Dlaczego śpimy. Matthew Walker
czy nie śnić
Kolejną niezwykłą różnicą między gatunkami jest skład snu. Nie u każdego zwierzęcia występują wszystkie fazy. Każdy gatunek, u którego potrafiliśmy to zmierzyć, doświadcza snu NREM, czyli fazy pozbawionej marzeń sennych. U owadów, zwierząt wodno-lądowych, ryb i większości gadów nie stwierdziliśmy wyraźnych oznak snu REM czy fazy kojarzonej u ludzi z marzeniami sennymi. Tylko ptaki i ssaki, które pojawiły się później w ewolucyjnej historii królestwa zwierząt, doświadczają w pełni rozwiniętej fazy REM. Wynikałoby z tego, że jest ona młodzikiem na ewolucyjnym podwórku. Wypełniona marzeniami sennymi faza REM powstała, jak się wydaje, aby pełnić funkcje, do których sen NREM nie jest zdolny albo w których spełnianiu sen REM okazał się skuteczniejszy.
Tymczasem, jak w wielu aspektach snu, obserwujemy tu kolejną anomalię. Napisałem, że u wszystkich ssaków występuje sen REM, ale nie jest to wcale takie jednoznaczne u waleni, czyli ssaków morskich. Niektórzy przedstawiciele tego rzędu, na przykład delfiny i orki, wyłamują się z prawidłowości występującej u ssaków: faza REM u nich nie występuje. Mimo że dysponujemy pojedynczym badaniem z 1969 roku, sugerującym, że pewien grindwal pogrążył się na sześć minut w śnie REM, w większości dotychczasowych badań ssaków morskich nie stwierdzono fazy REM, a przynajmniej czegoś, co naukowcy uważają za prawdziwy sen REM. W pewnym sensie wydaje się to logiczne: kiedy organizm pogrąża się w śnie REM, mózg paraliżuje ciało, unieruchamiając jego członki. Pływanie jest kluczową zdolnością pozwalającą przeżyć ssakom morskim, ponieważ muszą wypływać na powierzchnię, aby zaczerpnąć powietrza. Gdyby w czasie snu ich ciało miał ogarnąć całkowity paraliż, nie mogłyby pływać i w rezultacie by utonęły.
Sprawa staje się jeszcze bardziej zagadkowa, kiedy uwzględnimy płetwonogie (pinnipeds to jedno z moich ulubionych słów w języku angielskim; powstało ze złożenia łacińskich wyrazów: pinna – płetwa i pedis – stopa), na przykład uchatki. Zwierzęta te spędzają część życia na lądzie, a część w morzu. Na lądzie występuje u nich zarówno sen NREM, jak i REM, podobnie jak u ludzi i wszystkich innych ssaków lądowych oraz ptaków. Kiedy wskakują do wody, sen REM zanika u nich niemal całkowicie. W morzu uchatki mogą zakosztować jedynie odrobiny snu REM, pogrążając się w nim tylko na 5–10 procent czasu, który spędzałyby w tej fazie na lądzie. U uchatek zaobserwowano niemal dwutygodniowe okresy pobytu w morzu, w czasie których nie stwierdzono żadnego mierzalnego snu REM; zwierzęta te funkcjonowały wtedy wyłącznie na sennej diecie NREM.
Wymienione anomalie nie muszą podważać użyteczności snu REM. Nie ulega wątpliwości, że jest on niezwykle pożytecznym procesem adaptacyjnym u zwierząt, u których występuje, o czym przekonamy się w trzeciej części tej książki. W takim poglądzie utwierdza nas fakt, że u wymienionych zwierząt sen REM nie został całkowicie usunięty i pojawia się z powrotem, kiedy wracają na ląd. Wydaje się po prostu, że sen REM nie jest możliwy albo potrzebny w czasie, gdy ssaki morskie przebywają w wodzie. Zadowalają się wtedy, jak sądzimy, podrzędnym snem NREM (delfiny i wieloryby być może nawet wyłącznie).
Osobiście nie sądzę, aby u ssaków morskich, nawet waleni w rodzaju delfinów i wielorybów, sen REM nie występował w ogóle (choć wielu moich kolegów naukowców zapewniłoby was, że się mylę). Uważam, że u tych zwierząt wykształciła się nieco inna, trudniejsza do wykrycia forma snu REM: wyjątkowo krótka, występująca w czasie, kiedy nie możemy jej zaobserwować, przejawiająca się w formach albo częściach mózgu, których nie potrafimy jak na razie mierzyć.
Broniąc mojego sprzecznego z konsensusem naukowym przekonania, pragnę zwrócić uwagę, że w przeszłości sądzono, iż ssaki jajorodne (stekowce), na przykład kolczatka albo dziobak, nie zapadają w sen REM. Okazało się, że mimo wszystko on u nich występuje, a przynajmniej jakaś jego odmiana. Zewnętrza powłoka ich mózgu – kora – na której większość naukowców przeprowadza pomiar fal mózgowych, nie przejawia nieskoordynowanej, chaotycznej aktywności snu REM. Kiedy jednak zajrzano głębiej, odkryto u podstawy mózgu piękne wykwity elektrycznych fal snu REM – fal idealnie odpowiadających tym zaobserwowanym u innych ssaków. Okazało się wręcz, że u dziobaka występuje większa aktywność elektryczna snu REM niż u jakiegokolwiek innego ssaka! Stekowce zapadają jednak w sen REM, a przynajmniej w jego wersję beta, która pojawiła się jako pierwsza u tych ewolucyjnie starszych ssaków. Wygląda na to, że w pełni wykształcona, obejmująca cały mózg wersja snu REM wykształciła się dopiero u bardziej rozwiniętych ssaków, które wyewoluowały później. Uważam, że podobny przypadek nietypowego, choć jednak występującego snu REM zostanie ostatecznie zaobserwowany u delfinów, waleni i przebywających w wodzie uchatek. Ostatecznie brak dowodów nie jest dowodem braku.
Od ubóstwa snu REM w morskim zakątku gromady ssaków bardziej intrygujący wydaje się fakt, że ptaki i ssaki ewoluowały osobno. Sen REM mógł się zatem wykształcić w toku ewolucji dwukrotnie: raz u ptaków i raz u ssaków. Podobna presja ewolucyjna mogła stworzyć sen u obu gromad na podobnej zasadzie, na jakiej ewolucja oddzielnie i niezależnie wykształcała oczy u różnych typów organizmów w jednakowym celu zapewnienia im zdolności widzenia. Kiedy jakiś wątek powtarza się wielokrotnie i niezależnie w toku ewolucji w jej różnych gałęziach, okazuje się często, że zaspokaja jakąś fundamentalną potrzebę.
Najnowsze odkrycia sugerują jednak, że pierwotna forma snu REM występuje u pewnej australijskiej jaszczurki, która pod względem rozwoju ewolucyjnego poprzedza pojawienie się ptaków i ssaków. Jeżeli badanie to uda się powtórzyć, będzie wskazywało, że zalążkowa forma snu REM pojawiła się co najmniej 100 milionów lat wcześniej, niżby wynikało z obecnych szacunków. Ten zalążek występujący u niektórych gadów mógł później rozwinąć się do pełnej postaci snu REM, którą obserwujemy obecnie u ptaków i ssaków, w tym ludzi.
Niezależnie od tego, kiedy prawdziwa postać snu REM pojawiła się w toku ewolucji, dokonujemy ogromnych postępów w rozumieniu przyczyn powstania marzeń sennych związanych z fazą REM, podstawowych potrzeb zaspokajanych przez nie w stałocieplnym świecie ptaków i ssaków (na przykład prawidłowego funkcjonowania układu sercowo-naczyniowego, regeneracji emocjonalnej, budowania skojarzeń pamięciowych, kreatywności, regulacji temperatury ciała) i tego, czy inne gatunki śnią. Jak się przekonamy później, wiele wskazuje na to, że tak właśnie jest.
Odkładając na bok pytanie, czy u wszystkich ssaków występuje sen REM, nikt nie kwestionuje jednego: sen NREM wykształcił się w toku ewolucji wcześniej. Jest to pierwotna – doprawdy pionierska – postać snu, którą przyjął, wyłaniając się zza kurtyny ewolucyjnej kreatywności. To starszeństwo rodzi kolejne intrygujące pytanie, które jest mi zadawane w czasie niemal wszystkich wystąpień przed publicznością: który rodzaj snu – NREM czy REM – jest ważniejszy? Którego tak naprawdę potrzebujemy?
„Znaczenie” i „potrzebę” można definiować na wiele sposobów, dlatego istnieje wiele odpowiedzi na powyższe pytania. Być może najprostszym sposobem rozstrzygnięcia tego dylematu jest znalezienie organizmu, u którego występują oba typy snu, czyli ptaka albo ssaka, a następnie utrzymywanie go w wymuszonym stanie czuwania przez całą noc i następny dzień. Zwierzę zostaje w ten sposób pozbawione na równi snu NREM i REM, a tym samym powstają warunki, w których organizm jest w równym stopniu spragniony obu faz. Pytanie brzmi: które z tych pragnień będzie zaspokajał, kiedy kolejnej nocy stworzymy mu szansę do skonsumowania obu? Na równi snu NREM i REM? A może jednego bardziej, z czego moglibyśmy wyciągnąć wniosek o większym znaczeniu tej fazy?
Taki eksperyment przeprowadzono wiele razy na rozmaitych gatunkach ptaków i ssaków, w tym ludziach. Uzyskano dwa jednoznaczne wyniki. Pierwszy, lekko zaskakujący, mówi o tym, że sen w czasie takiej nocy jest znacznie dłuższy (u ludzi trwa 10, nawet 12 godzin) niż w czasie normalnej