предыдущая: Нарушение сна	отрывки из книги известного сомнолога (специалиста, изучающего сон) из Швейцарии, президента Европейского сомнологического общества, профессора АЛЕКСАНДРА БОРБЕЛИ   "ТАЙНЫ СНА" перевод к.б.н. В. Ковальзона.
Если судить по "гамбургскому счету", как пошутил переводчик, профессор Цюрихского университета А. Борбели является вторым (после легендарного М. Жуве из Лиона) среди ведущих специалистов по сну в Европе и входит в пятерку крупнейших авторитетов мира.

В нашей части света большинство людей ложится спать и встает в одно и то же время, год за годом. Возможны небольшие колебания, связанные с выходными днями, праздниками или отпуском, но в целом регулярность нашего ритма покой - активность четко прослеживается при длительной регистрации.

Мы редко оказываемся в состоянии свободно выбирать время для сна и пробуждения; обычно приходится подчинять свой режим требованиям семьи, школы, работы и другим социальным и культурным факторам. Есть много причин тому, что обычно мы спим ночью. С незапамятных времен человеческие существа с наступлением темноты укрывались в жилищах, так как в темноте мало что можно делать, а риск и опасность возрастают. После захода солнца люди занимались домом, семьей и подготовкой ко сну.

Появление искусственного электрического освещения, залившего светом не только отдельные дома, но и целые города, полностью изменило нашу жизнь, сделав возможным продолжение дневной активности и в ночное время. Этот пример прогресса, который Уэбб назвал эффектом Эдисона, предоставил людям соблазнительную возможность удлинить вечерние часы отдыха за счет сна. Телевидение приносит развлечения в каждый дом, которые продолжаются далеко за полночь, так что у людей возникает ощущение, что если они вовремя лягут спать, то обязательно пропустят самое интересное.

Решение рано лечь спать превращается прямо в какой-то акт самоотречения. Трудно удержаться от искушения и не дать внешней обстановке возможности диктовать время отхода ко сну. Но можно ли на самом деле произвольно отсрочить или изменить время отхода ко сну, руководствуясь только лишь своим самочувствием? Что случится, если человек сможет ложиться и вставать, когда ему заблагорассудится безо всякого давления извне и при этом не будет знать, который теперь час? Во что выльется такая "райская жизнь" с неограниченными возможностями для сна? И если создать такие исключительные условия, то как будут чередоваться периоды сна и бодрствования - в случайном порядке или все же подчиняясь определенному ритму?

"Безвременная" среда

Даже если человек живет один, без часов и в полной изоляции, он все же не может полностью избежать влияния смены дня и ночи. Свет, звук и шум, проникающие извне, дают приблизительную информацию о времени суток. Если необходимо устранить все внешние "индикаторы времени", то надо либо уехать на далекий Север, где солнце летом светит круглые сутки, либо проникнуть в глубокую пещеру, которой не достигают ни свет, ни звук.

В начале 60-х годов ученые начали изучать вопрос, как ведут себя люди, если они не имеют представления относительно солнечного времени в течение нескольких суток или даже недель. Это были годы, когда человечество готовилось исследовать Луну и ближайшие области Вселенной. Перспектива космических путешествий равно вдохновляла как ученых, так и политиков, так что громадные правительственные ассигнования стали отпускаться на биомедицинские исследования. Один из важнейших вопросов, возникших в этой связи, это смогут ли астронавты приспособиться к внеземным условиям. Интерес аэрокосмической администрации к этим проблемам породил фундаментальные исследования биологических ритмов человека, области, которая до тех пор находилась, в общем, в довольно-таки запущенном состоянии.

Мишель Сифр, отважный молодой французский исследователь пещер, как раз в это время перешел от геологических к биологическим работам. Вместе со своими коллегами он проводил недели и месяцы в полной изоляции глубоко под поверхностью земли и изучал эффекты такого пребывания на человеческий организм. В этих опытах в холодных, сырых пещерах, да к тому же не всегда полностью безопасных, научный поиск и поиск приключений сочетались необычным образом.

Юрген Ашофф, директор Института поведенческой физиологии имени Макса Планка в Баварском городе Эрлинг-Андехс, и один из его сотрудников, физик Рютгер Вивер, подошли к решению той же самой проблемы с другой, более здравой и осмысленной, позиции. Они реконструировали пустой бункер под Мюнхеном, превратив его в экспериментальную исследовательскую лабораторию, где два испытуемых могли проводить в полной изоляции по нескольку недель. При этом каждый участник жил в своем собственном помещении, состоящем из жилой комнаты, кухни, туалета и душевой.

Комнаты в бункере были построены так, что скрадывали все внешние шумы и свет, но имелся грузовой лифт, с помощью которого испытуемый мог осуществлять контакт с внешним миром. Естественно, в буккере нет никаких часов, радио и других приборов, которые могут дать информацию о времени суток. В ходе опыта регистрируется целый ряд параметров. Двигательная активность замеряется с помощью датчиков, установленных под полом, а температура - ректальным термометром. В некоторых опытах испытуемым время от времени предъявляются различные психологические тесты, производится сбор и химический анализ мочи. Вивер обобщил результаты наблюдений более двухсот участников этих опытов в монографии "Циркадная система человека".

Перед тем как вернуться к результатам этих опытов, давайте рассмотрим следующий вопрос: как себя чувствуют участники эксперимента в долгие недели одиночества и как они проводят время? До сообщениям Вивера и его коллег, огромное большинство испытуемых сообщает об очень хорошем самочувствии и многие из них буквально рвутся участвовать в следующих опытах. Что же делает таким приятным период изоляции? Быть может, свобода от всякой ответственности и всех обязанностей, возможность делать именно то, что хочется, в течение нескольких недель? Или же причина лежит глубже, в том, что человек впервые воспринимает естественный ход собственных биологических ритмов? Вопрос пока что остается открытым.

Большинство испытуемых проводили время за чтением, письмом и слушанием музыки; студенты иногда пользовались возможностью готовиться к экзаменам в мирной и спокойной обстановке. Каждый раз случалось так, что участники удивлялись, когда им сообщали, что обусловленное время истекло. Эксперимент в пещере, проводимый Сифром и его коллегами, также продемонстрировал типичную недооценку прошедшего времени: когда завершился пятимесячный экспериментальный период, испытуемый был убежден, что он провел в изоляции лишь три месяца. Изменения диаграмм сна - бодрствования, происходящие в изоляции, показывают, откуда возникает такая недоооценка.

Испытуемый, который в течение первых трех дней эксперимента имел информацию о реальном времени, спал с 11 часов вечера до 7 утра, как обычно. Начиная с четвертого дня вся эта информация устранялась. В первый же вечер после этого испытуемый лег спать на сорок минут позже и проснулся на следующее утро уже в 8 часов. Однако он не заметил сдвига в режиме дня. Каждые последующие сутки он ложился и вставал на час позже, чем накануне.

Таким образом, субъективные сутки участника исследования состояли не из 24, а из 25 часов. На 13-е сутки существования "вне времени" (или на 16-е сутки опыта) он лег спать в 10 ч. 40 мин. утра вместо 11 часов вечера, а проснулся в 8 вечера. Теперь фаза его цикла сон - бодрствование была сдвинута ровно на 12 часов. Если продолжить эксперимент, то можно обнаружить, что через 25 суток испытуемый заявит, что прошло только 24 субъективных дня и ночи.

Живя в обстановке, не содержащей указателей реального времени, испытуемый, руководствуясь только своим собственным отсчетом, обнаружит, что постарел лишь на 24 дня, тогда как на самом деле прошло уже 25 суток.

Если продлить опыт на несколько недель, то внезапно субъективный период бодрствования может подскочить от 17 часов до 34, а время сна от 8 часов до 18! Другими словами: испытуемый перейдет от 25-часовых субъективных суток на 50-часовые, но он вновь не ощутит даже этого столь резкого изменения. В конце опыта количество суток, проведенных им в одиночестве, по его субъективным подсчетам, будет много ниже реального значения.

Независимо от того, содержат ли субъективные сутки испытуемого 25 или 50 часов, соотношение сна и бодрствования мало меняется. В нашем случае испытуемый проводил около одной трети всего времени во сне в условиях временной изоляции, т. е. столько же, сколько и в нормальных условиях. У короткоспящего отношение времени сна ко времени бодрствования оставалось небольшим и в условиях изоляции от времени, хотя абсолютное время сна возрастало.

В этих условиях распределение стадий сна претерпевает некоторые типичные изменения: хотя в обычных условиях эпизоды парадоксального сна удлиняются от цикла к циклу, в бункере этого не происходит. Здесь первый эпизод парадоксального сна возникает вскоре после засыпания испытуемого, т. е. латентность парадоксального сна невелика, и длительность этого эпизода такая же, как и у всех последующих. Процент парадоксального сна остается неизменным. В отличие от парадоксального сна распределение глубокого медленного сна в условиях изоляции от времени мало изменяется.

25-часовый ритм сна - бодрствования соответствует среднему периоду ритма температуры тела, который, как показал Вивер, близок к 25 часам. Он может варьировать между индивидуумами: у одного ритм может быть 24,7 часа, у другого - 25,2, но важно то, что у каждого человека точная длительность его собственного индивидуального ритма поддерживается с поразительной точностью на протяжении длительного времени. Биологические ритмы, которые наблюдаются в этой ситуации, столь явно отличаются от 24-часовой периодичности вращения Земли, что представляется маловероятным, что они вызваны некими скрытыми влияниями окружающей среды. Должно быть, они запускаются какими-то, некими "внутренними часами" в организме.

Где расположены биологические часы?

"Мимоза реагирует на солнечный свет и наступление дня: ее листья и стебли сокращаются и поворачиваются к солнцу. Ту же реакцию можно увидеть, если поворачивать растение руками или гнуть его. Господин де Майран обнаружил, что солнце и воздух не являются необходимыми элементами для этого феномена. И что эта реакция лишь слегка ослабляется, если выдерживать растение в полной темноте. Оно продолжает четко раскрываться при восходе, закрываться на закате и оставаться закрытым всю ночь. Таким образом, растение мимоза реагирует на солнце, даже будучи полностью от него изолировано..."

Эта выдержка из наблюдений за мимозой была опубликована Жан-Жаком Дорту де Майраном в материалах Королевской Академии наук в Париже в 1729 г. Он обнаружил, что 24-часовой ритм движений листьев растения сохраняется и в темноте, и следовательно, это было первым указанием на то, что биологические ритмы могут сохраняться и в отсутствие внешних влияний. Это сообщение, опубликованное более 250 лет назад, было совершенно правильным не только в отношении наблюдений за мимозой, но также и насчет предсказания медленного прогресса науки в этом направлении: открытие де Майрана не изучалось как следует другими учеными вплоть до наших дней.

Одним из первых современных ученых, который занялся ритмами у растений, был Эрвин Бюннинг, профессор ботаники в университете в Тюбингене, Германия. Впоследствии интерес ученых постепенно перемещался от растений к животным. Пионерские опыты по биоритмам были проведены двумя "отцами" хронобиологии (науки о биологических ритмах)- английским биологом Колином Питтендрай, который ныне работает в США, и немецким специалистом в области поведенческой физиологии Юргеном Ашоффом.

На первой большой конференции по хронобиологии в местечке Келд Спринг Харбор, штат Нью-Йорк, в 1960 г. стало ясно, что 24-часовые ритмы пронизывают все природные явления. Как мы уже видели при рассмотрении исследований, выполненных на людях, ритмы животных также обычно соответствуют световому циклу окружающей среды, но сохраняются даже после устранения внешних воздействий. Здесь также "внутренние часы", должно быть, несут ответственность за поддержание биоритмических процессов.

Когда организм существует в изоляции от реального времени, то нормальная периодичность суточных ритмов отклоняется от 24 часов. Франц Хальберг, хронобиолог, работающий в США, ввел термин "циркадианные" (или "циркадные") ритмы, ставший сейчас общепринятым (от лат. "цирка" - около, "диес" - день). В отсутствие информации о времени проявляется "свободнобегущий" (или просто "свободный") циркадный ритм.

Последние четверть века изучению циркадных ритмов была посвящена большая и интересная работа: зоологи изучали их развитие у насекомых, моллюсков и других беспозвоночных, тогда как биологи, изучающие клетки, занялись природой биоритмов у одноклеточных организмов. Центральным вопросом остаются физиологические структуры и биологические процессы, ответственные за циркадные ритмы.

Световой цикл окружающей среды - важнейший источник информации о времени для циркадной ритмики крыс; это справедливо также и для большинства других животных. На языке хронобиологии свет является "цайт-гебером", т. е. внешним сигналом, синхронизирующим циркадные ритмы организма. Такая синхронизация вовсе не требует, чтобы светлый период длился 12 часов. Многочисленные опыты показали, что даже очень короткие световые экспозиции (обычно 15-60 минут, а в исключительных случаях даже одиночные вспышки) достаточны для того, чтобы синхронизировать по фазе циркадные ритмы.

Свободные ритмы

В конце 50-х годов английская ученая по имени Мери Лоббан и ее коллеги провели необычный эксперимент. Они вместе 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 с половиной. У другой группы часы, наоборот, отставали, так что часовая стрелка обегала циферблат за 13 с половиной 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 они 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.

НАРУШЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ РИТМОВ КАК ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ЗАБОЛЕВАНИЕ

Мореплаватели, совершавшие кругосветные плавания в давние времена, сталкивались с многочисленными трудностями, но у них было одно преимущество по сравнению с современными туристами: они не страдали от резкой смены часовых поясов, неприятного последствия воздушных полетов на реактивных лайнерах, которое люди все чаще ощущают на себе. После длинного перелета с востока на запад человек в течение нескольких дней не может приспособиться к новой обстановке: он просыпается необычно рано, а к середине дня чувствует себя смертельно усталым. Путешествующие же в восточном направлении не могут заснуть вечером.

Причина этих трудностей кроется в том, что нашим циркадным ритмам требуется некоторое время, чтобы прийти в соответствие с новым суточным циклом. Если человек совершает перелет из Европы в Соединенные Штаты, то его метаболические и гормональные ритмы продолжаются по европейскому времени. Тщательные исследования показали, что требуется до двух недель, чтобы ритмы полностью адаптировались к новым часовым поясам.

Многие считают, что гораздо приятнее путешествовать с востока на запад, чем наоборот: это связано с тем, что свободные циркадные ритмы имеют периодичность в среднем 25 часов: временное удлинение нормального 24-часового ритма, происходящее при поездке в западном направлении, легче воспринимается организмом, чем укорочение ритмичности цикла до менее чем 24 часов.

Хотя путешественник и может ощущать такие нарушения ритмов как неприятные, это, к счастью, только временный источник дискомфорта. С гораздо более серьезными проблемами сталкиваются те, чья работа требует частой смены биоритмов. Одна из таких групп - это экипажи авиалайнеров, работающие на дальних линиях, но самая распространенная состоит из рабочих, трудящихся посменно. В большинстве промышленно развитых стран они составляют примерно 20% всей рабочей силы. Рабочие, которые вынуждены часто менять смены, и каждый раз заново приспосабливать свои циркадные ритмы к новым условиям, могут испытывать значительные трудности.

Вряд ли стоит удивляться, что многие из работающих в смену страдают от различных нарушений сна. Их главные жалобы это трудности при засыпании, частые ночные пробуждения и общая недостаточность сна. Внешние шумы, которые, естественно, днем выше, чем ночью, могут также усугублять их страдания. В результате после ночной смены рабочие спят днем на 2-3 часа меньше, чем ночью после дневной смены.

Кроме нарушений ритма, происходит еще и накопление "недосыпания" (дефицита сна), что также способствует ухудшению общего самочувствия и работоспособности. Многие в такой ситуации начинают потреблять снотворные, поскольку не видят другого выхода, когда необходимо как следует поспать хотя бы несколько часов. Проведенный недавно опрос среди членов экипажей авиалайнеров показал, что потребление снотворных у них намного выше по рабочим дням, чем по выходным.

Многие проблемы, связанные с нашим здоровьем, возникают из-за ригидности (жесткости) циркадных процессов. Когда часы работы резко сдвигаются и новый режим долго сохраняется, то требуется некоторое время для восстановления обменных и гормональных ритмов организма, хотя цикл сон - бодрствование можно изменить немедленно. В этой ситуации человек вынужден спать тогда, когда его внутренние биологические часы запрограммированы на бодрствование: температура тела, уровень "гормона стресса" в крови и работа почек поддерживаются на высоком уровне, в то время как секреция мелатонина - гормона шишковидной железы (эпифиза) минимальна.

На первой фазе такого сдвига люди обычно спят плохо, они часто просыпаются и не чувствуют себя отдохнувшими после сна. Аналогичные проблемы возникают во время бодрствования, так как их циркадные ритмы запрограммированы на отдых. Следствием этого часто бывают усталость, рассеянность, падение работоспособности.

Некоторые люди чрезвычайно сильно реагируют на изменения суточных ритмов и практически не способны выполнять ответственные задачи в неподходящее время дня. Другие же легче адаптируются к таким новым ситуациям. Неясно, откуда возникают такие индивидуальные различия. В настоящее время ученым известно лишь то, что с возрастом адаптация к смене биоритмов становится все более трудной.

Было бы ошибочным, однако, считать, что многочисленные проблемы, вызванные сменной работой, возникают только лишь из-за десинхронизации циркадных ритмов. Изменение режима работы влияет также и на семейные взаимоотношения, человеку становится трудно вести нормальную общественную жизнь. Сменные рабочие незаметно попадают в своего рода "временное гетто", особую форму изоляции от общества, вызванную необычным режимом сна и еды.

следующая: Фазовый сдвиг ритмов как метод лечения