, когда торможение поглощает весь мозг, и есть сон.
Так что же случилось с собакой в том знаменитом казуистическом эксперименте И. П. Павлова? А было следующее: Иван Петрович вызвал у собаки условный рефлекс, но не дал ей мяса, собаке пришлось затормозить свою пищеварительную реакцию, но торможение не смогло удержаться в этом пункте и, как сбежавшее молоко, разлилось по всей нервной системе животного. Результат этой оказии – сон, буквально сваливший животное с ног. Есть тут, правда, один нюанс. Каждый, кому приходилось иметь дело с собаками, знает, что животное не заснет внезапно, если отказать ему в приеме пищи, поманив перед этим куском мяса. Почему же в описанном эксперименте И. П. Павлова собака заснула?
Дело в том, что, когда подобная коллизия возникает в естественных условиях, а не в экспериментальном станке, торможение тоже пытается распространиться на весь мозг. Однако в этих случаях иные зоны мозга, словно бы в противовес этому торможению, начинают генерировать усиленное возбуждение – собака начинает лаять, передвигаться с места на место, чесаться и т. п. Эта новая активность вступает в борьбу с разливающимся торможением и побеждает его. Собака вовлекается в другую деятельность, переключается на нее, и торможение, таким образом, остается в том пункте мозга, в котором его и пришлось использовать. Но собака Ивана Петровича была скована в станке, не смогла двигаться (хотя попыталась – помните ту «возню»?), и ее мозгу просто было нечего противопоставить этому «наводнению» торможения, которое и поглотило весь ее мозг. Именно поэтому она и заснула, чего, конечно, не случилось бы, имей это животное возможность двигаться.
Впрочем, наблюдательный собаколюб не раз встречался с подобным феноменом, даже не ограничивая свою собаку специальными устройствами. В качестве примера могу рассказать о своей собаке, которая демонстрировала способность засыпать на ровном месте при следующих обстоятельствах. Как и любая собака, она очень любила выходить на прогулку. Всякий раз, когда я надевал верхнюю одежду, она сильно возбуждалась, я бы даже сказал перевозбуждалась, ожидая, что я возьму ее с собой на улицу (мое одевание было для нее условным рефлексом, вызывающим реакцию ее активности для грядущей прогулки). Но в одних случаях я одевался для того, чтобы действительно вывести ее погулять, а в других – чтобы вне ее сопровождения отправиться на работу.
И если я отправлялся на работу, я так ей и говорил: «Я на работу!» Тут-то и возникал классический павловский феномен: она, только что живая и возбужденная, услышав эту роковую для себя фразу, мгновенно торопела, смотрела на меня выпученными глазами, потом резко разворачивалась и, покачиваясь, словно пьяная, отправлялась на свой коврик. Там она укладывалась, будто по команде (очень редкое, надо сказать, для нее послушание, которое она демонстрировала лишь по команде «Место!», причем всегда с большой неохотой), и засыпала еще до того, как я успевал покинуть квартиру!
В описанном эксперименте Ивана Петровича и в случае с моей собакой животные оказывались под действием сильного торможения, разлившегося по их мозгу. Конкретное возбуждение затормозилось, но процесс, что называется, пошел, и вот уже мозг залит. Кстати, внимательные родители могли замечать нечто подобное и у своих малышей, когда какое-то ограничение, выданное маленькому ребенку (еще не ставшему до конца «человеком»), приводит к явным признакам сонливости, замедлению реакций, а то и фактическому сну. Итак, сон – это торможение психической активности, разливающееся последовательно по всему мозгу. И это, разумеется, совсем не то же самое, что просто взять и прилечь на диванчик, поскольку в последнем случае мозг отдыхать не будет, а отдохнет, насколько это возможно, только тело.
...
Сон – это активный процесс. Торможение нашей дневной деятельности, как и торможение автомобиля, требует применения специальной силы, которая и называется «психическим торможением». Когда сильное торможение разливается по головному мозгу, оно побеждает и гасит «психическое возбуждение», способствующее нашему бодрствованию.
Мы, конечно, можем заснуть и по причине исключительной усталости, что называется, свалиться в сон от невыносимого переутомления. Но в основном наступление сна является у нас условным рефлексом. Время отхода ко сну, специфическая поза, которую мы занимаем, укладываясь в постель, действия, которые мы совершаем перед сном (умывание, чтение, просмотр телевизионной программы), – все это условные стимулы, пробуждающие в нашем мозгу реакции торможения, которые и приводят нас к засыпанию.
Снотворное электричество
С определенной долей условности наши нервные клетки (нейроны) можно было бы сравнить с электрическими батарейками или, даже лучше, с аккумуляторами. Наш мозг, вообще говоря, это такая большая РАО ЕЭС, к счастью или к сожалению, но без старого «младореформатора» А. Б. Чубайса. Тут своеобразная биологическая электроэнергия постоянно генерируется, передается по проводам, т. е. от нейрона к нейрону, и тратится на выполнение тех или иных действий. Есть, правда, в работе мозга одно существенно отличие от «электрификации всей страны» и «лампочки Ильича». Состоит оно в следующем: электрические провода, будучи объектами неживой природы, не знают, что такое утомление; а вот наши нервные клетки с этим состоянием хорошо знакомы. Причем каждые 24 часа (а если быть точным, то каждые 25 часов) они утомляются настолько, что дальше жди «веерного отключения».
В электрических проводах ток передается электронами, которые бегут от «минуса» к «плюсу», а в мозговой ткани сигнал от нейрона к нейрону передается посредством специальных химических веществ, которые должны вырабатываться этими нейронами в определенных количествах. Если наступает перерасход этих веществ, то нейрон временно, до пополнения соответствующих запасов, выходит из строя. Так что, когда нейрон достигает предельной степени утомления, растратив весь свой ресурс, он сам, никого не спрашивая, переходит на экономный режим . Этот экономный режим – сон, но не тот сон, который наступает рефлекторно (т. е. в обычное для нас время и в определенных условиях), а сон, вызванный переутомлением (И. П. Павлов называл такой сон «пассивным»).
Большинство же из нас пользуется «активным» сном, наступающим не из-за полного истощения ресурсов мозга, а из-за действия соответствующих раздражителей, т. е. обстоятельств, ассоциированных в нашей голове с состоянием сна и потому провоцирующих сон. В любом случае во время сна мы встаем на своеобразную подзарядку и пополняем химические запасы своего биологического электричества [2] . Когда же эти запасы восстанавливаются, наступает спонтанное пробуждение.