Кстати, подобные эксперименты действительно проводились. Еще в 1938 году Натаниэл Клейтман с ассистентом Брюсом Ричардсоном отважились на необычный эксперимент – они 32 дня провели в пещере без солнечного света и других времязадавателей. Как следствие, сделали огромный вклад в изучение циркадных механизмов. Ученые доказали, что биологические часы человека работают с определенной периодичностью, и эта периодичность не зависит от воздействия света при смене дня и ночи.
Таким образом, наш ритм сна-бодрствования управляется внутренними часами и внешними факторами (смена времени суток).
Давайте попробуем подробнее разобраться в пружинах и шестеренках биологических часов.
Часы в генах
Наши «внутренние часы» – что это такое? Это молекулярно-генетические механизмы, которые управляют циркадными ритмами. Еще в 1984 году ученые выделили ген, который назвали геном периода (Per). Этот ген отвечает за секрецию одноименного белка, который накапливается в организме на протяжении ночи и разрушается в течение дня.
Позже у животных и растений были открыты еще несколько генов подобного свойства – Tim, Frq, Clock, Per1, Per2, Per3, Bmal, Cry1, Cry2, Rora и другие. Белки, которые кодируются этими генами, определенным образом взаимодействуют между собой. Они усиливают и ослабляют действие друг друга, запускают или подавляют секрецию друг друга. Безусловно, открыты еще не все существующие циркадные гены, так что пока мы весьма далеки от детального понимания циркадных механизмов сна.
А в какой части организма находятся эти часы? Они тикают в каждой клетке нашего тела. Подобные механизмы есть у всех живых существ: у человека, белки, дрозофилы, цветка и даже у плесени. У каждого вида они работают по-своему. Поэтому есть дневные виды и есть ночные; есть живые существа, которые могут впасть в спячку, а есть и те, кто не могут (например, человек).
Часы в мозге
Еще один механизм, управляющий режимом сна, скрывается в головном мозге. Если точнее, то в таламусе, в супрахиазматическом ядре.
Это очень могущественный участок мозга – чего не заподозришь, поглядев на него со стороны. По контурам он похож на симпатичную круглую осьминожку с коротенькими щупальцами. Совсем крошка – по разным источникам, от 20 000 до 100 000 нейронов, кубический миллиметр в объеме. Для понимания: это примерно такое же количество нейронов, которое теряет мозг человека за неделю. То есть супрахиазматическое ядро действительно очень миниатюрное. Но роль его велика! Основная задача супрахиазматического ядра – подстройка ритма сна-бодрствования под смену дня и ночи. Оно обрабатывает сигналы о длительности светового дня и подает сигналы уже известному нам эпифизу. В ответ на них он вырабатывает мелатонин.