Начальная школа

Русский язык

Литература

История России

Всемирная история

Биология

География

Математика

СОН ВПОЛГОЛОВЫ

 

Эта глава о том, как спят дельфины. Хотя, казалось бы, ну что тут интересного? В самом деле, все млекопитающие животные спят, когда им захочется, и, надо полагать, так же обстоит дело и у дельфинов.

На самом деле не совсем так. Со сном у этих животных все обстоит очень непросто. И все опять же из-за то го, что, живя постоянно в воде, дельфин должен дышать воздухом. А ведь во время сна, по крайней мере во время самого глубокого сна, все звери расслабляются, теряют подвижность. Но если заснувшая кошка распласталась неподвижно на своем коврике, то ей такое состояние решительно ничем не грозит. Для дельфина же это совершенно недопустимо: он все время должен контролировать свои движения и положение своего тела, чтобы вовремя вынырнуть и вдохнуть воздух. Если он расслабится и потеряет подвижность, то может попросту захлебнуться.

Более того, необходимость поддержания определен ной позы и регулярного всплытия к поверхности воды это еще только половина проблемы. Неясно было, может ли дельфин вообще дышать во время сна. Дело в том, что вся физиология дыхания у них по необходимости совсем иная, чем у наземных животных. У наземных животных и у нас с вами дыхание — это совершенно автоматический процесс, поддерживаемый с очень высокой надежностью. Хотя мы и можем произвольно менять характер дыхания — ритм и глубину, но вообще-то процесс этот совсем не требует нашего сознательного участия. Нам совсем не нужно помнить о необходимости дышать, мы можем начисто забыть о своем дыхании — и все равно «автомат» в нашем мозгу исправно заставляет нашу грудную клетку подниматься и опускаться, вентилируя легкие и обеспечивая организм воздухом. Человек может оказаться в глубоком обмороке, потерять сознание дыхание все равно поддерживается, пока он жив. У чело века или животного (наземного, конечно), который находится под глубоким наркозом, дыхание сохраняется до самой крайней глубины наркоза, пока мозг не выключился совсем целиком. Ну а уж о сне и говорить не приходится: ложась спать, мы нимало не заботимся о том, как будем дышать во сне и не проспим ли момент, когда нужно сделать очередной вдох, — дыхательный автомат в нашем мозгу, даже спящем, позаботится о том, чтобы дыхание оставалось ровным и в меру глубоким.

Иное дело — дельфины. В их мозгу нет дыхательного «автомата». Он был бы для них не только ненужным, но и смертельно опасным: ведь если бы дельфин автоматически делал вдох независимо от того, успел или не успел он всплыть к поверхности воды и поднять над поверхностью дыхало, то ни к чему хорошему это бы не привело.

Поэтому дыхание у дельфинов не автоматическое, а является своего рода произвольным двигательным актом: животное делает вдох только тогда, когда это можно и нужно. Но такие произвольные движения требуют, что бы оно находилось в полном сознании.

У дельфинов, содержащихся в океанариумах, как и у всех животных и людей, могут возникнуть болезни, требующие хирургического вмешательства, хирургической операции. Когда наука содержания дельфинов еще толь ко делала первые шаги, для такой операции попытались применить обычный наркоз. Результат оказался трагическим: дыхание животного немедленно остановилось, и все попытки спасти пациента оказались тщетными: дельфин погиб через несколько минут. Было еще несколько (к счастью, не слишком много) подобных попыток: может быть, наркоз был подобран неправильно и надо по пробовать другой? Или доза наркоза должна была быть поменьше? Все эти попытки дали тот же плачевный результат: либо (если доза наркоза была совсем уж небольшой) дельфин оставался бодрым и оперировать его «за живо» было нельзя, либо его дыхание останавливалось, начиналась агония. Стало ясно: даже под легким наркозом дельфин не может дышать самостоятельно. Как только это поняли, проблема с хирургическим лечением больных животных была быстро решена: сконструировали специальные аппараты искусственного дыхания, которые периодически вдували воздух в легкие находящегося под глубоким наркозом дельфина, и все стало получаться.

Какое отношение вся эта печальная история имеет к проблеме сна? Самое прямое. Она прямо показала, что, как только дельфин оказывается не в состоянии контролировать свои действия, его дыхание тут же останавливается. Поэтому и возник вопрос, может ли вообще дельфин дышать во сне. Конечно, нормальный, естественный сон — это не наркоз. Но если даже самый легкий наркоз бесповоротно выключает дыхание у этих животных, то вполне естественно усомниться, может ли оно дышать и во сне, когда тоже в значительной степени «отключается».

Вот как непросто все обстоит с дельфиньим сном и дыханием. Как же ему быть, как выспаться и не задохнуться? Вот почему ученые стали специально исследовать сон дельфинов: сразу было ясно, что какая-то загадка здесь есть.

Но разобраться в этой загадке оказалось не так легко. Поначалу непросто было даже понять, когда спят дельфины и спят ли они вообще. Если даже дельфин на какое-то время остановился неподвижно, то как понять спит он или просто остановился отдохнуть и поразмышлять о чем-то своем, о дельфиньем? А есть некоторые виды, которые вообще практически никогда не останавливают своего движения в воде. Если понаблюдать за таким представителем, плавающим в своем вольере, то может создаться совершенно определенное впечатление, что он не спит вовсе. Час за часом, день за днем плавает дельфин в вольере, и не видно, чтобы он хоть на час, на полчаса, хоть на десять минут остановился, замер неподвижно, расслабил тело. Если животное не ест, не играет, не занято какой-нибудь активной деятельностью (тут-то уж ясно, что не спит), то оно обычно медленно плавает, делает круг за кругом, периодически выныривает на поверхность для очередного вдоха и снова уходит под воду. Либо медленно поднимается к поверхности воды, делает вдох и снова уходит под воду: вверх — вниз, вверх вниз. Может быть, дельфин отдыхает во время таких периодов неторопливого плавания? Может быть, он и спать ухитряется на ходу? Но ведь, выныривая на поверхность для очередного вдоха, дельфин должен очень точно рассчитать свои движения: чтобы в нужный момент дыхало оказалось над поверхностью воды, чтобы точно вовремя открылся клапан, закрывающий дыхало, и своевременно закрылся. Возможно ли все это в глубоком сне? А может быть, он вообще обходится без сна?

Чтобы разобраться во всех этих вопросах, прежде все го необходимо было точно и надежно различать, когда же дельфин спит, а когда бодрствует. Единственным надежным средством для решения оказалась регистрация биоэлектрической активности мозга.

Если к поверхности головы человека или животного приложить металлические контакты-электроды и соединить их с чувствительным усилителем электрических сигналов, то можно обнаружить, что работа мозга сопровождается непрерывной электрической активностью колебаниями электрического напряжения между разными точками мозга. Эти электрические сигналы очень слабы — от миллионных до стотысячных, в лучшем случае до десятитысячных долей вольта, но современные электронные усилители позволяют уловить и зарегистрировать их.

Картина биопотенциалов мозга очень сильно зависит от того, здоров мозг или болен, загружен работой или отдыхает. Поэтому регистрация биопотенциалов мозга электроэнцефалография (это длиннющее слово составлено из греческих корней: электро — что не требует пере вода, энцефалон — мозг и графо — пишу) — давно и с большим успехом используется в медицине в диагностических целях.

Но картина биопотенциалов мозга значительно зависит еще и от того, бодрствует мозг или спит. Разница в биоэлектрической активности мозга при бодрствовании и при сне настолько велика, что спутать их невозможно, и опытный электроэнцефалографист, посмотрев на запись биопотенциалов мозга, всегда может с уверенностью сказать, спал ли пациент в момент записи или бодрствовал. Да и человек, в медицине не искушенный, однажды посмотрев на фрагменты электроэнцефалограммы, увидит разницу без труда. Во время бодрствования кривая электрического потенциала хоть и не с весьма большим размахом, но очень быстро мечется вверх и вниз, поспевая за бешеным темпом работы множества нервных клеток, передающих друг другу миллионы сигналов, которые нужны, чтобы управлять активным поведением животного или человека. Совсем другое дело - во сне: медленно и плавно вздымаются и опадают волны электрических потенциалов, как будто неспешно колышется грудь спокойно спящего человека. Такое не пере путаешь. И что еще очень важно: «бодрый» и «сонный» характер электроэнцефалограммы совершенно не зависит от желания человека или его настроения. Человек может попытаться притвориться спящим, может лежать совершенно неподвижно с закрытыми глазами, но если действительно он не заснул, то запись на ленте электроэнцефалографа (прибор для записи электрической активности мозга) сразу же обнаружит это, не оставляя ни каких сомнений.

Естественно поэтому, что метод электроэнцефалографии был применен и для решения вопроса о том, когда и как спят дельфины. Правда, записать электрическую активность мозга у животного в таких условиях, когда оно свободно плавает и при желании спит, оказалось очень непросто. Но в конце концов все технические трудности были преодолены и записи электрической активности мозга дельфина были получены. А когда полученные записи проанализировали, то обнаружились вещи настолько необычные и удивительные, что участники этой работы (в их числе был и автор этой книги) долго не могли поверить своим глазам, бесконечно проверяли и пере проверяли полученные результаты, пытаясь понять, где они допустили ошибку, почему получилось такое, чего быть никак не могло. Но ошибки не было.

Чтобы рассказать о том, что именно было обнаружено, нужно напомнить: мозг любого животного, в том числе дельфина, так же, как и мозг человека, состоит из двух симметричных зеркальноподобных половин — правой и левой. Двусторонне-симметрично все наше тело, поэтому так же симметричен и мозг. Обе половины мозга совершенно одинаковы по размеру, весу и форме. В основном подобны они и по своим функциям. Правда, у человека и высших животных есть определенное различие в функциях правой и левой половин мозга; это различие касается в основном их участия в высших психических функциях — речи, эмоциях и других. Но это достаточно тонкие различия, они выявляются только по самым сложным проявлениям психики и к предмету нашего разговора отношения не имеют. Так что в основном две половины мозга выполняют одинаковую работу для двух половин нашего тела — правой и левой; каждая половина мозга заведует своей половиной тела.

Когда человек или животное засыпает или просыпается, то переход от бодрствования ко сну и наоборот про исходит, естественно, сразу в обеих половинах мозга. Это легко обнаружить по электрической активности мозга, если регистрировать ее одновременно от правой и левой половин головы. Если электроэнцефалограмма имеет вид, характерный для сна, то такой вид она имеет сразу в обеих половинах мозга, а когда она приобретает вид, характерный для бодрствования, то такой переход также происходит сразу в обеих половинах мозга.

Подобная картина наблюдалась и наблюдается и у человека, и у всех животных, у которых пробовали зарегистрировать электроэнцефалограмму во время сна и бодрствования. Казалось само собой разумеющимся, что иначе и быть не может: ведь мозг един, как един управляемый им организм, его правая и левая половины не существуют по отдельности. Но оказалось, что может быть и иначе. Одновременный переход от бодрствования ко сну и наоборот сразу в обеих половинах мозга наблюдается у всех, кроме дельфинов.

Когда зарегистрировали электроэнцефалограмму у дельфина, то оказалось, что две половины мозга спят у него не одновременно, как у всех остальных животных, а поочередно! Когда он бодрствует, то электроэнцефалограмма, характерная для бодрствования, наблюдается у него сразу в обеих половинах мозга, как и у всех «нормальных» животных. Но когда дельфин засыпает, то электроэнцефалограмма приобретает вид, характерный для сна, не в обеих половинах мозга сразу, а только в какой-либо одной — либо в правой, либо в левой; в другой же половине электроэнцефалограмма по-прежнему такая же, как и при бодрствовании. Значит, только одна половина мозга дельфина спит, другая же остается актив ной, бодрой. После того как одна половина мозга поспала (на это может потребоваться от получаса до одного полутора часов), она просыпается, и засыпает другая половина, которая до этого бодрствовала. И так в течение всего времени, которое нужно дельфину, чтобы как следует выспаться (для этого требуется в общей сложности несколько часов): две половины мозга спят по очереди, несколько раз меняясь ролями, и пока одна половина мозга спит, другая обязательно остается активной.

Такой характер сна у дельфинов оказался для всех совершеннейшей неожиданностью. Ведь не только ничего подобного никогда ранее не наблюдалось у каких бы то ни было других животных, но и не было ни малейшего повода предположить, что возможно что-либо такое. Всегда казалось неизбежным и естественным, что сон, уж если он возникает, должен охватывать весь мозг цели ком. По крайней мере, весь предшествующий опыт изучения сна животных и человека, казалось, подтверждает это с полной уверенностью и в этом вопросе есть полная ясность. И вот — пожалуйста! «По вине» дельфинов пришлось с этой ясностью распроститься. Но зато стало понятно, почему дельфин никогда не замирает неподвижно, почему даже во сне он может нормально дышать. Именно для этого две половины его мозга не спят одно временно, а дежурят по очереди: когда одна половина мозга спит, другая — бодрая — контролирует движения животного, заставляет его двигаться, вовремя всплывать к поверхности и делать вдохи.

Один мои знакомый, прекрасный ученый и настоящий трудоголик, когда услышал про то, как спят дельфины, вздохнул с завистью: «Вот бы и нам так научиться спать половинкой мозга. Сколько времени можно было бы сэкономить для дела!» Увы, пришлось его разочаровать. Никакой экономии для активной жизни сон одной половиной мозга не дает. Для энергичной, целенаправленной деятельности обязательно нужна активная работа всего мозга, обеих его половин — в этом и люди, и дельфины совершенно одинаковы. Когда у дельфина одна половина мозга спит, то ресурсов другой, «дежурной» половины хватает только на то, чтобы обеспечить минимум движений, необходимых для поддержания позы и нормального дыхания. Так что время, требуемое для сна, в целом не только не сокращается, а, наоборот, даже не сколько увеличивается: сколько-то времени спит одна половинка мозга, а потом спит другая, и в течение всего этого времени активная деятельность животного отсутствует. Нет, смысл попеременного сна двух половин мозга вовсе не в том, чтобы сэкономить время для активной деятельности, а в том, чтобы обеспечить дельфину выживание в непростых условиях.

Вот к каким необычным результатам привел простой, казалось бы, вопрос: как спят дельфины? И дело тут не только в том, что обнаружено еще одно необычное явление в их жизни. Затронутыми оказались самые фундаментальные представления ученых о том, что такое сон, как он возникает и чем регулируется: в соответствии с этими представлениями никакого «половинчатого» сна просто не должно быть, а оказалось, что он существует. Значит, придется серьезно уточнить наши знания о том, что такое сон. А это уже касается не только тех, кто изучает дельфинов, а всех тех, кому так или иначе приходится иметь дело с вопросами сна: и медиков, и специалистов по инженерной психологии и физиологии труда, авиакосмической физиологии и медицины... А все началось с простого вопроса: как спят дельфины?

Однако, после того как был обнаружен необычный характер сна у этих животных, возник еще один интересный вопрос. Ведь дельфины — не единственные существа, которые живут в воде, но дышат воздухом. Тюлени, например, хотя часть жизни и проводят на суше, но большие периоды находятся в воде, не выходя на сушу месяцами. Как у них обстоит дело со сном — точно так же, как у дельфинов, или они решают эту проблему другим способом?

После сказанного выше вы, читатель, уже знаете, что для решения этого вопроса нужно применить электроэнцефалографическое исследование мозга. Так и сделали, и оказалось, что во сне тюленей нет ничего необычного. Так же, как у человека, обезьяны или кошки, сон возникает у тюленя сразу в обеих половинах мозга. Так же, как и у наземных животных, глубокий сон у тюленей сопровождается полной или почти полной неподвижностью, глубоким расслаблением всего тела. А как же тюленю быть с дыханием? Оказалось, проще простого. Строение его тела таково, что даже при полной неподвижности он, как поплавок, висит на поверхности воды, а ноздри оказываются над водой. Если вода спокойная, без волн, то ничто не беспокоит тюленя, и он часами, как в мягкой постели, может так лежать на поверхности воды и спокойно спать. Ну а если не все мирно и у тюленя нет пол ной уверенности в безопасности глубокого сна, то у него есть выход и на этот случай. Он просто просыпается на короткое время и, сделав вдох или несколько вдохов под ряд, тут же засыпает снова — ненадолго, на несколько минут, до следующего вдоха.

Оказывается, можно жить в воде, дышать воздухом, но при этом прекрасно обходиться без таких сложностей, как попеременный сон в двух половинах мозга. Но что же тогда получается: не перемудрила ли природа, создавая дельфина и изобретя для него такой необычный сон? Ведь чего, казалось бы, проще: обеспечить телу такую плавучесть, чтобы дыхательное отверстие всегда, даже при полной неподвижности, находилось над поверхностью воды. И тогда не страшна неподвижность, не нужны никакие ухищрения, не нужно все время двигаться, а стало быть, нет нужды одной из половин мозга всегда сохранять бодрствование, так сказать, стоять на вахте (бдить, как и наказывал Козьма Прутков) — спи, сколько душе угодно! Вместо такого простого решения проблемы — какие-то невероятные сложности, совершенно необычный характер сна у дельфина. А ведь считается, что в процессе эволюции живых существ вырабатываются наиболее рациональные и эффективные способы приспособления к условиям обитания.

Но, собственно говоря, с какой стати нужно считать, что попеременный сон двух половин мозга — это слишком сложно, нерационально? Только потому, что для нас самих это непривычно, потому что мы сами спим обеими половинами мозга сразу? А может быть, это только с на шей точки зрения просто, удобно и естественно, потому что мы к этому привыкли и не представляем себе, как может быть иначе. Вероятно, с точки зрения дельфина, как раз наоборот: самым простым и эффективным способом решения стоящих перед ним проблем является по переменный, а вовсе не одновременный сон двух поло вин мозга.

В самом деле, попробуем посмотреть на ситуацию, встав на дельфинью точку зрения, и многое может пред стать в совершенно ином свете. Ну зачем погружать в сон весь мозг целиком, когда это совсем не безопасно? Зачем становиться на долгое время совершенно беспомощным и беззащитным? Ведь можно прекрасно выспаться сна чала одной половиной мозга, а потом другой. Активная, сторожевая половина мозга не только не даст захлебнуться в воде, но и о многих других опасностях, если они воз никнут, вовремя предупредит и от них защитит. А эти чудаки — наземные звери, да и люди вслед за ними — имеют привычку засыпать всем мозгом, а ведь в это время они становятся совершенно беспомощными, бери их голыми лапами. Ну не глупо ли? Куда как осмотрительнее и безопаснее не «выключаться» на время сна совсем, а спать вполглаза. Точнее, вполголовы.

Уж не знаю, так ли на самом деле рассуждают дельфины или нет (скорее всего, конечно, нет), но если бы это было так — согласитесь, свой резон в таких рассуждениях есть. Выходит, что, помимо всего прочего, дельфины еще невольно преподносят нам урок непредвзятого от ношения к серьезным научным проблемам, и прежде всего к проблеме эволюции животного мира и нашего, людей, места в этом мире. Те принципы, по которым построен организм человека, кажутся нам венцом творения природы, а на деле оказывается, что это лишь один из множества разнообразных путей, по которым может идти совершенствование живых существ. Конечно, серьезными учеными давно уже легализована точка зрения, что человек является центром Вселенной (такой взгляд на вещи называют антропоцентризмом), но все-таки подспудный червячок превосходства над остальным миром нередко шевелится где-то в глубине нашей души. А дельфины еще раз напоминают нам, насколько многообразна природа и как широки ее возможности.

Поиск

Информатика

Физика

Химия

Педсовет

Классному руководителю

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru