Тёплая ночь сентября 1937 года, Тукседо-Парк, штат Нью-Йорк. Сорокаоднолетний Альфред Ли Лумис — юрист по образованию, банкир по доходу, физик по любимому занятию — сидит в башне собственного особняка, где он построил частную научную лабораторию. На столе перед ним самописец, из которого медленно выползает бумажная лента. На ленте чернилом — неровная зубчатая линия. Это ЭЭГ. Это мозг спящего человека [1].

В соседней комнате на узкой кровати спит ассистент. К его голове приклеены первые экспериментальные электроды — бакелитовые кружочки на резиновой ленте. Лумис смотрит на ленту уже три часа. Линия меняет рисунок. То ровные волны. То короткие острые всплески. То длинные медленные раскаты. Это не одно состояние. Это несколько разных.

Утром Лумис впервые в истории нарисует карту ночи. Пять стадий: A, B, C, D, E. Альфа-ритм бодрствования — стадия A. Засыпание — стадия B. Лёгкий сон со спиндлями — C. Промежуточный D. Самый глубокий со сверхмедленными волнами — E [1]. В декабре он отправит статью в Journal of Experimental Psychology. Карта будет неполной. На ней не будет одного из самых поразительных слоёв ночи — того самого, в котором живут сновидения. Этот слой откроют через шестнадцать лет.

Этот курс — история того, как наука училась смотреть на сон. Десять глав. Каждая — одно открытие и один человек. Лумис в башне 1937-го. Юджин Азеринский над своим спящим сыном в 1951-м. Уильям Демент, который сделает из этого науку. Аллан Хобсон, спорящий с Марком Солмсом о том, откуда берутся сны. Мэтью Уилсон, ловящий замедленный повтор дневного маршрута в гиппокампе крысы. Майкен Недергор, открывающая ночную систему чистки мозга. И — в финале — Мэтью Уокер и Алексей Гузей, спорящие о том, как читать научпоп. Девяносто лет, в которых сон вытащили из категории «ничего не происходит» в категорию «невероятно много всего происходит, и мы до сих пор не понимаем что именно».

Сегодня мы начнём с самого начала. До Лумиса.

Часть 1. Две тысячи лет «мозг просто отдыхает»

Если бы вы спросили у Аристотеля — примерно 350 год до нашей эры — что такое сон, он бы ответил примерно так. Сон — это перерыв в восприятии. Чувства накопили испарения от съеденной пищи, эти испарения поднимаются к сердцу (Аристотель считал, что мышление и ощущение происходят в сердце, не в мозге), и сердце временно прекращает воспринимать внешний мир. Это пассивный процесс. Человек спит, потому что устал. Утром, когда испарения рассеются — проснётся.

Эта картина — сон как пассивное отключение — продержалась удивительно долго. Около 2 300 лет. Гален во II веке немного сместил акцент с сердца на мозг, но идея осталась: мозг во сне «отдыхает». Декарт в XVII веке считал, что во сне отключается шишковидная железа — и через неё душа теряет связь с телом. В XIX веке появились более «современные» теории — что во сне мозг отекает кровью или, наоборот, обескровливается. Но базовая интуиция оставалась той же. Спящий мозг — выключенный мозг [6].

Любопытно, что один из первых, кто всерьёз попытался измерить сон, был не врач и не философ. Это был молодой англичанин по имени Ричард Кейтон, врач из Ливерпуля. В 1875 году он впервые в истории подключил гальванометр к открытой коре кролика и обезьяны и увидел, что от мозга идут постоянные слабые электрические колебания [6]. То есть мозг производит электричество. Постоянно. Доклад Кейтона на конгрессе Британской медицинской ассоциации того же года прошёл почти незамеченным. Технологии хватало, чтобы измерить мозг животного через вскрытую черепную крышку. Не хватало другого — способа сделать это с живым, не оперированным человеком, который спит на кровати.

Часть 2. Бергер, ЭЭГ и невероятный первый шаг

Этого человека звали Ханс Бергер. Психиатр из Йены, Германия. В юности с ним произошла странная история, которая определила его жизнь. Он служил в кавалерии, и однажды лошадь сбросила его прямо под колёса артиллерийского передка. Бергер чудом не погиб. В тот же день он получил телеграмму от сестры: ей привиделось, что с ним случилось несчастье. Бергер был так потрясён совпадением, что решил всю жизнь искать физическое объяснение телепатии. Он считал, что мозг должен излучать какую-то энергию — и эту энергию должно быть возможно зарегистрировать.

Поэтому почти двадцать лет, тайно, в своей маленькой лаборатории, без поддержки коллег и почти без публикаций, Бергер пытался уловить эту энергию. Сначала он мерил температуру мозга. Потом кровоток. Потом — примерно с 1920-го — электричество. К 1924 году у него получилось. С помощью двух игольчатых электродов, воткнутых в кожу головы живого пациента, и очень чувствительного струнного гальванометра он впервые в истории зарегистрировал ритмические электрические колебания человеческого мозга. На бумажной ленте появились волны частотой около 10 герц. Бергер назвал их альфа-волны. Когда пациент закрывал глаза — альфа усиливалась. Когда открывал — пропадала [6].

Свою первую статью Бергер опубликовал в 1929 году. Это был фундаментальный прорыв. Но коллеги, в основном неврологи, отреагировали с холодным скептицизмом. Многие думали, что Бергер регистрирует артефакты — помехи от сердца, мышц, оборудования. Только когда в 1934-м оксфордский физиолог Эдгар Эдриан (нобелевский лауреат, известная фигура) воспроизвёл результаты Бергера и публично подтвердил их в Brain, ЭЭГ окончательно вошла в науку.

Это, к сожалению, не помогло самому Бергеру. В 1938-м его, как противника нацистов, отстранили от должности директора клиники в Йене. Запретили работать. В 1941-м он покончил с собой [6].

Но к этому моменту его инструмент — ЭЭГ — уже жил собственной жизнью. Им пользовались в Лондоне, в Бостоне, в Чикаго. И — в Тукседо-Парке, в башне состоятельного банкира.

Часть 3. Башня в Тукседо-Парке

Биография Альфреда Лумиса заслуживает отдельного фильма. Закончил юридический в Гарварде. Работал военным юристом в Первую мировую. В 1920-е стал одним из самых успешных инвестбанкиров на Уолл-стрит и сколотил состояние, в основном за счёт раннего входа в радиокомпании. А в 1929-м, незадолго до краха, успел выйти в кэш — и пока другие банкиры разорялись, Лумис финансировал в своём поместье в Тукседо-Парк (50 км к северу от Нью-Йорка) первоклассную частную физическую лабораторию. Туда приезжали Альберт Эйнштейн, Энрико Ферми, Эрнест Резерфорд. Там разрабатывали микроволновый радар, который потом будет переломным во Второй мировой [6].

В середине 1930-х Лумиса заинтересовала ЭЭГ. Он пригласил физиолога Эдгара Ньютона Харви (Принстон) и инженера Гаррета Хобарта. Все трое в течение примерно двух лет регистрировали ЭЭГ десятков испытуемых, спавших на больничной кровати, поставленной в гостевой комнате башни Tower House. В 1937 году они опубликовали в Journal of Experimental Psychology статью «Cerebral states during sleep, as studied by human brain potentials» — первую в истории работу, которая разбила ночь на разные электрические состояния [2].

Что они увидели:

Это была первая карта ночи. На ней ничего не было выключено. Каждая стадия имела свой почерк. Мозг во сне не отдыхал. Он переключался между несколькими разными режимами работы. И, что важно, — переключался циклически. Лумис увидел, что за ночь человек проходит через стадии не один раз, а несколько [2].

Но кое-чего на карте всё-таки не было.

Часть 4. Кляйтман в Чикаго: первая сомнология

Пока Лумис в башне рисовал карту ночи, в Чикагском университете работал человек, который сделает следующий шаг — превратит изучение сна из частного хобби в академическую дисциплину. Натаниэль Кляйтман. Родился в 1895 году в Кишинёве, Бессарабская губерния Российской империи. Семья еврейская, отец рано умер. После Первой мировой и революции 1917 года — в 1915-м он уже эмигрировал, через Палестину и Бейрут — добрался до Нью-Йорка. PhD в Чикаго (1923), и с 1925 года — на физиологическом факультете Чикагского университета, где останется до конца карьеры [6].

Кляйтман делал то, чего до него никто всерьёз не делал: он экспериментировал со сном систематически. Он лишал испытуемых сна на двое-трое суток подряд и измерял, что с ними происходит. Он переселял аспирантов в подвальные комнаты без часов и без естественного света, чтобы посмотреть, что станет с их циклом сна и бодрствования (выяснилось, что цикл сохраняется и без внешних подсказок — первое доказательство того, что у нас есть внутренние часы). В 1938 году он вместе со своим аспирантом Брюсом Ричардсоном спустился на 32 дня в Мамонтову пещеру в Кентукки, чтобы проверить, может ли человеческое тело перейти на 28-часовой суточный цикл. (У Ричардсона — смог. У 43-летнего Кляйтмана — нет; его собственные часы остались упрямо 24-часовыми. Это стало одним из ранних намёков на то, что циркадные ритмы — биологически встроенные, а не выученные).

В 1939 году Кляйтман выпустил книгу «Sleep and Wakefulness» [6]. Это была первая в мире академическая монография, целиком посвящённая сну. Сотни страниц, тысячи ссылок, систематизация всего, что наука к 1939 году знала о сне — от Аристотеля до Лумиса. Книга стала Библией сомнологии. Её до сих пор переиздают (последняя редакция — 1963 год).

Но самое важное, что сделал Кляйтман, — он создал в Чикаго первую лабораторию, которая занималась только сном. Не «психофизиологией» в широком смысле. Не «неврологией». Именно сном. И в эту лабораторию в 1950 году придёт молодой аспирант, у которого нет ни PhD, ни приличного стипендиального обеспечения, ни уверенности в том, что наука о сне вообще когда-нибудь станет нормальной академической дисциплиной. Этого аспиранта будут звать Юджин Азеринский. Через три года он перевернёт всё.

Часть 5. Почему REM не открыли в 1937-м

Технически — могли. У Лумиса в Tower House стояла приличная по тому времени ЭЭГ. Никаких принципиальных препятствий не было. Электроды клеить вокруг глаз умели уже к концу 1930-х. Почему же открытие пришлось на 1953-й, а не на 1939-й?

Если коротко — не из-за техники. Из-за парадигмы. Историк науки сказал бы: данные были, но видеть их было нельзя, потому что в существующей картине мира им не находилось места. Зайдите в ту башню Tower House в сентябре 1937-го. У вас в руках лента с ЭЭГ. Через каждые 90 минут в записи появляются короткие эпизоды, где альфа исчезает и мозг выглядит почти как при бодрствовании. Вы — учёный 1937 года. Какая первая гипотеза приходит вам в голову?

Чтобы первая гипотеза стала думаемой, нужно было ещё одно — посмотреть на лицо спящего во время этих эпизодов. Под закрытыми веками глаза у него быстро двигаются. Дыхание учащается. Пульс учащается. Если разбудить — человек скажет, что он видел сон. Без этих сопровождающих наблюдений ЭЭГ-аномалия выглядит как помеха. С ними — как окно в совершенно отдельное состояние мозга.

Чтобы заметить эти «аномалии» и связать их с движениями глаз, нужен был человек, который смотрел не только на ленту, но и на лицо спящего. И ему должно было повезти со спящим: лучше всего — младенцем, у которого REM-эпизоды занимают почти половину ночи, и движения век под закрытыми веками заметны без всякой аппаратуры. Этот человек появится в 1951 году. Это будет Юджин Азеринский. Спящим будет его собственный восьмилетний сын. И в декабрьскую ночь 1951-го, когда Азеринский впервые увидит эти повторяющиеся всплески, он сначала решит, что у него сломалась ЭЭГ-машина.