Сон под микроскопом. Что происходит с нами и мозгом во время сна бесплатное чтение

«Сон – такой совершенно знакомый и обыденный процесс – тем не менее до сих пор ускользает от нашего понимания»[18], – писал швейцарский исследователь сна Александр Борбели. Десятки, если не сотни тысяч раз мы засыпаем и просыпаемся в течение жизни и воспринимаем этот процесс чем-то самим собой разумеющимся. Нам не нужно учиться спать и бодрствовать – мы наделены этим даром от природы, – и это происходит в некотором роде само по себе. Американский философ Дэниэль Деннетт ввел в употребление прекрасно характеризующее сон понятие «компетентность без разумения»[19]. Нам не нужно знать, что такое сон, для того чтобы засыпать и просыпаться. Мы просто спим, не думая, зачем это делаем и что это за удивительное состояние, которое отбирает у нас треть жизни. И чем меньше мы пытаемся активно, сознательно участвовать в процессе засыпания, тем легче оно наступает. Любопытно, что в отличие от многих других типов поведения, которые совершенствуются с опытом в течение всей жизни, сон только ухудшается. Как будто с возрастом мы разучиваемся спать и управление нашим сном и способность его контролировать, включая и момент засыпания, и процесс возвращения к бодрствованию, становятся нам все менее и менее подвластны. Обрести контроль над собственным сознанием, постичь его или только осознать саму возможность его понимания – все это требует огромных физических и душевных усилий и многолетних тренировок. Не потому ли «пробуждение» считается в буддизме высшей точкой самосовершенствования, чем-то находящимся далеко за пределами обычных человеческих возможностей? Имя основателя религиозно-философского учения – Будда – на санскрите означает «пробудившийся», а его достижение стадии просветления ознаменовало начало новой эпохи в развитии цивилизации. Однако остается до сих пор неясным, в чем же именно состояло «пробуждение» Будды? Ведь все, как обычно, сводится к определениям понятий, к тому, как мы их понимаем и как к ним относимся.

В отличие от многих других типов поведения, которые совершенствуются с опытом в течение всей жизни, сон только ухудшается.

Определить, что такое сон, непросто[20]. Обычно его описание подразумевает простое исключение характеристик бодрствования. Например, сон – это состояние, которое связано с отсутствием движения и способности к осознанным ответам на внешние воздействия. А бодрствование в таком случае – наоборот. Но так ли это? Бодрствование определяется, во-первых, способностью получить и воспринять информацию, приходящую из окружения. Во-вторых, способностью на нее реагировать тем или иным способом: отвечать окружению, влиять, в свою очередь, на него, что обычно происходит через движение. Во сне такого не происходит. Подобные круговые описания не всегда помогают, но, увы, пока ничего лучшего в нашем распоряжении нет. Мы будем не раз возвращаться к определению сна, потому что истинное положение вещей намного сложнее, чем кажется. С чего же начать исследовать такое явление, как «сон»? Предлагаем подойти к этому вопросу не с момента засыпания, а с момента пробуждения.

Британский философ, логик и математик Альфред Норт Уайтхед когда-то писал своему ученику, соавтору знаменитого труда «Основания математики»[21] Бертрану Расселу[22]: «Для вас мир отождествляется ощущению ясного, безоблачного дня около полудня; для меня же это более сродни пробуждению ранним утром из глубокого сна»[23].

Переход от сна к бодрствованию, или возвращение из потустороннего мира сна в реальность, заслужил немало эмоциональных описаний, которые, впрочем, представляют собой не более чем робкие попытки облечь в словесную форму то, что можно только ощутить и пережить лично. Попробуйте, например, объяснить, что такое пробуждение, инопланетянину, который прилетел с планеты, где никто не спит!

Для нас пробуждение – это процесс, который неразрывно связывает наш внутренний и внешний миры. Он может быть понят, только если его рассматривать одновременно изнутри и извне. В момент пробуждения мир небытия или фантастических сновидений материализуется, трансформируется в осязаемые формы внешнего мира. И он, в свою очередь, начинает снова действовать на нас, а мы опять обретаем привычную способность на него отвечать. Постоянное, динамическое взаимодействие между организмом и окружающей средой находится в центре внимания энактивизма – представления о том, что когнитивные функции и другие проявления деятельности организма могут быть поняты только через призму взаимодействия между ними. В свою очередь, мозг также находится не в вакууме, а является частью тела, и множество видимых и невидимых нитей – от гормональных взаимодействий и общего кровотока до нервных связей через периферическую нервную систему – связывает его с внутренним миром. Процесс ощущения нашего внутреннего состояния называется интероцепцией. Сон в этой свя́зи занимает важное место – это одно из немногих состояний, когда взаимоотношения между мозгом, телом и окружением кардинально меняются. Сон определяется прежде всего взаимодействием между нами и миром извне, а не только тем, что происходит в глубине мозга, где миллиарды нейронов, пребывая в вечном мраке черепной коробки, усердно трудятся над расшифровкой и систематизацией потоков информации, которые приходят с помощью органов чувств.

В книге «Человек и его природа»[24], которую Чарльз Шеррингтон составил по лекциям, прочитанным в Эдинбургском университете в 1937–1938 годах, есть пассаж, который поэтически описывает момент пробуждения: «Верхний слой коры мозга, где еще мгновение назад едва ли пробегала искра света, внезапно озаряется появлением ритмически мигающих и движущихся огней, спешащих туда и сюда. Мозг просыпается, а вместе с ним возвращается и разум. Это как если бы Млечный Путь вступил в некий космический танец, или это как волшебный ткацкий станок, на котором миллионы мигающих челноков плетут растворяющийся узор, неизменно значимый, но никогда не постоянный, состоящий из изменяющейся гармонии стежков»[25].

Сон определяется прежде всего взаимодействием между нами и миром извне, а не только тем, что происходит в глубине мозга.

Сегодня мы знаем, что мозг активен во время сна и возникновение искр света – не более чем метафора. Но как же описать процесс пробуждения? А главное, почему и как оно происходит? Исходит ли сигнал о том, когда просыпаться, изнутри, или же это процесс, который зависит прежде всего от внешних сигналов, имеющих решающее значение?

Британский поэт и философ Фредерик Майерс описал явление так называемого гипнопомпического состояния[26] – характерного состояния сознания в момент пробуждения. Возможное возникновение в этот момент галлюцинаций, как считается, отражает попытки мозга «объяснить» и привести в гармонию два потока информации: исходящий изнутри (сродни воображению) и извне (сенсорное ощущение или перцепция) – и разрешить возникающие между ними конфликты. Такого рода противоречия проявляются в явлении гипнического подергивания – характерного ощущения падения при засыпании, от которого человек мгновенно просыпается. Происхождение этого феномена неясно, но, возможно, оно связано с неодновременным засыпанием разных частей мозга: те области, которые отвечают за то, чтобы поддерживать тонус мышц, в некоторый момент перестают получать тормозящее влияние от других структур мозга или неправильно интерпретируют расслабление мышц, принимая его за опасность потери равновесия. В ответ мозг моментально воспроизводит процесс падения в воображении и формирует адекватную реакцию – его предотвратить. Устранить несуществующее падение. Время в этот момент как будто идет вспять. Падения еще не произошло в реальности, но ответ на него – пробуждение – уже сформирован. Гипнические подергивания – это один из замечательных примеров явлений, относящихся ко сну, которыми можно с увлечением спекулировать, не зная конкретного и исчерпывающего ответа. Впрочем, так обычно и развивается наука, ведь «воображение предшествует познанию»[27] – утверждал нобелевский лауреат, американский нейробиолог Ричард Аксель.

А одним из путей познания является собственно движение – Максин Шитс-Джонстон, философ и автор книги «Первичность движения»[28], развила знаменитый афоризм Сократа о познании себя: «Биологическая матрица, которая в своем эволюционном развитии восходит к проприоцепции» – осознанию собственного тела, ощущению его положения в пространстве и его перемещения. К свя́зи сна и движения мы еще не раз вернемся.

Другой аспект, связанный с пробуждением, – инерция сна. Переход от сна к бодрствованию не происходит внезапно – это постепенный процесс, и мы сразу после пробуждения, как правило, чувствуем себя как-то необычно. Начальный период бодрствования зачастую характеризуется пониженным уровнем внимания, некоторой дезориентацией во времени и пространстве – где я, который час? – и отчетливым субъективным ощущением «неполного бодрствования». Это состояние часто называют инерцией сна. Примечательно, что инерция сна – это не только и не просто «субъективное явление», она имеет четко обозначенную, впрочем тоже недостаточно понятную, нейрофизиологическую основу. Ученые в лабораториях сразу после пробуждения испытуемых, в первые минуты их бодрствования, фиксировали характерные изменения в определенных частотных диапазонах электроэнцефалограммы, а также изменения в вызванных потенциалах мозга (тип активности, отражающий ответы мозга на внешнюю стимуляцию) и снижение когнитивных функций. Кстати, известно, что очень короткий дневной сон[29] может быть намного более освежающим, чем продолжительный, по крайней мере на субъективном уровне. Одна из причин этому – именно инерция сна, которая не проявляется в значительной степени после его «поверхностных» стадий. Однако если позволить сну продолжить развитие и добраться до глубоких стадий, то инерция сна может практически перечеркнуть всю пользу сна.

Переход от сна к бодрствованию не происходит внезапно – это постепенный процесс, и мы сразу после пробуждения, как правило, чувствуем себя как-то необычно.

Так что же происходит в мозге после пробуждения? Недавние исследования на лабораторных грызунах позволили выяснить, что активность нейронов коры мозга немедленно после пробуждения несколько снижена. Иными словами, количество электрических разрядов (которые также называют нервными импульсами), которыми, как считается, нейроны обмениваются информацией, было на 15–20 % ниже в первые несколько минут после спонтанного выхода из сна по сравнению со средними значениями во время бодрствования. Более того, паттерн разрядов активности напоминал скорее активность мозга во сне, чем во время бодрствования. Иначе, с одной стороны, мышь уже проснулась, а с другой стороны – не совсем.

Если медленное, постепенное пробуждение сохранилось в процессе естественного отбора, значит, это давало какие-то преимущества для выживания.

Как же внести бóльшую ясность в вопрос: спит ли еще мышь во время пробуждения или уже нет? Британский физик и астробиолог Пол Дэйвис в своей книге «Демон в машине»[30] рассуждал о возможности разработать «датчик жизни», который можно было бы применять, чтобы определять, есть ли жизнь на удаленных планетах или нет. Впрочем, он сразу оговаривался, что вопрос о том, что такое жизнь, остается до сих пор открытым: «Конечно, датчика жизни пока не существует. Более того, еще предстоит выяснить, как такое устройство может работать в принципе. Что именно оно должно измерять? ‹…› Например, поговорим о сложности химического состава живых организмов. Мышь, которая только что умерла, по своей химической сложности едва ли уступает живой мыши. Однако мы же не станем утверждать, что она еще жива на, скажем, 99,9 %. Вовсе нет. Она просто мертва». К сожалению, все обстоит не так просто со сном. Судя по некоторым данным, немедленно после пробуждения мышь может быть в обоих состояниях – бодрствования и сна – одновременно. Впрочем, как и мы с вами!

В чем же биологический смысл инерции сна? Если медленное, постепенное пробуждение сохранилось в процессе естественного отбора, значит, это давало какие-то преимущества для выживания. На первый взгляд, это утверждение кажется удивительным. Ведь именно способность мгновенно возвращаться от состояния сна к бодрствованию должна быть адаптивной и полезной для выживания! Достаточно представить такую ситуацию: когда хищник приближается к спящей жертве, то, по крайней мере с точки зрения последней, даже минимальное промедление может стоить ей жизни. Однако, подобно тому как хищник и его жертва эволюционировали в отдельности, сами по себе, так и их взаимоотношения так же эволюционировали, и можно предположить, что в конечном счете был достигнут некоторый баланс. В итоге в процессе эволюции жертва научилась просыпаться достаточно быстро, чтобы с большой вероятностью успеть унести ноги от хищника, но и не настолько быстро, чтобы хищники совсем остались без пищи и вымерли.

Некоторые лабораторные исследования указывают на более глубокую инерцию сна после пробуждения из REM-фазы[31], в которой мозг более активен, иногда даже по сравнению с обычным бодрствованием. Иными словами, зафиксировав более выраженное торможение нейронных разрядов при выходе из REM-фазы, ученые предположили, что медленное, постепенное пробуждение является предпочтительным – учитывая нейроанатомическую и нейрохимическую сложность сетей мозга, особенно у млекопитающих, чей мозг больших размеров. Не стоит недооценивать важность поддерживать баланс активности мозга – образования, которое состоит из астрономического количества тесно взаимосвязанных электрически активных нейронов. Для возникновения зрительного ощущения может быть достаточно лишь того, чтобы на сетчатку глаза попал всего один фотон. А что происходит при непрерывном извержении триллионов молекул нейромедиаторов в синаптические пространства нейронных контактов каждую миллисекунду? Именно поэтому торможение активности, или снижение общего уровня возбуждения, которое сопровождает глобальные переключения между состояниями мозга и всего организма, может быть особенно важным для предупреждения неадаптивных «гибридных» поведенческих состояний, например таких, которые сопровождаются гипнопомпическими галлюцинациями. Лучше просыпаться медленно и постепенно, но наверняка.

Это особенно важно в тот момент, когда кардинально меняется «направление» потоков информации, которые обрабатываются мозгом. Во время бодрствования наше внимание обычно направлено наружу: органы чувств настроены на восприятие главным образом внешнего мира. На сознательном и бессознательном уровнях происходит регистрация внешних стимулов и раздражителей, которые немедленно классифицируются по степени их важности, и в идеальном случае на основании этого формируется адекватный ответ. Немногое из того, что нас окружает, представляет какую-нибудь важность для нашего выживания. Поэтому все, что от нас требуется, – отфильтровывать, отсеивать ненужное и сосредотачиваться на том, что значимо. Кстати, одно из представлений о происхождении когнитивных нарушений в результате депривации сна связано именно с тем, что мы в некотором роде теряем способность отличать важное от несущественного, полезное от бесполезного и попросту давно знакомое и неинтересное от нового, когда мы хотим спать. В результате мы тратим больше мозговых «вычислительных» ресурсов, включая энергетические, на бесполезную задачу сортировать окружающие стимулы на предмет их новизны и важности. Конечно, это происходит в ущерб решению более насущных проблем.

Сложное поведение требует тщательного наблюдения за окружающей средой, что достигается внешними органами чувств, такими как зрение, слух или осязание.

Так или иначе, для того чтобы взаимодействие с окружающим миром или наше поведение было эффективным, необходима координация между двумя основными информационными потоками, которые сходятся на уровне корковых и подкорковых областей мозга и участвуют в планировании и согласованности движений, тем самым контролируя поведение в реальном времени. Сложное поведение требует тщательного наблюдения за окружающей средой, что достигается внешними органами чувств, такими как зрение, слух или осязание. Важный компонент обработки внешней информации – это внимание, которое, как мы уже сказали, включает в себя способность различать важные стимулы и игнорировать незначимые. «Проявление внимания организма к стимулу проявляется в том, что его (организма) реакция находится под контролем этого стимула»[32], – писал американский нейропсихолог Джордж Рейнольдс. Однако реакцию также контролируют внутренние сенсорные потоки, среди которых выделим три. Первый – это так называемая эфферентная копия, которая позволяет распознавать и отличать сенсорные импульсы, произведенные собственным движением, от внешней сенсорной информации. Второй – мозг постоянно обновляет положение тела и движения конечностей, о чем сообщают сигналы проприорецепторов мышц и сухожилий, а также вестибулярной системы. Третий – при выполнении двигательных программ и отделении знакомых стимулов от неизвестных важную роль играет доступ к ранее приобретенным воспоминаниям. Непрерывная динамическая интеграция и разделение этих анатомических и функциональных источников информации необходимы, чтобы выработать экономичные и эффективные поведенческие решения и реакции, будь то поиск пищи, исследование окружающей среды, игра, избегание препятствий или спасение.

Во время сна же, хотя мозг не прекращает активность, внимание организма не направлено наружу и поступление сенсорной информации извне минимально. Вместо этого паттерны активности мозга, соответствующие тем, которые вызывают или сопровождают поведение, генерируются изнутри и остаются, так сказать, нереализованными. Это особенно наглядно проявляется в сновидениях, когда спящий субъект может не только перемещаться в воображаемом, внутреннем пространстве, но и иногда двигаться так, как физически не смог бы наяву, например летать. Очевидно, что характер активности мозга при этом довольно существенно отличается от бодрствования, но какие именно его аспекты здесь задействованы, увы, пока неясно.

Раньше считалось, что сновидения происходят исключительно во время REM-фазы сна. Теперь достоверно известно, что это не всегда так[33]. Метод так называемых серийных пробуждений, когда испытуемые пробуждались в течение ночи с регулярным интервалом, позволил определить, в каких стадиях сна отчет о сновидении особенно вероятен. Каждый участник исследований немедленно после пробуждения должен был ответить на вопрос: «Можете ли вы вспомнить проявление какой-либо мысленной активности перед тем, как вас разбудили?» Именно такая постановка вопроса важна, ведь у испытуемых могут быть различные представления о том, что такое «сновидение». Приблизительно в 70 % случаев ответ был утвердительным и не зависел от фазы сна. Но даже в тех случаях, когда испытуемые не могут вспомнить ничего внятного, доказать, что сознание полностью отсутствовало, очень трудно. Дженнифер Виндт, Торе Нильсен и Эван Томпсон в статье «Исчезает ли сознание во сне без сновидений?» писали: «Часто говорят, что сознание исчезает в глубоком сне без сновидений. Мы же считаем, что это предположение слишком упрощенное. Если сон без сновидений с самого начала не определен как бессознательное состояние, есть веские эмпирические и теоретические основания утверждать, что на всех без исключения стадиях сна могут происходить разнообразные проявления сознания, некоторые из которых отличаются от сновидений».

У испытуемых могут быть различные представления о том, что такое сновидение.

Пример, который этот тезис иллюстрирует, – парадоксальная бессонница. При таком нарушении сна пациенты направляются в лабораторию сна, где им устанавливают электроды и рекомендуют спать в свое удовольствие. Наутро некоторые из них совершенно искренне утверждают, что не смогли сомкнуть глаз, в то время как записанная полисомнограмма недвусмысленно свидетельствует о весьма полноценном, здоровом сне, которому можно позавидовать. Что же это, как не проявление определенного рода сознания во время сна? Любопытно, но в медицинской литературе можно даже найти описание потери сознания во время сна! Это состояние называется ночным обмороком, и оно обнаруживается при ночном пробуждении с отчетливым ощущением выхода из обморока, с характерным шумом в голове и другими проявлениями только что испытанной потери сознания – во сне!

Впрочем, другим объяснением возможности или невозможности внятного отчета о сновидениях после пробуждения может служить не наличие или отсутствие сознания, а простая забывчивость. Действительно, в одной из работ 2017 года, описывающих серийные пробуждения, авторы замечали, что из 240 случаев у 32 испытуемых пять пришлось исключить из-за технических проблем и два из-за того, что проснувшиеся были слишком сонными после пробуждения, чтобы вразумительно отвечать на вопросы.

Легко представить, что, если участники исследования даже отвечали на вопросы о том, что им снилось, в некоторых случаях их ответы могли быть весьма ограниченными. Они просто не могли вспомнить, снилось ли им что-нибудь или казалось, что сон как будто был, но о чем – неизвестно. Не правда ли, знакомое ощущение? Это явление называют «белым сном». Возможно, неспособность облечь переживание в словесную форму объясняется тем, что области мозга, которые отвечают за речь, могут испытывать «локализованную» инерцию сна, или попросту «спать», в то время как остальной мозг уже почти вернулся в состояние бодрствования. Множество экспериментов и на людях, и на лабораторных животных свидетельствуют о том, что левое и правое полушария мозга задействованы по-разному в REM-фазе и NREM-фазе[34] сна, что скорее всего отражается и на способности к вербализации и устному отчету. Эта способность может селективно подавляться во время определенных фаз сна, независимо от того, как много мы готовы рассказать миру. Только вспомните, как трудно (сразу) разговаривать или понимать речь, когда вас разбудили среди ночи!

Теперь, немного разобравшись в определениях, пора отправляться к истокам возникновения двух фундаментальных состояний – сна и бодрствования – и обсудить, что же именно определяет в каждый данный момент, в каком из них мы пребываем и как «решаем», что пришла пора просыпаться.

История первая

Будильник: в поисках изобретателя

Индустрия знаменитых швейцарских часов и в первой половине XXI веке продолжает развиваться; находятся мастера, которые открывают новые мануфактуры, производящие только десятки экземпляров механических часов в год. Почему часовая промышленность все еще жива? «В них магия», – утверждают часовщики, веря в нескончаемую жизнь механических часов. Однако поиск хоть какого-нибудь – простенького или дорогого, уникального или исторически привлекательного – будильника на одной из больших и центральных европейских часовых ярмарок (до начала пандемии) успехом не увенчался. Не хранит в себе механизм будильника ни изящества, ни особенной тайны мира часовых пружин и колесиков. Будильник как отдельный предмет человеческого быта подводит итог своей недолгой истории. Порой только редкие инженеры-любители, но чаще дизайнеры предлагают новые идеи оформления декоративных часов, подающих в нужное время сигналы. Сегодня функцию побудки взяли на себя мобильные телефоны, пожалуй, полностью вытеснившие «настоящие» механические будильники.

Развитие недлинной истории будильника началось во второй половине XIX века, когда активный толчок индустриализации заставил человечество дышать новым городским ритмом. Петухи в городах не прижились, а звон церковных колоколов не всегда был слышен на окраинах, заселенных рабочими. В России и СССР рабочих будили фабричными гудками вплоть до конца 1950-х годов, но тогда, пожалуй, уже в каждой городской семье был «круглый» будильник 2-го Московского часового завода, показанный в фильме «Москва слезам не верит». Огромные предприятия Америки к концу XIX века страдали от опаздывающих к конвейерам рабочих, в штаты заводов вводилась новая рабочая единица, задачей которой было стучать молотком не в цеху, а по окну заводчан. В Англии профессия «будильщик» некоторое время была востребована. Архивы музейных фотографий из Туманного Альбиона начала прошлого века приоткрывают тайны мастерства того непростого бизнеса. На заре разбудить заказчика, живущего на первом этаже, – без проблем, палкой дотянуться до окна: тук-тук. А на втором? Удлинить палку или удочкой поцарапать по окну. А как быть с теми, кто живет на третьем этаже и выше? Но «нокаперы»[35] были изобретательны. Даже дежурившие по ночам полицейские «подрабатывали» побудкой людей. К 1920 годам профессия будильщиков начала вытеснятся механическими часами, которые прекрасно справлялись с этой задачей.

Стремительный рост выпуска будильников пришелся на смену веков и быстро прогрессировал до тех пор, пока Вторая мировая война не перенаправила производство в Европе на более нужные в военное время цели. Однако и военным нужно было просыпаться вовремя! К 1940 году только часовая промышленность СССР выпускала 349 000 будильников, что составляло 12 % от всех видов выпускаемых в стране часов, к 1975 году – уже в 50 раз больше.

Неужели человечеству в предыдущих веках не нужно было рано вставать? Хороший вопрос! Однако не только будильник, но и сам часовой механизм нужно было еще придумать. До этого важного изобретения начало того или иного дела определялось брезжущей зарею – утром, позже – по полудню, на закате дня или когда первая звезда взойдет – при хорошей погоде. Тогда же и солнечные часы работали неплохо. Петухи сослужили отличную службу, помогая определять утреннее время. Сколько раз кричат за ночь петухи? После полуночи – «первые петухи». Хозяйки могли спать до «вторых», а услышав те, нужно было вставать и приниматься за необходимую домашнюю работу, чтобы к «третьим» – ранним утром – завтрак домочадцам уже был готов.

Петухи, куры – самая многочисленная и распространенная на земле птица. И в Древнем Египте, и в Античной Греции, на Ближнем Востоке. Платон и Диоген обсуждали вопрос «умности» кур, а с ними и человека с куриными мозгами. Пришло время упомянуть древнегреческого философа как одного из первых персонажей, имеющих прямое отношение к будильнику.

На 387 году до н. э. можно поставить точку отсчета в «истории будильника».

Удивительно, что в истории будильника совсем нечасто встречаются имена изобретателей и исследователи вопроса точно не знают, когда же и где появились «персональные» механические будильники. Возможно, еще в XIII столетии и точно уже были известны в Германии XV века. Старинные специальные часовые механизмы, которые могут издавать в определенные время сигналы, – будильники (не путать с часами с боем или часами с кукушкой) можно найти в музеях техники или истории, но на табличках, описывающих устройство, крайне редко встречаются имена создателей.

Притянув за уши дошедшую до нас историю о «будильнике Платона», можно с ненаучной осторожностью заявить, что на 387 году до н. э. можно поставить точку отсчета в «истории будильника». Истории повествуют о том, что Платон решил извещать о началах своих чтений звуками флейты, придумав для этого специальную систему из объемов, наполненных водой, и трубочек, по которым текла вода. В какой-то определенный момент вытесненный воздух попадал в горлышко флейты и издавал звук. Умно? Кто будет спорить! Но почему академику самому не подуть во флейту или не попросить мальчишку-флейтиста? А вот определять одинаковое время диспута, останавливая увлекшихся обсуждением своих тезисов учеников, или напоминать самому лектору, что время занятий закончилось, было необходимо. Как звонок в школе, который сигнализировал о начале и конце занятий или перемен: еще недавно вахтеры, заведя будильник на 45 минут, нажимали большую кнопку, сигнал которой радовал всех без исключения школьников.

Иначе говоря, конструкция Платона служила не будильником, а таймером. Типов таймеров – конструкций, которые издают звуки через определенное от запуска время, было придумано немало, и они были повсеместны. Кто-то к веревке привязывал камень, вешал ее и поджигал. Когда огонь добирался до камня, тот падал на металлическую пластину – вот же скрежет был! И звук получался громкий и довольно неожиданный, прямо как колокольный набат.

Колокольные башни обычно строились рядом с церквями или прямо внутри них. «Колокола в Швейцарии трезвонят постоянно. Они звонят, чтобы напомнить крестьянину о наступлении времени обеда, о том, что ему пора заканчивать трапезу и возвращаться к работе. В субботу колокола напоминают о том, что завтра будет воскресенье, а по воскресеньям – о том, что оно наконец настало» – так в своей книге «Эти странные швейцарцы» британский журналист Пол Билтон пишет о беспрерывном использовании колокольного звона в этой стране. Четыре раза в час, 24 раза в сутки – не много ли для современного человека, желающего ночью отдохнуть? В Швейцарии, кстати, в последнее время уже несколько раз заводились судебные дела из-за колокольного звона, который мешает спать. И несмотря на то что решения обычно выносились в пользу церкви, та все же повсеместно умерила громкость ночного боя своих коло колов.

История колокольного звона, которая привязана к башенным церковным часам, насчитывает шесть сотен лет. А Петер Хенляйн, замочный мастер из Нюрнберга, вошел в историю как изобретатель первых портативных часов с единственной стрелкой – часовой. Родившийся в Тоггенбурге (территория современного швейцарского кантона Санкт-Галлен), математик и астроном Йост Бурги мастерил и измерительные приборы, среди которых появился интересный экспонат – часы с тремя стрелками! Ученый их создал в 1585 году для Вильгельма Мудрого – первого ландграфа немецкого княжества Гессен-Кассель (сегодня федеративная земля Гессен в Германии), при дворе которого служил. Стоит отметить, что упоминание о возникновении секундной стрелки на часах появлялось раньше, но в архивах Касселя не сохранилось других имен.

Еще один важный шаг в истории создания часов и, в частности, будильника связан с первым иностранным членом Лондонского королевского общества и президентом Французской академии наук голландским астрономом и изобретателем Христианом Гюйгенсом. Это ему принадлежит основополагающая идея всех современных механических часов – маятник! В 1657 году он получил патент на это изобретение – надежную и недорогую конструкцию, которую можно было использовать в производстве часов. Часы не только работали, но и показывали точное время.

Кто же изобрел первый механический будильник, так и остается загадкой. Первое известное имя, которое в 1787 году вошло в историю будильника, принадлежит американцу Леви Хатчинс из Конкорда, штат Нью-Гемпшир. В 16 лет Хатчинс стал учеником известного американского часового мастера Саймона Уилларда, у которого несколько месяцев учился ремонтировать часы. Спустя десятилетие Хатчинс придумал, как механизм, спрятанный в шкафчик за зеркальными дверцами, научить звонить. Получилось! Но будильник срабатывал только раз в четыре утра, и Хатчинсу приходилось вытаскивать себя из теплой постели, чтобы отключить звон. Поговаривали, что его супруга возненавидела этот шкафчик и звонок, который издавался из него в самое сладкое для сна время.

Идея регулируемого будильника была запатентована в 1847 году. И имя изобретателя хорошо известно – француз Антуан Редье. Настало новое время, и в часах появилась первая функция – издавать звуковой сигнал в определенное время, точнее, в установленный час. У будильника Редье на циферблате рядом с числами были просверлены отверстия. Нужно было поместить в него специальную булавку, чтобы механизм сработал и молоточки ударили по металлическим тарелочкам.

В это время в Америке мастер-плотник Сет Томас в 1807 году увлекся часовым бизнесом и в 1813-м основал часовую фабрику Seth Thomas Clock Company в штате Коннектикут. После его смерти компания перешла в руки сыновьям, которые придумали и ввели в производство довольно много разных вариантов часов, среди которых в 1860 году были и часы-регуляторы, ставшие прародителями будильника, именно их производство Томасы смогли сделать массовым.

Сам момент пробуждения трудно предугадать. Пожалуй, не было еще такого, чтобы человек во сне задался вопросом: «А не проснуться ли мне сейчас?» Пробуждение никогда не происходит в будущем, только в прошлом. И ничто не напоминает об иллюзии свободы выбора так остро и с такой же настойчивой ежеутренней регулярностью, как факт отсутствия контроля над спонтанным пробуждением по утрам. Даже момент засыпания – также неуловимый – можно в некоторой степени приблизить или отдалить. Пробуждению же предшествует состояние, над которым мы не властны. Вечером перед сном мы запускаем «таймер», который отсчитывает установленный нами период для сна, и только проснувшись, мы понимаем, что ночь позади, а впереди новый день. Что же это за процесс, который готовит организм к пробуждению?

Поиск ответа начнем с утверждения: бодрствование – это источник стресса. Активность автономной нервной системы, состоящей из периферических и регулирующих множество функций бессознательного контроля нервов, не постоянна в течение суток. Например, когда мы ищем пищу или бежим от опасности, мобилизуются энергетические ресурсы организма и кровообращение перераспределяется в пользу тех органов, которые при этом задействованы. Уровень стрессовых гормонов, например кортизола, которые подготавливают нас к началу нового, полного опасностей дня, увеличивается еще во сне – особенно в последний час перед пробуждением. Именно этот факт особо интересен.

Немецкий нейробиолог, исследователь сна и памяти Ян Борн поставил эксперимент, участников которого предупредили, что их разбудят в определенное время: одних – рано утром, другие же смогут спать в свое удовольствие – сколько захочется. Уточним, что в подобных экспериментах испытуемых обычно предварительно обследуют, чтобы проверить, нет ли у них очевидных нарушений сна; им не разрешается пить кофе и употреблять прочие стимулирующие вещества; они должны придерживаться установленного графика сна-бодрствования в течение определенного времени перед экспериментом. Выполнение таких условий проверяется с помощью актиграфа – пьезоэлектрического устройства, которое надевается на запястье доминирующей руки (правая у правшей, например) и считывает все движения и их интенсивность, иначе – двигательную активность участников. Настает день, точнее, ночь эксперимента. Переодевание в пижаму, установка электродов на голову – и в постель. Не каждый может сразу заснуть в незнакомой обстановке: другая мебель, другой матрас, дверь с другой стороны от кровати, почитать перед сном столько, сколько хочется, не разрешается, свет выключается ровно в 11 часов вечера – извольте заснуть. Исследователям сна хорошо известен так называемый эффект первой ночи, когда в незнакомых условиях сон несколько нарушен, и процесс адаптации к новой спальне принимается во внимание, чтобы правильно интерпретировать эффекты того или иного экспериментального воздействия.

Уровень стрессовых гормонов, например кортизола, которые подготавливают нас к началу нового, полного опасностей дня, увеличивается еще во сне – особенно в последний час перед пробуждением.

Наконец происходит засыпание. Стадия первая, потом вторая, третья, затем сон с быстрыми движениями глаз, еще один цикл и еще один, несколько коротких пробуждений, которые совершенно не запоминаются, и затем наступает постепенная подготовка организма к утреннему выходу из сна. Напомним, что участники исследования находятся в совершенно изолированной комнате лаборатории, куда не пробивается ни один луч света, где нет часов и ничто не говорит о том, сколько времени истекло с момента засыпания, и о том, когда приходит утро.

В данном контексте понятие «настало утро» относительное: судить о том, наступило оно или нет, каждый может по каким-то своим внутренним представлениям, с помощью интуиции или, лучше сказать, по инстинкту. Инстинкты можно определить как адаптации, с которыми мы рождаемся или приобретаем в процессе развития. Это то, что находится в нашем полном распоряжении и способствует нашему приспособлению к условиям окружающей среды, успеху нашего вида и его выживанию. Для инстинктивных видов поведения не требуется осознания – это «компетентность без разумения».

Самое удивительное, что это знание может проявляться и во сне, точнее в том, насколько мы оказываемся готовыми к пробуждению. Измерение уровня одного из основных гормонов стресса – адренокортикотропного гормона – у участников эксперимента показывает, что он постепенно увеличивается в течение ночи. Однако оказывается, что у тех из спящих, которых предупредили, что их разбудят, его уровень начинает расти раньше – приблизительно на целый час. Как будто спящие «знают», что пробуждение произойдет в определенный момент, и это «знание» возникает помимо их воли и какого-либо активного в этом участия.

Даже во сне функционирует программа, которая готовит нас к бодрствованию отчасти совершенно независимо от времени суток и наших внутренних биологических часов.

Каким же образом происходит это подсознательное, незаметное и не регистрируемое никакими приборами отслеживание времени? Может ли это происходить независимо от нашей воли, от нашего активного участия? Кто внутри нас и где – в мозге ли, организме – держит руку на секундомере, отсчитывая время сна? Возможно ли это в принципе? Многие из нас переживали что-то подобное и просыпались за несколько минут до звонка будильника. Иногда даже случается, что сновидение, которое переживается ретроспективно после пробуждения, развивается таким образом, что конец сюжета включает раздражитель, который выводит нас из состояния сна. Это удивительное ощущение, особенно если пытаться рационализировать происходящее во сне, где существенно снижена (если и вовсе не отсутствует) наша способность сомневаться даже в самых фантастических образах и событиях. Тем не менее инстинктивный характер спонтанного пробуждения, несомненно, присутствует: даже во сне функционирует программа, которая готовит нас к бодрствованию отчасти совершенно независимо от времени суток и наших внутренних биологических часов.

Важность инстинктов или врожденных форм поведения состоит в том, что ответы на внешние или внутренние стимулы есть у каждого и даже без обучения или тренировки можно извлечь их из памяти по мере необходимости. Неосознаваемое знание, когда пора проснуться, и способность к самопроизвольному пробуждению – одни из самых базовых инстинктов, без которых мы были бы совершенно потеряны во времени. Момент пробуждения можно представить как линию соприкосновения между двумя мирами: внутренними физиологическими процессами, которые выстроены в определенной последовательности для достижения постоянства гомеостаза, и внешним миром, в котором мы существуем и с которым жизненно важно находиться в четко определенном временнóм взаимодействии и равновесии. Синхронизация между нами и окружающей средой – непременное условие для выживания.

Момент пробуждения можно представить как линию соприкосновения между двумя мирами.

Живые организмы, являясь, с одной стороны, автономными субъектами мироздания, тем не менее существуют в сложных отношениях с окружающим миром. Это всегда так было и не могло быть иначе, с тех пор как возникли первые одноклеточные существа, способные к копированию себя и извлечению энергии из солнечного света и биохимических реакций, чтобы поддерживать свою организацию и автономию. Вращение Земли с периодически меняющимся освещением, температурой и другими явлениями, которые непосредственно влияют на процессы жизнедеятельности, стало решающим процессом в возникновении биологических ритмов. В те доисторические времена, когда поверхность Земли еще не была защищена атмосферой, созданной самими живыми организмами (фотосинтез возник около трех млрд лет назад), влияние космической радиации на протекание биохимических реакций, включая самые важные из них, такие как репликация ДНК, было вопросом жизни и смерти. Считается, что те первые организмы, которые смогли адаптировать свой метаболизм к свету и темноте так, что самые чувствительные к ультрафиолету реакции были защищены от губительного влияния солнца, смогли выжить и дать начало всему разнообразию жизненных форм, которые сейчас обитают на планете. Процесс пробуждения в своей изначальной форме представлял подготовку физиологических процессов к наступлению дня, учитывая всевозможные неблагоприятные факторы и раздражители – стрессоры, – начиная от радиации и экстремальных температурных колебаний и заканчивая «пробуждением» других организмов, нередко агрессивных и враждебных, с которыми наши первые бактерии должны были делить стол и кров.