Наука и техника, 2007 № 10 (17) - [34]

Что же касается дельфинов, то недавние наблюдения, проведенные Л.М. Мухаметовым с сотрудниками на нескольких видах китообразных, показали, что небольшие периоды парадоксального сна у этих животных все же имеют место.

Напротив, сон холоднокровных (пойкилотермных) позвоночных носит монотонный характер. Поскольку электрическая активность мозга у них даже в условиях повышенной температуры окружающей среды резко отличается от таковой млекопитающих, то говорить о наличии у них тех или иных аналогов медленного и парадоксального сна в настоящий момент затруднительно. Особенно загадочно выглядит в этой связи возникновение и эволюция парадоксального сна: ведь это состояние по совокупности морфологических и функциональных признаков явно архаично. Достаточно напомнить, что парадоксальный сон запускается из наиболее древних структур — ромбовидного и продолговатого мозга. Специальные опыты показали, что для периодического возникновения этого состояния сохранность более высоко лежащих отделов мозга не требуется. Парадоксальный сон доминирует в раннем онтогенезе, а у взрослых животных в таком состоянии исчезает терморегуляция, организм на время становится пойкилотермным и т. д. Поскольку процент парадоксального сна у самых древних из ныне живущих млекопитающих — яйцекладущего утконоса и сумчатого опоссума — наиболее высок, то, казалось бы, именно он должен быть главным или даже единственным видом сна у холоднокровных позвоночных— пресмыкающихся, земноводных и рыб. Скорее всего, у них вовсе нет парадоксального сна, хотя в настоящее время вопрос этот изучен явно недостаточно.

Схема появления парадоксального сна. Слева — физиологические состояния у холоднокровных; справа — у теплокровных (птиц, млекопитающих); снизу вверх — смена этих состояний в ходе эволюции.

С другой стороны, если бы парадоксальный сон появился в эволюции раньше, чем медленноволновый, какова могла быть его функция? Ведь это состояние, как ясно из всего вышеизложенного, — отнюдь не покой, а своеобразная активность мозга, так называемое бодрствование, направленное внутрь. Зачем мозгу холоднокровного два вида бодрствования? И когда он “отдыхает”?

Для решения этого противоречия мы предлагаем гипотезу (см. схему), согласно которой в поведении холоднокровных имеются два состояния — активность и покой. В состоянии активности их мозг реализует главным образом генетически закрепленные программы поведения; а возможности обучения, приобретения нового опыта у них крайне ограничены. В состоянии покоя организм пойкилотермных остывает, а мозг “выключается”.

У появившихся в эволюции теплокровных (гомойотермных) животных мозг получает способность работать и в состоянии покоя, так что состояние выключенного мозга исчезает. Возникают два эволюционно новых состояния — бодрствование и медленный сон, связанные с тонической де- и гиперполяризацией коры мозга соответственно. Хорошо известно, что бодрствование млекопитающих и птиц в несравненно большей степени гибко, адаптивно и восприимчиво к изменению внешних условий. У высокоорганизованных млекопитающих с крупным и хорошо развитым мозгом индивидуальный опыт, “память индивида”, играет не меньшую роль, чем наследственность, “память вида”. Что же касается “примитивного” бодрствования холоднокровных, то его механизмы не исчезают, но теряют способность анализировать внешние сигналы и непосредственно управлять поведением. Это состояние перемещается из суточной фазы активности в фазу покоя и превращается в парадоксальный сон — архаическое бодрствование, функция которого — своего рода программирование мозга согласно планам врожденного поведения и адаптация этих программ в соответствии с приобретаемым опытом в ходе индивидуального развития.

Таким образом, если наша гипотеза верна, состояния бодрствования (“неободрствование”) и медленного сна появились в эволюции одновременно с возникновением гомойотермии, а парадоксальный сон представляет собой как бы “археободрствование”, результат эволюционной трансформации примитивного бодрствования холоднокровных. Предлагаемая гипотеза дает ключ к разрешению важнейшего “парадокса парадоксального сна”: почему это эволюционно древнее состояние не удается обнаружить у эволюционно древних видов животных?

ВОЕННО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОЗРЕНИЕ

• АВИАЦИОННЫЙ КАТАЛОГ

Большие амбиции малых стран

Раздел выходит под редакцией Мороза С.Г.

Промышленная революция XIX века вывела одни державы вперед, другие же сдали свои позиции — на их международном статусе сказалась технологическая отсталость. Новые страны мечтали встать в ряд с «великими» державами, но мечты эти пока не имели под собой прочной основы ни в плане развитой экономики, ни в плане военной мощи, обязательных условий суверенитета.

Военная промышленность помимо обеспечения вожделенного статуса сверхдержавы давала работу большому числу людей, стимулировала развитие науки и техники, да и вообще повышение культурного уровня нации. Военное производство — вещь чрезвычайно затратная. Но даже наличие денег не дает гарантии успеха — важна стратегия управления, нужно обучать кадры, необходима, наконец, просто воля нации занять свое место под солнцем и сделать все для этого. Появление авиации дало шанс и старым державам, «отставшим от поезда прогресса», и новым.