Процесс S и процесс С

Очевидно, внутренние часы занимаются не только тем, что в опреде­ленное время посылают сигналы усталости. В другое время они активно поддерживают нас в состоянии бодрствования. К примеру, утром био­логический датчик времени взбадривает нас даже в том случае, если мы перед этим не спали. Каждый, кому случалось проводить бессонную ночь, может вспомнить, что страшная сонливость, почти необоримая посреди ночи, с приближением нового дня отступает. Даже совсем не выспавшись, мы снова становимся внимательнее, работоспособнее, со­средоточеннее, а настроение улучшается.

Однако за этим, обычно к полудню, а самое позднее к вечеру, следу­ет неприятное «пробуждение»: как только тело немного снижает свою активность, на невыспавшегося человека нападает неодолимая потреб­ность в сне. Видимо, организму необходимо что‑то добрать, и внутрен­ние часы сообщают нам, когда это лучше всего сделать. Следователь­но, кроме хронобиологического влияния на нашу потребность в сне существует и вторая составляющая, которая заставляет нас ощущать тем большую усталость, чем дольше мы не спали. Это так называемый гомеостатический фактор, стремящийся поддерживать потребность в сне по возможности на одном уровне.

Сам по себе данный процесс функционирует совершенно так же, как термостат, поддерживающий в холодильнике постоянную заданную температуру. Чем дольше мы бодрствуем, тем с большей силой центр засыпания испытывает потребность переключить коммутатор на сон. Чем дольше мы спим, тем меньше потребность в сне, так что в какой‑то момент мы окончательно «выспались» и просыпаемся. «Гомеостати­ческий процесс – функция от продолжительности предшествующего бодрствования», – пояснил мне заведующий отделением психофарма­кологии и сомнологии Цюрихского университета Александр Борбели во время нашей беседы весной 2006 г.

Не приходится сомневаться, что Борбели знает, о чем говорит: ведь не кто иной, как он разработал в 1982 г. так называемую двухфакторную модель регуляции сна. Согласно этой модели, наша потребность в сне в определенный момент времени есть результат взаимодействия хронобиологических и гомеостатических факторов. Эти компоненты ученый назвал процессом S и процессом С. Процесс S – это гомеостатическая составляющая потребности в сне, а процесс С – влияние внутренних часов, главная задача которых – оставить для долгого сна именно ночь. Когда исследователи удаляли у подопытных животных центральные внутренние часы и тем самым прекращали процесс С, зверьки начина­ли засыпать на короткое время независимо от времени суток и так же быстро просыпаться.

«Процесс S, напротив, напоминает песочные часы, – говорит Бор­бели. – Во время бодрствования песок пересыпается сверху в нижний сосуд, при засыпании часы переворачиваются». Поэтому для ощущения хорошего отдыха важно не только, сколько времени подряд мы про­спали, но и сколько времени мы потратили в течение дня, чтобы сфор­мировать составляющую S. Значит, если вы знаете, что в ближайшую ночь вам не удастся выспаться, можно попробовать поспать заранее в середине предыдущего дня.

Модель Борбели в усовершенствованной форме стала сегодня не только общепризнанной, но и привлекает все больше внимания, вероятно, в связи с общим подъемом интереса и доверия к сомнологии. «Индекс цитирования со временем возрастает, что необычно для науч­ной статьи», – не без гордости замечает автор. В «своем» институте он работает уже четыре десятилетия. Все это время посвящено психофар­макологии, а также исследованию биологических ритмов и сна. Его кол­лектив пользуется среди сомнологов мировой популярностью. И сам Борбели после самого большого своего успеха – опубликования моде­ли регуляции сна – стал в своей области настоящей суперзвездой.

Одну из причин популярности своей модели Борбели видит в том, что «это совсем просто». Вторая причина, думается, в том, что модель объясняет сразу множество явлений. Так, процесс S регулирует в основ­ном нашу потребность в глубоком сне. Чем значительнее компонента S, тем больше дельта‑волн порождает наш мозг после засыпания. По той же причине сон в течение ночи становится все более поверхностным. Чем больше песка пересыпалось в сосуд бодрствования, тем меньше дельта‑волн появляется на ЭЭГ. Только из‑за грандиозного недосыпа­ния мозг даже после 3‑4 ч постоянного снижения компоненты S может продолжить включать фазы глубокого сна.

С точки зрения математики процесс S идет по экспоненте. Непос­редственно после засыпания или пробуждения он сильно снижается или повышается, а потом постепенно приближается в некоему постоянному значению. В одном случае такое насыщение – максимальная форма бод­рости, когда человек выспался, в другом – кульминация сонливости, ко­торая достигается лишь после двух или трех проведенных без сна ночей.

Частота и продолжительность БС, напротив, связаны и с внутренни­ми ритмами. Они сообщают центру БС, когда ему включаться, а имен­но каждые 90 минут. Ближе к концу ночи эти фазы появляются чаще и длятся дольше, чем в первые часы сна. Поэтому мы во время послео­беденного отдыха почти никогда не видим снов, и по той же причине люди, работающие в ночную смену и вынужденные, вопреки сигналам своего организма, спать днем, часто получают слишком мало БС.

Но что за физиологический механизм скрывается за таинствен­ным S‑процессом? Что, собственно говоря, регулирует в данном слу­чае наше тело? Тот, кто смог бы ответить на этот вопрос, значитель­но приблизился бы к решению великой загадки – почему мы должны спать. Во всяком случае, не существует сонной отравы «гипнотокси­на'», которую искал еще в 1913 г. французский врач Анри Пьерон в мозге долго не спавших собак – в его экспериментах вспрыскивание их спинномозговой жидкости нормально высыпавшимся сородичам погружало тех в сон.

Однако нервные клетки центров сна вырабатывают химические вещества, вызывающие усталость, потому что они, в частности, бло­кируют центры возбуждения. «Но действуют они не в одиночку, – говорит Александр Боберли – Единственного, за все ответственного «сонного вещества», вероятнее всего, не существует. Процесс S регу­лируется многими факторами». Многое указывает на большую роль вещества аденозин, которое возникает как продукт распада в процес­се потребления нервными клетками энергии. По крайней мере, его уровень неизменно нарастает в некоторых областях мозга у кошек, когда исследователи искусственно не дают животным спать. Кроме того, особенно много сна требуется людям с необычным вариантом фермента, замедленно снижающим количество аденозина. Что аде­нозин вызывает сонливость, было известно уже давно. Ведь именно этим объясняется воздействие кофеина, блокирующего рецепторы аденозина.

Поэтому наша возрастающая по мере продолжительности бодрс­твования потребность в сне – тоже, вероятно, следствие процессов обмена веществ в бодрствующем мозге, считают исследователи. Чем дольше включено наше сознание, тем больше в мозге собирается продуктов обмена веществ, включая аденозин. От этого мы испы­тываем усталость, которая в конечном счете является сигналом не­рвной системы о потребности зарядиться новой энергией благодаря глубокому сну.

Однако это недостаточное объяснение. «Остается нерешенным ин­тереснейший вопрос: что обозначают дельта‑волны», – дополняет Бор­бели. Они возникают потому, что все большее количество нервных кле­ток синхронизирует свою деятельность и понижает возбудимость. Что их к этому побуждает и какие важные задачи они решают в этом состо­янии, до сих пор окончательно не ясно. Ясно лишь одно: чем дольше мы бодрствуем, тем сильнее потребность клеток больших полушарий пе­реключить коммутатор в положение сна. С тех пор как исследователям удалось показать, что дельта‑волны также самостоятельно возникают в изолированных от остального тела тонких срезах коры полушарий, если искусственно поддерживать жизнь в этих препаратах, а также что электрические поля с частотой колебаний дельта‑волн способны пог­рузить человека в глубокий сон, не приходится сомневаться, что и эта деятельность мозга вызывает сонливость и вносит существенный вклад в процесс S.