Свободные ритмы

Тайна сна

В конце 50-х годов 20-го века английская ученая Мери Лоббан и ее коллеги с несколькими испытуемыми провели лето на далеком севере, на Шпицбергене, являющемся территорией Норвегии, где полярный день не дает указаний для отсчета реального времени суток. 12 участников были разделены на две группы, и им раздали ручные часы, с которыми были проделаны определенные манипуляции втайне от испытуемых. У одной группы часы "убегали", так что часовая стрелка совершала полный оборот не за 12 часов, как обычно, а лишь за 10,5. У другой группы часы, наоборот, отставали, так что часовая стрелка обегала циферблат за 12,5 часов. Ритм "сон-бодрствование" у участников немедленно адаптировался к этим условиям; они переходили на 21-часовые или на 27-часовые "сутки", не замечая этого.

Однако отнюдь не все биологические ритмы организма можно было обмануть такой манипуляцией с часами. Например, концентрация калия в моче продолжала колебаться в ритме, соответствовавшем почти в точности 24 часам. С испытуемыми произошло то, что называется внутренней десинхронизацией (десинхронозом), явлением, которое возникает, когда некоторые из биологических ритмов организма становятся не в фазе с другими, так что вся тщательно настроенная ритмическая система дезорганизуется.

Десинхронизация ритма "сон-бодрствование" по отношению к другим циркадным ритмам часто наблюдалась в опытах с изоляцией. Температура тела обычно демонстрирует стабильный ритм с периодом 25 часов, даже если периодичность ритма "сон-бодрствование" значительно варьирует. Различная длина этих периодов приводит к постоянному изменению фазовых соотношений между различными ритмами. Когда опыты проводятся в условиях "изоляции от времени", то вначале все ритмы у испытуемого находятся в состоянии синхронизации, когда начало сна, как и положено, совпадает с нижней точкой температурного цикла. По мере развития внутренней десинхронизации испытуемый день ото дня ложится спать в различные фазы температурного цикла. Тем не менее, несмотря на сдвиг фазовых взаимосвязей, температурный ритм явно оказывает некоторое воздействие на сон. Юрген Цулли, хронобиолог из Эрлинг-Андехса, обнаружил, что период сна, который начинается на нижней точке температурного цикла, обычно короче, чем сон на вершине температурной кривой. Соответственно моменты засыпания испытуемых группируются на нисходящей ветви этой кривой, а моменты пробуждения - на восходящей ветви.

Сколько же в мозге внутренних "биологических часов", которые поддерживают ритмику различных процессов организма человека - одни, двое или даже больше? (В терминах хронобиологии она называются циркадными осцилляторами.) Американская исследовательская группа в составе ныне покойного Эллиота Вейцмана (больница Монтефьоре, Нью-Йорк) и Ричарда Кронауэра (Гарвардский университет) предположила существование двух осцилляторов: одного стабильного, с периодичностью почти 25 часов, который обеспечивает ритм температуры тела, выброса гормона надпочечников кортизола и парадоксального сна, и второго, лабильного осциллятора, регулирующего ритм "сон-бодрствование". Серж Даан и Домьен Беерсма из Университета Гронингена (Голландия) вместе со мной пришли к другому выводу, а именно что и одного осциллятора достаточно для объяснения имеющихся экспериментальных данных. В соответствии с нашей гипотезой внутренняя десинхронизация ритма "сон-бодрствование" по отношению к другим ритмам может быть объяснена допущением, что регуляция сна осуществляется двумя процессами: процессом расслабления, который нарастает во время бодрствования и снижается во сне, и циркадным процессом. Разработанная нами модель, на которой основана эта гипотеза, будет детально обсуждаться в последней главе.

Александр А. Борбели, 1989 год