Учитывая, что мы часто видим сны во время фазы быстрого сна, а наши глаза движутся вслед за нашими попытками разглядеть сон, можно предположить, почему наши мышцы в это время расслаблены. Без этого не только наши глаза, но и части тела повторяли бы в действительности все, что мы делаем во сне. Причем движения эти были бы неосознанными.

Такое и происходит с людьми, которые страдают нарушениями фазы быстрого сна. Их мышцы не обездвижены во время БДГ-фазы. Они постоянно в тонусе, из-за чего спящий может как неосознанно дергать руками и ногами, так и полностью повторять движения из сна. (Следует отличать это расстройство от лунатизма, который обычно не связан с БДГ-фазой. Страдающий лунатизмом человек обычно ведет себя относительно мирно – садится на постели или медленно ходит по дому.) Естественно, такое воплощение сна в действительность может быть опасным для самого спящего или тех, кто спит рядом. Человек с нарушениями фазы быстрого сна может посреди ночи наброситься на мебель, начать избивать стену или вовсе попытаться задушить соседа по постели. Во всех этих случаях тело человека будет двигаться в соответствии со сном (если ему, например, снится драка).

Неприятны и те случаи, когда тело во время фазы быстрого сна немеет слишком сильно. Со многими людьми случалось такое – обычно при пробуждении, хотя порой это происходит и во время засыпания. Они открывали глаза, но не могли пошевелить и пальцем. Человек способен пролежать в постели несколько секунд (а то и минут), не в силах сдвинуться с места, охваченный чувством страха. Некоторые даже описывают полноценные галлюцинации – они видели и чувствовали, что в комнате находится кто-то посторонний, или смотрели на собственное тело со стороны.

Это состояние называется сонным параличом. Оно не изучено до конца, однако считается, что его вызывают те участки мозга, которые выходят из фазы быстрого сна быстрее остальных. Если сонный паралич настигает человека при пробуждении, то он не может пошевелиться, а в его сознание тем временем закрадывается частица сновидения. Невзирая на весь ужас, что способны вызывать такие галлюцинации, сонный паралич проходит довольно быстро и обычно не является признаком серьезного заболевания или расстройства. У большинства людей он происходит лишь от случая к случаю.

Появление ЭЭГ позволило исследователям понять, что сон нужен мозгу не только для отдыха. Чтобы определить, какие участки мозга вызывают колебания, которые мы видим на ЭЭГ во время различных фаз сна, понадобилось много дополнительных усилий.

В 1930-е гг. нейробиолог Фредерик Бремер провел несколько опытов на кошках, благодаря которым были сделаны большие шаги к ответу на волнующий ученых вопрос.

Во время своих опытов Бремер надрезал различные участки мозгового ствола кошек. Мозговой ствол похож на корешок, соединяющий головной мозг со спинным. Надрезав его, Бремер мог разделить мозг кошки на два полушария (и даже вынуть его из черепной коробки).

Естественно, если участок мозгового ствола, который необходимо было надрезать, располагался слишком глубоко, кошку приходилось спасать от гибели искусственной вентиляцией легких. Также после такой операции ни одна кошка уже не могла полноценно функционировать. Несмотря на трудности, Бремеру удалось получить живые мозги с поврежденными участками мозгового ствола и с помощью ЭЭГ проследить, продолжает ли мозг проходить фазы сна в обычном режиме после той или иной операции.

Бремер обнаружил следующее: если надрезать мозговой ствол в зоне, называемой средним мозгом, то организм навсегда впадает в фазу медленного сна. Если надрезать мозговой ствол прямо над спинным мозгом – на уровне продолговатого мозга (или луковицы головного мозга), – то организм будет бодрствовать и проходить через все четыре фазы сна как обычно.

Эти наблюдения позволили предположить, что область, находящаяся над средним мозгом, отвечает за фазу медленного сна, в то время как участок между спинным и средним мозгом – за режим бодрствования и фазу быстрого сна.

Области головного мозга, расположенные над средним мозгом, порой называют передним мозгом. Дело в том, что входящие в него структуры образуются в передней части мозга человека еще на этапе эмбрионального развития. К переднему мозгу относится вся мозговая ткань, формирующая полушария мозга, а также гипоталамус и таламус. Мы познакомимся с таламусом поближе в Главе 7, а пока лишь уясним, что он располагается в центральной части мозга, поэтому все сведения, которые поступают из мозгового ствола в кору мозга, проходят через него.

После того как опыты Бремера показали, что передний мозг важен для фазы медленного сна, другие ученые попытались воспроизвести результаты его исследования. Они обнаружили, что могут ввергнуть животное в фазу медленного сна через электрическую стимуляцию некоторых участков переднего мозга7, а повредив другие участки, вызвать нарушения этой фазы8. Под электрической стимуляцией здесь подразумевается пропуск слабого электрического тока по определенным участкам мозга. Поскольку нейроны имеют электрические свойства, стимуляция током активирует их. Благодаря этому нейробиологи могут понять, что происходит, когда нейроны в том или ином участке мозга начинают свою работу. Сама по себе электрическая стимуляция нейронов не причиняет боли (как мы узнаем позже, манипуляции над мозговой тканью в принципе безболезненны). Эта техника широко используется в науке, и мы часто будем упоминать ее в этой книге.

Исследователи пришли к выводу, что некоторые группы нейронов переднего мозга вырабатывают такие нейромедиаторы, как гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) и галанин. ГАМК и галанин известны как тормозные нейромедиаторы – они немедленно затормаживают активность нейронов. Возникла гипотеза, что области переднего мозга вырабатывают тормозные нейромедиаторы, из-за чего активность участков мозга, отвечающих за бодрствование, снижается и мозг переходит в фазу медленного сна.

Область гипоталамуса, известная как вентролатеральное преоптическое ядро, особенно важна в процессе затормаживания. Нейроны с ГАМК и галанином из вентролатерального преоптического ядра направляются к другим «бодрствующим» нейронам и подавляют их активность. Таким образом, без вентролатерального преоптического ядра человек не мог бы засыпать.