Ученые: Животные помогают в исследовании человеческого сна

Сон является одной из основных составляющих повседневной жизни, однако ученым удивительно мало известно о его цели и эволюционной истории. Чтобы действительно понять, что такое сон, необходимо выйти за рамки поведения и за пределы лабораторий. В исследовании сна, считают исследователи, необходимы новые подходы. В частности, интеграция двух областей науки: нейробиологии, изучающей нервную систему, в том числе головной мозг) и экологии, исследующей организмы в естественной среде обитания.

Сон - это, по сути, состояние центральной нервной системы, который имеет три основные характеристики: снижение чувствительности, изменение мозговой активности и гомеостатическая регуляция, при которой нарушение сна восстанавливается глубоким продолжительным сном.

Люди обычно спят лежа с закрытыми глазами и практически не двигаются в течение нескольких часов. Животные тоже спят, но не обязательно таким же образом, как это делают люди.

Распознать спит ли животное не всегда легко. Некоторые животные, такие как ленивцы, чтобы их не обнаружили хищники, в состоянии бодрствования остаются неподвижными. Другие, например коровы, продолжают стоять и жевать траву во время сна. А некоторые птицы сотни раз на день засыпают короткими «микроскопическими снами». Дельфины могут «спать» с одной активной половиной мозга и одновременно плавать.

Такое разнообразие в способах сна животных, может дать важные ключи для разгадки функций сна. Если половина мозга дельфина может спать, в то время как он плавает, сон должен решать какие-то задачи для мозга, а не для тела.

Сон мелких млекопитающих очень короткий, так как их во время сна могут съесть хищники, и это тоже оказало влияние на эволюцию сна. Эти открытия оказываются чрезвычайно важными для понимания сна. К сожалению, многие исследования сна имеют серьезные ограничения: исследования проводились на животных в неволе.

Если состояние сна может быть настолько изменчивым и нестабильным, как можно определить, спит ли животное? Лучший способ - это измерение активности мозга. Млекопитающие и птицы (а, возможно, и ящерицы, согласно одному из последних исследований) имеют два типа сна: фазу быстрого сна и фазу медленного сна. Эти фазы отличаются друг от друга - и от бодрствования - разной активностью мозга и тонусом мышц.

Однако до недавнего времени исследователи могли изучать нейрофизиологию сна у животных, находящихся в неволе. Это довольно критическое ограничение, так как окружение животного существенно влияет на его сон. Даже социальная среда животного оказывает влияние на его сон. Когда утки спят в стае, то крайние утки спят с одним открытым глазом, которым постоянно контролируют происходящее вокруг стаи. Такое поведение помогает им быстро обнаружить и избежать опасности.

Ученые недавно обнаружили, что такое же явление наблюдается у людей: когда человек спит в незнакомой обстановке, одна половина его мозга не погружается в глубокий сон, что позволяет ему быстро среагировать на внешние сигналы.

Для лучшего понимания значения сна, необходимо изучать нейрофизиологию сна в естественной среде. К счастью, недавний прогресс в нейробиологической технологии такое исследование возможным.

Для первого исследования нейрофизиологии сна животных в естественной среде обитания были выбраны трехпалые ленивцы. В неволе, они спят по 16 часов в сутки. Однако дикие ленивцы спят гораздо меньше - всего около 9,5 часов в день. Другие исследования сна диких животных были такими же интригующими. Самцы куликов-дутышей в разгар арктического лета могут спать лишь по два часа в день на протяжении нескольких недель, что крайне необходимо для их размножения. Эти наблюдения полностью противоречат идее, что сон важен для повышения производительности.

Тем не менее, исследования сна в настоящее время, как правило, делятся на две категории. Нейробиологи обычно изучают сон у людей и животных в лабораторных условиях. А экологи изучают поведение животных в дикой среде. Лишь объединение их усилий позволит глубже изучить все возможные состояния сна в животном царстве.