Эти результаты впоследствии были подтверждены многочисленными экспериментами. Хотя и без специальных опытов было известно, что, например, животные Заполярья могут поддерживать суточный ритм сна и во время полярного дня.

Кстати, существует довольно простой способ смещения циркадных ритмов. И обнаружено это было в опытах с крысами. Крыс, которые в естественной обстановке питаются ночью, стали кормить днем. Прошло совсем немного времени, и крысы, являющиеся ночными грызунами, поменяли свой циркадный ритм на прямо противоположный.

Эксперименты с людьми дали те же результаты. А вот механизм этого явления до сих пор остается неизвестным.

Много новых и любопытных сведений дало ученым использование при изучении сна электроэнцефалографов. Впервые их применили в исследованиях этого явления ученые Чикагского университета Н. Клейтман и Ю. Азеринский. А первым их испытуемым стал маленький сын Азеринского, который спокойно спал с электродами на голове, а ученые в течение ночи не сомкнули глаз, с интересом наблюдая за показаниями прибора.

Результаты записей оказались столь неожиданными, что Клейтман уговорил поспать с электродами и свою дочь. Результаты, полученные в эксперименте с сыном, полностью подтвердились.

Оказалось, что когда человек спит, мозг вовсе не бездействует, и его электроэнцефалограмма (ЭЭГ) совсем не похожа на монотонную, как ритм дыхания, синусоиду. ЭЭГ спящего резко отличается от таковой бодрствующего человека, при этом одна фаза последовательно сменяется другой, и местами они никогда не меняются. Продолжительность одного цикла сна – около полутора часов. Всего же в течение ночи сменяется четыре-шесть таких циклов.

Ученые уже давно и подробно описали эти фазы сна. Первая фаза – дремота. Для нее характерно общее расслабление, спокойное биение сердца, медленные круговые движения глазных яблок. Если спящего человека в это время разбудить, он может отрицать, что спал. В этом состоянии мозг излучает альфа-волны. Длится эта фаза недолго: около 5 минут.

Если дремлющего не беспокоить, то дремота переходит во вторую фазу. Она продолжается около 20 минут и отличается от других появлением на ЭЭГ характерных импульсных всплесков высокой частоты и низкой амплитуды – сонных веретен. В этот состоянии мозг генерирует бета-волны.

Третья фаза – глубокий сон. На ЭЭГ появляются высокоамплитудные волны низкой частоты – дельта-волны, которые никогда не наблюдаются в состоянии бодрствования. В этой и следующей фазах глаза совершают медленные движения из стороны в сторону.

Четвертая фаза сна – это еще более глубокий сон. На ЭЭГ дельта-волны, дыхание и сердечный ритм замедляются, температура тела и мозга немного снижается.

И вдруг после 20–30 минут глубокого сна мозг опять возвращается во вторую фазу неглубокого сна, словно пытаясь проснуться. Но вместо просыпания мозг переходит в пятую фазу, называемую РЕМ-сном. Для нее характерно быстрое движение глаз из стороны в сторону (rapid eye movement): отсюда и название фазы.

У спящего человека почти совсем исчезает тонус мышц, то есть появляется так называемая атония. В этой фазе остаются рабочими только мышцы слуховых косточек, глазодвигательные мышцы и диафрагма.

В то же время ЭЭГ мозга принимает вид, характерный для проснувшегося человека. В этой фазе учащается сердечный и дыхательный ритмы, а также поднимается температура и повышается давление. Продолжается РЕМ-сон около 10 минут.

К концу ночи в последних циклах быстрый сон становится продолжительнее. То есть выходит, что у спящего человека при полной его неподвижности мозг чрезвычайно активен. Из-за этого невероятного сочетания признаков РЕМ-сон называют еще и «парадоксальным сном». После того как РЕМ-фаза заканчивается, снова появляются вторая, третья и четвертая фазы.

Когда мозг находится в РЕМ-фазе, человеку снятся самые эмоциональные и зрелищные сны. Одно время ученые даже считали, что только в это время снятся сны. Когда на ЭЭГ появлялись признаки парадоксального сна, спящих будили и спрашивали, видели ли они сны. В 90 % случаев испытуемые указывали, что их и впрямь разбудили в середине сновидения…

В 1983 году в Пенсильванском университете котике разрушили в мозге область, которая отвечает за атонию во время РЕМ-фазы. Но поведение кошки при этом не изменилось: у нее был нормальный сон с нормальной фазой быстрого сна. Однако во время парадоксального сна кошка вставала, начинала исследовать помещения, гонялась за воображаемой мышью, умывалась… То есть кошка демонстрировала исследователям то, что ей в данный момент снилось.

Такие опыты были проведены на многих животных. Они показали, что животным действительно снятся разнообразные сны, за исключением эротических.

Но, как выяснилось, человек видит сны не только в РЕМ-фазе, но и во время медленного сна. Но только эти сны короче и не такие эмоциональные.

Но как мозг создает такую сложную и упорядоченную картину, как сновидение? Павлов считал, что в мозге находится единый центр сна, который осуществляет торможение нейронов мозга. Однако найти этот центр великому физиологу не удалось.

Зато в мозге открыли целых шесть центров бодрствования. Они контролируют работу особых клеток, которые вырабатывают гаммааминомасляную кислоту – основной ингибитор деятельности нейронов. Если этой кислоты накапливается много, то происходит торможение всей системы, в том числе, и центров бодрствования. То есть цикл «сон – бодрствование» функционирует по принципу обратной связи.

Правда, это относится только к засыпанию и медленному сну. Быстрый же сон имеет собственный центр. Он находится в заднем мозге и состоит из клеток, отвечающих за атонию во время РЕМ-фазы, и двух симметричных групп клеток, отвечающих за активацию мозга.

Более того, ученые выделили и особый фермент – орексин, синтезируемый этими группами клеток и принимающий участие в организации быстрого сна.

Сон, безусловно, довольно сложный и загадочный феномен человеческой психики, назначение которого до конца так и не понято. Но еще намного сложнее объяснить роль сновидений.

Казалось бы, во время сна мозг должен отдыхать. Однако он почему-то активно трудится, конструируя самые невероятные истории, порой пугающие и неприятные. Зачем мозгу создавать кошмары? Неужели и от них есть какая-то польза?

Разгадать назначение сновидений человек пытается с давних пор. Еще за пять столетий до новой эры греческий поэт Паниасис попытался выяснить значение сновидений в человеческой жизни. Плодом его размышлений стало руководство по толкованию сновидений, содержавшее общую теорию и объяснение отдельных снов.

Афинянин Антифон также написал книгу, в которой описал множество снов и дал им свое толкование. Правда, ни одно из древних руководств по объяснению сновидений полностью не сохранилось, они дошли до нашего времени лишь в виде коротких отрывков.

Более счастливая судьба оказалась у сонника, составленного во II веке н. э. Артемидором из Лидии. Об этом говорит тот факт, что в XVII веке эта книга была переведена на английский язык и к 1800 году выдержала в Англии 32 издания.