Один из классических экспериментов по лишению сна выглядит так: двух крыс сажают на разные половины горизонтальной круглой платформы, размещенной над водой. Одна крыса – из экспериментальной группы, другая – из контрольной, для сравнения. Крысы подключены к электроэнцефалографу, прибору для исследования активности головного мозга.

Чуть только у испытуемого грызуна регистрируется наступление сна, платформа начинает крутиться – и обеим крысам приходится двигаться в направлении, противоположном вращению, чтобы не оказаться сброшенными в воду. Однако этого не происходит, если засыпает контрольная крыса. Получается, испытуемая крыса никогда не спит, а вот ее напарнице поспать удается. В остальном экспериментальные условия одинаковы для обоих животных.

Ничего патологического с крысами из контрольной группы в таких экспериментах не происходит. А вот грызуны, лишенные сна, больше едят и при этом худеют, страдают от разных проблем со здоровьем, а через несколько недель умирают.

Позвоночных, способных обходиться вовсе без сна, в природе не обнаружено, а состояние, похожее на сон, есть даже у мух. У людей встречается редкое неизлечимое наследственное заболевание, при котором человек в среднем через полтора года после постановки диагноза умирает от нарушений сна, – фатальная семейная бессонница. Некоторые пациенты утверждают, что вообще или почти не спят годами, однако пока подтвержденных случаев такой длительной бессонницы нет. Зато известен синдром искаженного восприятия сна – парадоксальная бессонница (инсомния), когда люди считают, будто вовсе не спят, хотя это не так.

Все говорит о том, что сон жизненно необходим. Но для чего?

В 2013 году нейробиолог Майкен Недергард и сотрудники ее лаборатории обнаружили, что во время медленного сна у мышей значительно увеличивается объем межклеточной жидкости в мозге. Происходит натуральная “промывка мозгов”: организм избавляется от продуктов жизнедеятельности, накопленных за день в тканях мозга. В частности, удаляются бета-амилоиды – белковые молекулы, чрезмерное скопление которых опасно для клеток мозга.

Считается, что именно из-за этих скоплений погибают нервные клетки таламуса при фатальной семейной бессоннице. Скопление бета-амилоидов также способствует развитию болезни Альцгеймера – нейродегенеративного заболевания, прогрессирование которого сопровождается и ухудшением качества сна.

В 2016 году группа Недергард выяснила, что во время глубокого сна в межклеточной жидкости мозга уменьшается содержание ионов калия, зато увеличивается содержание ионов кальция, магния и водорода. Эти изменения приводят к тому, что сигналы, ранее возбуждавшие некоторые клетки, больше не вызывают их активации. Если искусственно вернуть концентрации ионов в межклеточной жидкости к нормальному уровню, характерному для состояния бодрствования, то и активность мозга изменится соответствующе – станет “дневной”.

По-видимому, “промывка” непосредственно влияет на работу нервной системы и несовместима с ее дневной деятельностью. Поэтому и существуют два разных состояния: сон и бодрствование. Не исключено, что похожие механизмы виновны в искаженном восприятии реальности во время переходов от сна к бодрствованию и наоборот.

Состояния, когда паралич мышц наступает до засыпания или не успевает пройти сразу при пробуждении (сонный паралич), когда паралич мышц вообще не наступает во сне, и лунатизм – не единственные, которым иногда приписывают мистическую природу. Примерно 90 % людей с ампутированными конечностями описывают странные ощущения – словно недостающая часть их тела все еще на месте. Этот феномен назвали синдромом фантомной конечности. И характерен он не только для людей. Кошки, оставшиеся с тремя лапами, нередко пытаются несуществующей четвертой копать в лотке, чесать себя за ухом, хватать игрушки и даже царапать собак.