Висцеральная теория сна Ивана Пигарёва

ВИСЦЕРАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ СНА ИВАНА ПИГАРЁВА: ПЕРЕОСМЫСЛЕНИЕ ФУНКЦИИ СНА И СВЯЗИ МОЗГА С ТЕЛОМ

В данной статье рассматривается висцеральная теория сна, предложенная российским физиологом И.Н. Пигарёвым. Вопреки традиционным представлениям о сне как о периоде отдыха мозга, теория постулирует, что во время сна кора головного мозга переключается с обработки сигналов внешнего мира на анализ информации от внутренних органов.

Излагаются основные положения теории, экспериментальные доказательства, полученные в исследованиях на животных, а также значение теории для понимания связи между качеством сна и состоянием желудочно-кишечного тракта.



ВВЕДЕНИЕ

Сон остаётся одной из фундаментальных загадок биологии. На протяжении десятилетий доминировало представление о сне как о пассивном состоянии, необходимом для восстановления ресурсов мозга, истощённых в период бодрствования. Однако электрофизиологические исследования нервной системы открыли новые возможности для изучения этого феномена и поставили перед исследователями парадоксальный вопрос: если во время сна пороги сенсорного восприятия повышены, а проведение сигналов из внешнего мира и от собственного тела в кору мозга практически блокировано, то почему частота импульсации нейронов коры во сне не снижается, а может существенно превышать средний уровень их активности в периоды бодрствования?

Разрешению этого парадокса посвящена висцеральная теория сна, разработанная выдающимся российским физиологом Иваном Николаевичем Пигарёвым (17 марта 1941 – 14 июля 2021). Доктор биологических наук, профессор, автор более ста статей в рецензируемых отечественных и зарубежных журналах, Пигарёв являлся праправнуком великого русского поэта Ф.И. Тютчева. В основе его теории лежит смелое предположение: сон – это не перерыв в работе мозга, а переключение его на другой, не менее важный вид деятельности.



ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ: СМЕНА РАБОЧЕГО ПРОФИЛЯ КОРЫ

Центральная гипотеза висцеральной теории сна гласит, что одни и те же нейроны и одни и те же сенсорные зоны коры головного мозга в периоды бодрствования и сна обрабатывают принципиально разную информацию.

В состоянии бодрствования основная доля вычислительных мощностей коры, особенно её сенсорных областей (зрительной, слуховой, соматосенсорной), занята обработкой экстероцептивной информации – сигналов, поступающих от органов чувств и отражающих внешний мир и положение тела в пространстве.

Когда организм засыпает и погружается в фазу медленного сна, обработка экстероцептивных сигналов блокируется на таламическом уровне. Однако нейроны коры не прекращают работу. Напротив, они переключаются на анализ интероцептивной информации – сигналов от внутренних органов (висцеральных систем), в первую очередь от желудочно-кишечного тракта, сердца и дыхательной системы.

Таким образом, согласно Пигарёву, во время медленного сна кора головного мозга выполняет функцию диагностики и контроля функционального состояния всех висцеральных систем организма. Более того, предполагается смена не только афферентных (входящих) потоков, но и эфферентных (исходящих): результаты обработки информации в коре во время сна направляются не в структуры, обеспечивающие поведение и сознание, как в бодрствовании, а в центры, отвечающие за регуляцию и восстановление работы внутренних органов.

Мозг, по выражению самого Пигарева, работает как универсальный процессор, обрабатывая ту информацию, которая поступает на его вход в данный момент. Это позволяет рассматривать кору не как совокупность жёстко специализированных центров (только зрительных, только слуховых), а как набор универсальных процессоров, способных выполнять определённые операции с информацией независимо от её происхождения.



ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ: ПРЯМЫЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВА

Висцеральная теория сна не является умозрительной гипотезой. Она была подкреплена прямыми экспериментальными данными, полученными в ходе многолетних исследований, проводимых Пигарёвым и его коллегами.

Ключевой эксперимент, ставший классическим, был выполнен на кошках. Исследователи регистрировали активность нейронов в зрительной коре (поля V1 и V2) на разных стадиях цикла бодрствование–сон. Было обнаружено, что в состоянии бодрствования эти нейроны, как и ожидалось, реагируют исключительно на зрительные стимулы. Однако, когда животное погружалось в медленный сон, ситуация кардинально менялась. Электрическая стимуляция области желудка и тонкого кишечника вызывала чёткие возбуждающие реакции в большинстве простых и сложных клеток зрительной коры. В состоянии бодрствования такие реакции на висцеральную стимуляцию полностью отсутствовали.

Эти результаты были подтверждены и расширены в исследованиях на приматах (обезьянах). Было показано, что у приматов с нормальной структурой сна висцеральная информация действительно передаётся в затылочную кору во время медленного сна. Важно отметить, что значимые реакции нейронов на стимуляцию внутренних органов наблюдались именно в медленном сне и отсутствовали как в бодрствовании, так и в фазе быстрого сна. Более того, подобное переключение было зафиксировано не только в зрительной, но и в слуховой и других сенсорных областях коры.

Было установлено, что во время сна передача сигналов из сетчатки глаза в кору блокируется на уровне таламуса, а нейроны зрительных зон коры начинают реагировать на сигналы, приходящие от органов желудочно-кишечного тракта, сердца и дыхательной системы. Эти эксперименты предоставили убедительные доказательства того, что во время сна происходит фундаментальная перестройка информационных потоков в мозге: меняется не только входящая афферентация (поток сигналов в кору), но и направление эфферентных потоков (сигналов из коры). В бодрствовании эти потоки направлены на структуры, обеспечивающие поведение во внешней среде, а во сне – на структуры, отвечающие за эффективную работу всех висцеральных (внутренних) систем организма.



ПРИРОДА СНОВИДЕНИЙ

Висцеральная теория предлагает принципиально новое объяснение феномена сновидений, которое радикально отличается от психоаналитических и нейрокогнитивных моделей. Согласно Пигареву, сновидения являются побочным эффектом обработки висцеральных сигналов, а не самостоятельной функцией мозга.

Механизм формирования сновидений можно описать следующим образом. Внутренние органы не имеют зрительных образов в нашем сознании: человек не способен «увидеть» свой желудок, кишечник или печень. Когда во сне эти органы посылают сигналы в зрительную кору, мозг воспринимает их как неструктурированный информационный шум. Базальные ганглии и эмоциогенные структуры, пытаясь интерпретировать этот непонятный сигнал, активируют случайные ассоциативные связи из памяти. В результате генерируются сюрреалистические, абсурдные или фантастические образы, которые человек наутро называет сновидением.

Таким образом, сновидение – это не закодированное послание подсознания и не «перезагрузка» памяти, а попытка сознания осмыслить сигналы внутреннего тела, переведя их на язык зрительных образов. Именно поэтому сны часто бывают фрагментарными, нелогичными и быстро забываются: они не несут самостоятельного содержания, а лишь отражают текущее состояние висцеральных систем.



СВЯЗЬ МЕЖДУ СНОМ И ЗДОРОВЬЕМ ВНУТРЕННИХ ОРГАНОВ

Висцеральная теория сна предложила долгожданное физиологическое объяснение давно известной корреляции между качеством сна и состоянием здоровья, особенно желудочно-кишечного тракта.

Нарушения сна и его естественного режима неизбежно ведут к сбоям в работе висцеральных систем, включая пищеварительную, сердечно-сосудистую, дыхательную, иммунную и эндокринную. При полной депривации (лишении сна) наблюдались патологические изменения именно во внутренних органах, в то время как в тканях самого мозга видимых дефектов не обнаруживалось.

С точки зрения висцеральной теории, это объясняется просто: во сне мозг занят диагностикой и, вероятно, восстановлением внутренних органов. Если этот жизненно важный процесс нарушается или прерывается, страдают в первую очередь именно те системы, которые должны были получить «обслуживание». Сон – это время, когда мозг проводит ревизию и наладку всех систем организма. Именно поэтому нарушения сна сказываются в первую очередь на функционировании внутренних органов, особенно желудочно-кишечного тракта.

Таким образом, теория не только объясняет, почему плохой сон ведёт к проблемам с ЖКТ, но и указывает на обратную связь: состояние кишечника может влиять на структуру и качество сна, поскольку сигналы о неблагополучии будут требовать более интенсивной обработки.

Висцеральная теория также объясняет феномен локального сна: отдельные участки коры головного мозга могут переходить в состояние сна и переключаться на обработку висцеральных сигналов независимо от общего состояния организма. Это означает, что при утомлении или неблагополучии конкретной внутренней системы соответствующий участок коры может «засыпать» раньше остальных, чтобы обеспечить приоритетную диагностику и восстановление именно этой системы.



ЭМОЦИИ И ПОТРЕБНОСТЬ ВО СНЕ

В более поздних работах Пигарёв и его соавторы предприняли попытку интегрировать висцеральную теорию сна с потребностно-информационной теорией эмоций П.В. Симонова. Они предположили, что в живом организме постоянно происходит мониторинг соответствия висцеральных параметров генетически заданным значениям.

Сигналы о несоответствии (дискомфорте) порождают чувство усталости и потребность во сне, которая вступает в конкуренцию с другими актуальными потребностями организма.

Эмоциональная оценка этой потребности, основанная на висцеральных сигналах, происходит в тех же структурах мозга, которые отвечают за оценку других потребностей в бодрствовании. Во время сна те же эмоциогенные структуры, которые оценивали потребности в бодрствовании, продолжают ранжировать потребности висцеральных систем, определяя порядок их подключения к корковым зонам для восстановления. Таким образом, эмоции выступают в роли внутреннего диспетчера, который решает, какой орган нуждается в «ремонте» в первую очередь, какой – во вторую, и так далее. Сон оказывается тесно связанным с эмоциональным состоянием организма.



МЕСТО ТЕОРИИ В СОВРЕМЕННОЙ НАУКЕ

Висцеральная теория сна И.Н. Пигарева не существует в научном вакууме. Она находится в активной полемике с доминирующими в современной сомнологии концепциями, что делает её особенно значимой для развития научной мысли.

Теория синаптического гомеостаза, предложенная Джулио Тонони и Кьярой Чирелли, утверждает, что сон необходим мозгу для ослабления синаптических связей, которые были усилены в процессе дневного обучения. Согласно этой модели, сон – это время «масштабирования» нейронных связей для предотвращения информационного перегруза.

Глимфатическая теория, разработанная Майкен Недергор в 2013 году, доказывает, что во сне активируется специальная система очистки мозга от токсичных метаболитов, включая бета-амилоиды, накопление которых связывают с болезнью Альцгеймера. В этой модели сон – это время «уборки» в мозге.

Принципиальное отличие висцеральной теории Пигарева состоит в том, что она смещает фокус с обслуживания самого мозга на обслуживание всего тела. Сон нужен не столько для отдыха, очистки или перенастройки нейронов, сколько для диагностики и восстановления внутренних органов. Мозг во сне работает не на себя, а на тело. Это фундаментальный сдвиг парадигмы, который объясняет, почему при лишении сна гибель наступает не от повреждений мозга, а от отказа висцеральных систем.

В последние годы интерес к висцеральной теории возрастает: цитируемость работ Пигарева растёт, а исследования оси «мозг – кишечник» (gut-brain axis) получают всё большее признание в мировом научном сообществе.



ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ

Висцеральная теория сна открывает новые перспективы для понимания и лечения многих патологических состояний, связанных с нарушением цикла сон–бодрствование. Многие расстройства, в том числе висцеральные нарушения, могут быть объяснены асинхронностью переключения информационных потоков в кору и из коры при переходе от бодрствования ко сну и обратно.

К числу состояний, которые получают новое объяснение в рамках висцеральной теории, относятся:

1. Функциональные расстройства желудочно-кишечного тракта (синдром раздражённого кишечника, функциональная диспепсия), часто развивающиеся на фоне хронического недосыпа.

2. Сердечно-сосудистые нарушения, возникающие при длительных нарушениях сна: аритмии, колебания артериального давления, повышение риска инфаркта.

3. Когнитивные нарушения, связанные с асинхронным развитием сна, когда отдельные зоны коры не успевают своевременно переключиться на висцеральный контроль.

4. Психосоматические расстройства, при которых эмоциональный стресс нарушает нормальное ранжирование висцеральных потребностей во сне.

Как подчёркивал сам учёный: «Прежде, чем начинать лечить тот орган, на который человек жалуется, надо восстановить ему сон». Это положение имеет фундаментальное значение для практической медицины, акцентируя внимание на нормализации сна как на первоочередной задаче при лечении многих внутренних болезней.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ДАЛЬНЕЙШЕЕ РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ

Висцеральная теория сна Ивана Пигарёва является ярким примером новаторской научной идеи, которая бросает вызов устоявшимся парадигмам. Она предлагает рассматривать сон не как пассивный отдых, а как активный физиологический процесс, в котором мозг, как главный диспетчер организма, переключает своё внимание с внешнего мира на внутреннее состояние.

Эта работа не только изменила взгляд на функцию сна, но и открыла новые перспективы для понимания связи между нервной и висцеральной системами, а также дала физиологическое обоснование для клинических наблюдений о влиянии сна на здоровье.

Несмотря на трагическую гибель учёного в 2021 году, его теория продолжает развиваться и обсуждаться. Ведутся новые исследования, в том числе с использованием электрической стимуляции желудочно-кишечного тракта у человека, которые находят подтверждение положениям висцеральной теории. Последователи Пигарёва продолжают исследовать механизмы взаимодействия между качеством сна, работой внутренних органов и эмоциональным состоянием, что говорит о плодотворности и долгосрочном влиянии его идей на современную сомнологию и нейрофизиологию.

Наследие Ивана Николаевича Пигарева – это не просто теория, а новый способ думать о сне, о мозге и о теле как о единой системе, в которой ночной отдых является временем напряжённой работы по поддержанию жизни.



ТЕЗАУРУС ТЕРМИНОВ


1. Базовые физиологические понятия

Висцеральный (от лат. viscera – внутренности) – относящийся к внутренним органам. В контексте теории подразумевает всё, что связано с работой желудочно-кишечного тракта, сердца, лёгких и других внутренних систем.

Центральная нервная система (ЦНС) – основной отдел нервной системы позвоночных животных и человека, состоящий из головного и спинного мозга. Обрабатывает поступающую информацию и управляет работой всех органов и систем.

Кора головного мозга (неокортекс) – поверхностный слой полушарий головного мозга, состоящий из серого вещества. Высший центр нервной деятельности, отвечающий за восприятие, мышление, речь и сознание. В теории Пигарева именно нейроны коры переключаются между обработкой внешних и внутренних сигналов.

Нейрон – структурно-функциональная единица нервной системы; специализированная клетка, которая генерирует и проводит нервные импульсы. Основной «рабочий элемент» мозга, упоминаемый в экспериментах.

Сенсорные зоны коры – области коры головного мозга, которые в бодрствовании первично получают и обрабатывают информацию от органов чувств (зрительная зона – зрение, слуховая – слух, соматосенсорная – осязание).


2. Виды сигналов (афферентация)

Афферентация (от лат. afferens – приносящий) – поток нервных импульсов, поступающих от рецепторов (в органах чувств или внутренних органах) в центральную нервную систему.

Экстероцептивная афферентация – поток сигналов от внешней среды. Поступает от экстерорецепторов, расположенных на поверхности тела (кожа) или в органах чувств (глаза, уши). Это информация о свете, звуке, температуре, прикосновениях. В бодрствовании эти потоки доминируют.

Интероцептивная афферентация (висцеральная афферентация) – поток сигналов от внутренней среды организма. Поступает от интерорецепторов, расположенных в стенках внутренних органов (желудок, кишечник, сердце, сосуды). Это информация о давлении, растяжении, химическом составе крови, наполненности органов. Согласно теории, во сне этот поток становится главным.

Эфферентные потоки (от лат. efferens – выносящий) – нервные импульсы, идущие из центральной нервной системы к периферическим органам (мышцам, железам, внутренним органам). Они несут команды для действия. В бодрствовании они направлены на поведение во внешней среде, во сне – на настройку внутренних органов.


3. Структуры и механизмы мозга

Таламус (зрительный бугор) – структура промежуточного мозга, выполняющая роль «релейной станции». Через него проходят почти все сенсорные сигналы (кроме обонятельных), прежде чем попасть в кору. Во время сна таламус блокирует прохождение сигналов от глаз, но пропускает сигналы от внутренних органов.

Эмоциогенные структуры – отделы мозга (например, лимбическая система и гипоталамус), отвечающие за формирование эмоций и оценку значимости различных потребностей организма. По Пигареву, во сне они ранжируют потребности внутренних органов, определяя, какую систему «ремонтировать» в первую очередь.

Базальные ганглии – подкорковые структуры мозга, которые в бодрствовании участвуют в формировании сенсорных образов и управлении движениями. Согласно висцеральной теории, во сне базальные ганглии интерпретируют висцеральный «шум» через призму ассоциативных связей памяти, порождая образы сновидений.

Потребностно-информационная теория эмоций П.В. Симонова – концепция, согласно которой эмоции возникают как результат оценки мозгом степени удовлетворения актуальных потребностей на основе поступающей информации. В контексте висцеральной теории сна эта концепция используется для объяснения механизма ранжирования висцеральных потребностей во время сна.


4. Сон и его нарушения

Сомнология – раздел медицины и нейробиологии, изучающий сон, его механизмы, функции и нарушения (расстройства сна).

Цикл сон–бодрствование – фундаментальный биологический ритм организма, представляющий собой регулярное чередование состояний бодрствования и сна.

Медленный сон (NREM-сон, медленноволновой сон) – фаза сна, характеризующаяся медленноволновой активностью на электроэнцефалограмме, снижением мышечного тонуса и замедлением физиологических процессов. В контексте висцеральной теории именно в фазе медленного сна происходит основное переключение коры на анализ интероцептивной афферентации и диагностика внутренних органов.

Быстрый сон (REM-сон, парадоксальный сон) – фаза сна, характеризующаяся быстрыми движениями глаз, десинхронизацией ЭЭГ и снижением мышечного тонуса при сохранении высокого уровня мозговой активности. Согласно экспериментальным данным, висцеральное переключение нейронов коры в этой фазе не наблюдается или выражено значительно слабее, чем в медленном сне.

Локальный сон – феномен, при котором отдельные участки коры головного мозга могут переходить в состояние сна и переключаться на обработку висцеральных сигналов независимо от общего состояния бодрствования организма. Объясняет, почему при утомлении конкретных систем может возникать локальная потребность в «отключении» соответствующей корковой зоны.

Асинхронность переключения информационных потоков – нарушение синхронности процессов перестройки потоков афферентации и эфферентации при переходе между сном и бодрствованием. Согласно теории, это является механизмом возникновения многих патологий (когда мозг не успевает или не может правильно переключить кору с внешних сигналов на внутренние).

Висцеральная патология – заболевания и расстройства функций внутренних органов (желудка, кишечника, сердца, сосудов и т.д.), которые, согласно теории, являются прямым следствием длительных нарушений сна.

Депривация сна – полное или частичное лишение сна, используемое в экспериментальных исследованиях. У животных приводит к патологическим изменениям в висцеральной сфере и гибели без видимых повреждений ткани мозга.


5. Ключевые авторские термины и метафоры

Висцеральная теория сна – фундаментальная научная концепция И.Н. Пигарева, утверждающая, что основной функцией сна является не восстановление мозга, а переключение его вычислительных мощностей на анализ состояния внутренних органов и их восстановление.

Универсальный процессор – метафора, использованная Пигаревым для описания нейронов коры. Она подчёркивает, что одни и те же нейроны не «заточены» жёстко под внешние сигналы, а могут обрабатывать любую поступающую информацию (хоть зрительную, хоть висцеральную), в зависимости от режима работы мозга.

«Диагностика» и «наладка» внутренних органов – образное описание процессов, происходящих во сне. Мозг оценивает (диагностирует) текущее состояние органов по сигналам интероцепторов и посылает корректирующие команды (наладку) для восстановления их работоспособности.


6. Сводная таблица противопоставлений

1. В бодрствовании: Экстероцептивная афферентация – Во сне: Интероцептивная афферентация

2. В бодрствовании: Внешняя среда – Во сне: Внутренняя среда (висцеральная сфера)

3. В бодрствовании: Поведение – Во сне: Восстановление органов

4. В бодрствовании: Сенсорный вход (глаза, уши) – Во сне: Висцеральный вход (желудок, кишечник)

5. В бодрствовании: Мозг работает на тело во внешней среде – Во сне: Мозг работает на тело во внутренней среде

6. В бодрствовании: Нейроны реагируют на внешние стимулы – Во сне: Нейроны реагируют на стимуляцию внутренних органов

7. В бодрствовании: Эфферентные потоки направлены на поведение – Во сне: Эфферентные потоки направлены на регуляцию органов



ИСТОЧНИКИ

1. Pigarev I.N. (2013). Висцеральная теория сна. Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова, 63(1), 86–104. DOI: 10.7868/S0044467713010115.

2. Pigarev I.N. (1994). Neurons of visual cortex respond to visceral stimulation during slow wave sleep. Neuroscience, 62(4), 1237–1243.

3. Pigarev I., Bagaev V., Levichkina E., Fedorov G., Busigina I. (2013). Cortical visual areas process intestinal information during slow-wave sleep. Neurogastroenterology and Motility, 25(3), 268–275.

4. Pigarev I.N., Pigareva M.L. (2011). Сон и контроль висцеральных функций. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова, 97(4), 374–387. PMID: 21786642.

5. Pigarev I.N., Pigareva M.L. (2012). Sleep and the Control of Visceral Functions. Neuroscience and Behavioral Physiology, 42(9), 948–956.

6. Pigarev I.N., Pigareva M.L. (2013). Сон, эмоции и висцеральный контроль. Физиология человека, 39(6), 31–44.

7. Pigarev I.N., Pigareva M.L. (2013). Сон, эмоции и висцеральный контроль. В книге: Роль эмоций в регуляции поведения: материалы Всероссийской конференции с международным участием.

8. Pigarev I.N. (2014). The visceral theory of sleep. Neuroscience and Behavioral Physiology, 44(4), 421–434.

9. Pigarev I.N., Pigareva M.L. (2014). Асинхронное развитие сна как вероятная причина снижения когнитивных функций и возникновения ряда патологических состояний, связанных с циклом «сон – бодрствование». Эффективная фармакотерапия. Неврология и психиатрия, (22), 6–16.

10. Pigarev I.N., Pigareva M.L. (2015). The state of sleep and the current brain paradigm. Frontiers in Systems Neuroscience, 9, Article 139. DOI: 10.3389/fnsys.2015.00139.

11. Pigarev I.N., Pigareva M.L. (2017). Association of sleep impairments and gastrointestinal disorders in the context of the visceral theory of sleep. Journal of Integrative Neuroscience, 16(2), 143–156. DOI: 10.3233/JIN-170005.

12. Pigarev I.N., Pigareva M.L. (2018). Прогресс изучения сна в эпоху электрофизиологии. Висцеральная теория сна. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова, 118(4. Вып. 2), 90–96.

13. Pigarev I.N., Pigareva M.L. (2019). Progress in Sleep Studies in the Epoch of Electrophysiology. The Visceral Theory of Sleep. Neuroscience and Behavioral Physiology, 49(7).

14. Pigarev I.N., Bagaev V.A., Levichkina E.V., Fedorov G.A., Busigina I.I. (2006). Visceral signals reach visual cortex during slow wave sleep: study in monkeys. Acta Neurobiologiae Experimentalis, 66(1), 69–74.

15. Pigarev I.N., Бибиков Н.Г., Лиманская А.В., Бусыгина И.И. (2021). Активность нейронов слуховой коры кошки в цикле бодрствование–сон в контексте висцеральной теории сна. Семинар ИППИ РАН.