Знаете ли вы? Проснись, малышка Сьюзи: нарколепсия и модафинил
Человек, страдающий нарколепсией, может засыпать в любое время дня. Это может происходить не только в состоянии покоя, но и в разгар активной деятельности. Это нарушение было изучено на примере стаи нарколептических собак, живших в Стэндфордском университете. Игра с одной из таких собак протекала абсолютно нормально, пока животное не устало, после чего сразу свалилось, заснув. Как у людей, так и у животных, болеющих нарколепсией, не хватает определенного типа нейромедиаторов — пептида орексина. Орексин воздействует на рецепторы гипоталамуса — центр регулирования сна, агрессии, сексуального поведения и других базовых видов деятельности.
В лечении нарколепсии пока не применяются преимущества открытия орексина. Большинство видов лечения стимулируют нервную систему, воздействуя на моноамины — крупную категорию медиаторов, включающих в себя серотонин, дофамин и норадреналин. Для этой цели используются антидепрессанты и возбуждающие средства — например, амфетамин и метамфетамин. Среди связанных с этими препаратами проблем можно отметить головокружение и, в случае с амфетамином и метамфетамином, опасность привыкания. Амфетамин в небольших дозах может способствовать бодрствованию, тогда как в большем количестве ведет к моторной активации, что дает возможность потенциально отделить положительное воздействие от побочных эффектов. Популярным средством борьбы с нарколепсией, не оказывающим побочных эффектов, стал модафинил (продается в Америке, Великобритании и других странах как провигил). Модафинил и амфетамин усиливают состояние бодрствования как-у здоровых людей, так и у нарколептиков, хотя никак не влияют на мышей, поскольку у них отсутствует молекула, выносящая дофамин из синаптического пространства. Эти данные показывают, что состояние бодрствования тесно связано с мозговой дофаминной сигнальной системой. Модафинил применяют и для того, чтобы усилить бодрое состояние и снизить риск во время продолжительных рабочих смен. В исследовании, проведенном силами американских ВВС, модафинил был почти так же эффективен, как и декседрин (амфетамин), при повышении отдачи работников во время сорокачасовых смен. У пилотов наблюдалось усиленное внимание, уверенность и отличное выполнение симулированных маневров самолетов. Если к модафинилу действительно не возникает привыкания, то он, скорее всего, станет очень популярным как у нарколептиков, так и у людей, вынужденных подолгу работать.
Одним из видов активности, требующей точной последовательности возбуждения нейронов, является произнесение звуков. Во время пения специфический набор нейронов в мозге птицы возбуждается в порядке, который близко связан с последовательностью звуков в песне. Эти нейроны отвечают за генерирование отточенных изменений в напряжении мышц, контролирующих орган произнесения звуков птицы и создающих таким образом каждый раз одну и ту же песню. Ученые, наблюдавшие за этими нейронами, выяснили, что те же самые паттерны генерировались и во время сна птицы. В каком-то смысле это означает, что птицам снится пение песен.
Знаете ли вы? Почему зевота заразна?
Хотя мы ассоциируем зевоту с сонливостью и скукой, ее цель как раз разбудить нас. Зевок вызывает сильное раскрытие глотки и гортани, позволяя большому количеству воздуха попасть в легкие; таким образом кислород попадает в кровь, усиливая состояние бодрствования. Зевота встречается у самых разнообразных позвоночных, включая всех млекопитающих и даже, возможно, птиц. Она бывает даже у зародыша после двенадцати недель беременности. У приматов зевки связаны с напряженной ситуацией и потенциальной угрозой. Зевоту можно рассматривать как попытку вашего тела достигнуть самого высокого уровня бдительности в требующих этого ситуациях.
Зевота заразна — с этим сталкивался любой, кто пытался научить чему-то класс скучающих школьников. Причина этого неизвестна, хотя может быть связана с необходимостью передавать от одной конкретной особи к другой сигнал о потребности повышенного внимания. Видеопленка с записанной зевотой также увеличивает частоту зевков у шимпанзе и других обезьян.
Зевотой не заражаются млекопитающие, не относящиеся к приматам. Однако и они способны распознавать зевок: собаки зевают в ответ на стрессовые ситуации и, как считается, тем самым успокаивают других. Вы тоже можете иногда успокаивать свою собаку, зевая.
Способность зевать контролируется стволом мозга. Некоторые больные тетраплегией с опухолью в варолиевом мосту, блокирующей передачу корковых двигательных команд настолько, что они даже не могут открыть рот, все же могут непроизвольно зевать. У этих пациентов единственной областью мозга, способной инициировать зевок, является группа нейронов в среднем мозге, которая передает моторные команды из мозга лицевым мускулам. Некоторые ученые полагают, что зевота может начинаться в этих нейронах. Зевки случаются даже у людей, пребывающих в коме.
Особенно странно, что центр регулирования зевоты находится в таком занятом месте мозга, как ствол, поскольку сигналы могут неожиданно перескочить из одной области а другую. Например, одним побочным эффектом прозака является то, что некоторые женщины во время зевоты могут испытывать прилив крови к клитору и даже оргазм. Эта случайная связь (для небольшого количества счастливиц) сделает скучную ситуацию гораздо более привлекательной. Часто бывает достаточно увидеть, услышать или даже просто подумать про зевоту, как у нас начинается тот же самый процесс. Возможно, вы пытаетесь подавить зевок, читая эти строки, как делали и мы в процессе их написания. (Мы не примем этого близко к сердцу.) Вид зевоты вызывает активность в корковых областях, которые активизируются и другими зрительными стимулами, а также высказываниями других людей. Хотя мы постарались кратко описать, почему зевота может быть заразной (преимущество передачи сигнала о необходимости быть бдительным), мы все же не знаем, что именно происходит в мозге для того, чтобы воспринять это послание.
Медленная фаза сна может также включать в себя проигрывание опыта, полученного при бодрствовании. Когда крыса бежит по лабиринту, так называемые пространственные клетки в ее гиппокампе активизируются в порядке, соответствующем последовательности мест, через которые она пробежала Когда крыса спит, те же пространственные клетки снова активизируются в том же порядке. Это «проигрывание» происходит во время фазы медленного сна, когда люди очень редко видят сновидения. Эти моменты длятся обычно около двух секунд, очевидно, крысы повторяют определенные моменты в лабиринте, а не весь опыт.
Специфика синаптической пластичности обусловлена расположением синапсов в разных областях мозга и фазами сна. Так, в гиппокампе, где, как полагают, формируются первоначальные пространственные и эпизодические воспоминания, для изменений в синаптической силе требуется тета-ритм — паттерн около восьми нейронных импульсов в секунду, который появляется только у бодрствующих животных во время исследовательского поведения, например ходьбы, и во время фазы быстрого сна. Поэтому ученые ассоциируют обобщение воспоминаний с фазой быстрого сна.
Мысль о том, что сон важен для дальнейшего обобщения и перераспределения воспоминаний, представляет собой альтернативу теории Фрейда, согласно которой сновидения отражают наши неосознанные желания. Эта часть теории психоанализа не доказана экспериментально, но истоки ее в том, что сновидения часто обобщают беспокойства, испытанные человеком днем, которые смешиваются с кажущимися случайными или бессмысленными событиями.