Последние исследования в области сна
Самые интересные научные достижения в науке о сне за последние несколько лет
Кратко о десяти самых последних открытиях в сомнологии.
Ученые прекрасно знают, насколько важен сон для поддержания здоровья. Проведите пару бессонных ночей, и вы довольно быстро почувствуете раздражительность, недомогание и усталость. По вполне понятным причинам люди в среднем проводят в постели ⅓ своей жизни, и хотя ученые пытаются понять, как ведет себя наше биологическое тело, пока мы спим, в науке о сне все еще остается очень много тайн и загадок.
Исследователи считают, что сон — это четкий последовательный процесс смены фаз, стадий электрической активности мозга, при котором прекращается (частично) работа сознания. Они также знают, что наши биологические часы регулируют привычку организма ко сну. Но почему мы так нуждаемся во сне? Какие хронические заболевания может вызывать нарушение сна?
Последние научные открытия показали, что сон может играть гораздо большую роль в поддержании нашего здоровья, чем ученые считали ранее. Например, специалисты выяснили, что депрессия, ожирение, деменция и даже болезнь Альцгеймера могут развиваться из-за нарушения сна.
СЛИШКОМ МНОГО СНА ВРЕДИТ ЗДОРОВЬЮ ТАК ЖЕ, КАК И НЕДОСЫПАНИЕ
В конце 2018 года были опубликованы первые результаты крупнейшего в мире исследования, посвященного сну. Вывод ученых гласил, что больше спать — не значит лучше, самый оптимальный вариант для здоровья взрослого человека — проводить в постели от семи до восьми часов.
У подопытных, которые спали более восьми часов, были выявлены точно такие же когнитивные нарушения, как у тех, кто спал менее семи часов. Поэтому, если вы не подросток, спать по десять часов в день так же вредно, как и по шесть.
БОЛЕЗНЬ АЛЬЦГЕЙМЕРА И ДЕМЕНЦИЯ
Последние исследования установили, что беспокойный сон может стать причиной возникновения болезни Альцгеймера. Ученые обнаружили, что при нарушении сна в нервной ткани человека могут накапливаться два токсичных белковых комплекса, которые часто встречаются при нейродегенеративных заболеваниях.
В другой работе ученые обсуждали фазу сна, ответственную за очищение мозга от негативно влияющих на него бета-амилоидов и тау-белков. Было выявлено, что медленный сон является наиболее эффективным для очистки мозга от накопленных за день токсинов. Еще одна работа показала, что у людей, не способных входить в глубокий медленный сон (4-я фаза) и страдающих апноэ во сне (кратковременная остановка дыхания), в мозге накапливается большее количество тау-белка, чем у тех, у кого нет проблем с 4 фазой.
КАК СОН ВОССТАНАВЛИВАЕТ ДНК В КЛЕТКАХ МОЗГА
При помощи микроскопа высокого разрешения, который позволил исследователям наблюдать активность хромосом в пределах одного нейрона у рыбок данио, исследователи обнаружили, что поврежденные молекулы ДНК накапливаются в нейронах, когда рыбки бодрствуют, а когда животные спят, ДНК в клетках восстанавливаются.
Специалисты пока точно не знают, почему накопление повреждений происходит во время бодрствования, однако исследование показало огромную значимость сна для устранения последствий этого процесса.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ БЕССОННИЦЫ
Некоторые исследования, проведенные в 2018-2019 годах, показали, что чаще причиной бессонницы могут выступать не психологические расстройства или стресс, а генетика. Специалисты обнаружили, что предрасположенность к этому недугу может наследоваться.
Ученые выявили некоторые мутации в геноме, генетические области, а также типы клеток и биологические процессы в мозге человека, которые содействуют генетическому риску развития этого заболевания.
Если ученые поймут, почему возникает бессонница, они смогут с ней бороться. Хорошо известно, что бессонница способствует падению иммунитета и ухудшению памяти.
ДЕПРЕССИЯ И ПЛОХОЙ СОН
В 2018 году международная группа исследователей обнаружила нейронную основу, представляющую собой «фундамент» связи депрессии с бессонницей. Ученые показали области мозга, в которых у людей с депрессией повышается активность, вызывая тем самым связь между этим недугом и нарушением сна. Это дорсолатеральная префронтальная кора (необходима для работы памяти), предклинье (участок теменной доли, ученые полагают, что нейроны предклинья отвечают за сознание) и латеральная орбитофронтальная кора (участвует в работе механизмов, отвечающих за принятие решений).
СВЯЗЬ МЕЖДУ СНОМ И ОБЕЗВОЖИВАНИЕМ
Работа, проведенная учеными из штата Пенсильвания, показала, что взрослые люди, которые спят около шести часов в сутки, более склонны к обезвоживанию (нарушению водного баланса), чем те, у кого сон длится восемь часов. Причина этому — регулирующий водный баланс гормон вазопрессин, который организм выделяет в конце цикла сна.
ПЛОХОЙ СОН И ОЖИРЕНИЕ
Исследование, проведенное учеными из Уппсальского университета, выявило два механизма метаболических реакций, ответственных за ожирение и негативное влияние на биологический обмен в тканях организма, которые запускались после недосыпания. Ученые уверены, что эти механизмы также ответственны и за развитие диабета II типа и деградацию мышц.
ПЛОХИЕ НОВОСТИ ДЛЯ “СОВ”
Некоторые ученые считают, что генетика в какой-то степени влияет на наши биологические часы. Несмотря на это, поздний сон может нанести непоправимый вред здоровью того, кто предпочитает ложиться спать поздно. Новое исследование показало, что “совы” на 10% больше рискуют умереть раньше отмеренного им биологического срока, чем “жаворонки”.
НОЧЬ БЕЗ СНА КРАЙНЕ ОПАСНА
Исследователи из Колорадского университета в Боулдере изучали, как на протяжении 24 часов может меняться уровень белка в крови людей, в зависимости от того, в какое время они спят и едят. Результаты показали, что, когда испытуемые не спали всю ночь,
нарушался привычный белковый состав крови. Обычно такие показатели говорят о развитии в организме аутоиммунных заболеваний или бактериальной инфекции.
НЕДОСТАТОК СНА УСИЛИВАЕТ БОЛЬ
Около 60% пациентов, страдающих хронической болью, часто испытывают проблемы со сном. Эта связь, возможно, не удивительна, так как если человеку больно, несомненно, ему трудно уснуть. Но что, если потеря сна повышает болевую чувствительность? Исследование, проведенное при помощи магнитно-резонансной томографии (МРТ), показало, что у людей, страдающих недостатком сна, мозговые зоны, отвечающие за обработку болевых сигналов, становятся более чувствительными к боли, а также подавляется обезболивающая система мозга.
Данный материал является переводом статьи «Revolutions: The science of sleep«, взятой с сайта newatlas.com. На сайте вы можете найти все ссылки на исследования.
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Связь с редакцией по электронной почте
Нашли ошибку? Пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Фаза быстрого сна оказалась дольше у состоящих в браке людей
The Muppet Show / ATV, 1976-1981
Фаза быстрого сна у людей, состоящих в браке, оказалась длиннее, чем у холостых и незамужних (76,5 минут против 62,8 минут). Такой результат получили ученые из Норвегии, когда проанализировали фазы сна у женатых (замужних) людей и тех, кто никогда не состоял в браке. Возможно, все дело в чувстве защищенности и низких уровнях стресса у людей, находящихся в браке. Исследование опубликовано в Frontires in Psychiatry.
Сон человека подразделяется на фазы быстрого и медленного сна, которые повторяются за ночь. Медленный сон наступает обычно сразу после засыпания. Ученые считают, что он важен для процессов запоминания и структурирования памяти после времени бодрствования. Фаза быстрого сна намного короче (10-15 минут) и следует за фазой медленного сна, замыкая цикл. Всего за ночь таких циклов может быть около пяти, при этом доля быстрого сна постепенно нарастает.
В английском языке фаза быстрого сна называется REM — быстрые движения глаз (rapid eyes movement). Она получила свое название из-за характерного для нее движения глазных яблок под закрытыми веками. В целом во время этой фазы наблюдается повышенная активность головного мозга, учащается дыхание и сердцебиение. Фаза быстрого сна играет важную роль в поддержании нормального функционировании организма, но при это сама она уязвима для влияния внешних факторов. Ее нарушения связывают с бессонницей, депрессией, стрессом. Она даже влияет на продолжительность жизни: cнижение длительности фазы быстрого сна связали с увеличением смертности от всех причин.
Хенниг Йоханнес Древес (Henning Johannes Drews) и Анника Древс (Annika Drews) из Норвежского Университета науки и технологий изучили влияние брака на продолжительность быстрого сна. Они использовали данные участников из исследования Sleep Heart Health Study. Его участникам проводили полисомнографию (исследование сна) в домашних условиях: на полученных диаграммах (гипнограммах) измеряли длительность фаз сна. У участников исследования также собрали социо-демографические данные, а затем разделили их на две группы по 69 человек в каждой: находящиеся в браке и те, которые в нем никогда не состояли. Группы сравнили, используя критерий Стьюдента или критерий Вилкоксона.
У людей, находящихся в браке, продолжительность фазы быстрого сна была больше, чем у никогда не состоявших в браке: в среднем 76,5 минут против 62,8 минут ( p = 0.003). У них также оказался больше процент быстрого сна за ночь (20,5 процентов против 17,1 процента, p = 0.001). Фаза медленного сна не различалась между группами (p ≥ 0.29).
Исследование доказывает, что близкие отношения в браке (и сон вместе) связаны с увеличением фазы быстрого сна. Древс объясняет полученные результаты тем, что быстрый сон выступает в качестве связующего звена между супружескими отношениями и психическим здоровьем. Также быстрый сон вовлечен в формирование эпизодической (об автобиографических событиях) и эмоциональной памяти, которые связаны с социализацией. Сон с партнером создает чувство защищенности, уменьшает уровень стресса, а также поддерживает температуру тела (во время фазы быстрого сна способность поддерживать температуру снижается). Среди ограничений в исследовании ученые называют невозможность получить данные о том, что люди, не состоящие в браке, действительно спали одни. В будущем они собираются провести исследования с более тщательным разделением людей, которые спят вместе, и людей, спящих в одиночестве.
Фаза быстрого сна еще хранит много загадок и до сих пор широко исследуется. Японские нейробиологи несколько лет назад определили совокупность нейронов, контролирующих стадию быстрого сна. Оказалось, что эти нейроны находятся в Варолиевом мосту
Пациент спит, наука идет: интересные исследования сна и бессонницы
МОСКВА, 14 мар — РИА Новости, Ольга Добровидова. «На следующие несколько часов, пока солнца на небе нет, я потеряю сознание и временно лишусь всего того, что я знаю и понимаю. А потом, когда солнце вернется, я продолжу жить», — так о сне, «странном занятии», говорил американский комик Джордж Карлин.
Надо полагать, это странное занятие во все времена интересовало ученых, которые и сами тратили на него до трети бесценной жизни. Изучать сон без электроэнцефалографа, МРТ и других современных инструментов, позволяющих «заглянуть в голову» спящему, было непросто, но и их появление пока не внесло окончательную ясность в вопрос о том, зачем нужны живым организмам эти «маленькие кусочки смерти».
РИА Новости во Всемирный день сна представляет обзор самых известных сомнологических исследований и экспериментов со сном и бессонницей, научных и не особенно.
Россия на передовой
Манасеина экспериментировала с 10 щенками в возрасте 2-4 месяцев, которым постоянно не давала спать. В своей статье исследовательница заключила, что для животных дефицит сна опаснее дефицита пищи: после 20-25 дней голодания щенков еще можно было спасти, тогда как даже 96-120 часов без сна становились для них смертельными. Она также выяснила, что взрослые особи лучше справляются с дефицитом сна, чем молодые, а сама депривация приводит к постепенному падению температуры тела, ухудшению показателей крови и некоторой потере веса.
Бессонный марафон
Вслед за Манасеиной тему депривации сна начали детально изучать ее коллеги — сначала так же, на собаках, а затем и на кроликах, крысах и в конце концов на самих себе и других людях. Один из самых известных «бессонных» экспериментов на себе поставил нью-йоркский радио-диджей Питер Трипп. В 1959 году Трипп установил мировой рекорд по непрерывному бодрствованию в ходе радиомарафона в поддержку общественной организации по поддержке здоровья детей и матерей March of Dimes. Большую часть этого марафона он провел в стеклянной диджейской будке на Таймс-сквер, в конце переместившись в номер отеля поблизости, переоборудованный под «полевую» лабораторию.
Всего Трипп продержался 201 час — больше восьми дней — и, по свидетельствам очевидцев, это далось ему очень нелегко. На третий день у диджея начались резкие перепады настроения от смеха к беспричинной грусти, а к четвертому дню он страдал от галлюцинаций — сначала простых, вроде «паутин» на лицах наблюдавших его врачей и насекомых, в которых превращались пятна краски на столе, а затем и довольно сложных.
Последние 66 часов марафона Трипп продержался на лекарствах, а в последний, 201-й час врачи заставляли его не спать для дополнительных тестов. По окончании эксперимента Трипп проспал 13 часов. Его родные впоследствии отмечали изменения в личности Триппа, который стал более раздражительным и подавленным. В конце концов он потерял работу диджея после крупного коррупционного скандала, прошел через четыре развода и умер в 2000 году в возрасте 73 лет от инсульта.
Рекорд Триппа продержался недолго: уже спустя шесть лет после его «бессонного марафона» 17-летний школьник из Калифорнии Рэнди Гарднер провел без сна 264 часа, или 11 дней. Гарднер, в отличие от Триппа, не принимал никаких стимуляторов и лекарств, но тоже страдал от резких перемен настроения, галлюцинаций, проблем с памятью и паранойи. Так, пишут, что на пятый день бодрствования Гарднер возомнил себя популярным игроком в американский футбол, а также принял за живого человека дорожный знак. В конце эксперимента, на 11-й день, школьника попросили считать вслух, последовательно отнимая от 100 по семь. Дойдя до 65, Гарднер остановился и сообщил врачам, что забыл, что именно делает.
Небольшая разница
Среднестатистический житель Великобритании, по данным национальной общественной организации Sleep Council, спит около 6,5 часа в сутки, и этот показатель продолжает медленно падать. Специалисты британского университета Суррея в ходе небольшого эксперимента решили проверить, насколько существенно скажется на здоровье и самочувствии человека всего один дополнительный час сна — для этого они в течение двух недель наблюдали за двумя группами добровольцев, спавших по 6,5 и 7,5 часа соответственно.
В середине эксперимента группы «поменялись» режимами — одни получили дополнительный час сна, а другие его лишились. В итоге оказалось, что даже такое незначительное сокращение продолжительности сна неблагоприятно сказывается не только на решении интеллектуальных задач, но и, например, на работе иммунной системы. Всего ухудшение режима влияет на «работу» более 500 различных генов, причем часть из них в других экспериментах связывали с риском развития диабета и рака. Добавление лишнего часа, напротив, улучшало ситуацию, так что, отмечали ученые, этот дополнительный часок сна с утра, похоже, действительно имеет значение.
Затем уже осенью другая группа американских исследователей опубликовала в журнале Pediatrics статью, в которой связала недосыпание у младших школьников со склонностью к ожирению: по их данным, дети, которые в рамках эксперимента спали чуть дольше привычного, ежедневно потребляли в среднем на 134 килокалории меньше, чем при недосыпании.
Технический перерыв
Последние исследования сна показывают, что, скорее всего, Мария Манасеина, которая в своем прорывном эксперименте не использовала ни томограф, ни даже достаточно сильный микроскоп, была права насчет чрезвычайной важности сна именно для мозга. Так, в прошлом году журнал Science опубликовал исследование ученых из университета Рочестера (США), которые заключают, что в мозге во время сна активизируются механизмы «вымывания» отходов — продуктов жизнедеятельности его клеток.
За время сна мозг животных избавлялся от бета-амилоида — вещества, накопление которого ведет к болезни Альцгеймера. Поэтому медики считают, что их результаты позволят разработать новые методы лечения этой и других болезней «грязного мозга».
Другая группа исследователей, похоже, экспериментально подтвердила популярную пословицу «утро вечера мудренее»: ученые из Северо-западного университета (США) показали, что во сне мозг действительно обрабатывает воспоминания и даже способен воспринимать и «сохранять» внешнюю информацию. Добровольцы в американском эксперименте разучивали две простые мелодии, после чего, как обычно, ложились спать — но в самой глубокой фазе сна исследователи включали один из мотивов так, чтобы не разбудить людей. Наутро участники эксперимента быстрее и легче вспоминали ту музыку, которую слышали во сне.
Для этого есть приложение
К современным инструментам «заглядывания в голову» спящему человеку относятся не только сложные установки и прочая начинка сомнологических лабораторий. Всевозможные гаджеты для фитнеса и здорового образа жизни тоже научились следить за фазами сна и различными показателями состояния организма, хотя ученые предупреждают, что ни одно устройство или приложение пока не может заменить поход в настоящую лабораторию.
Несмотря на все сложности с «любительской» сомнологией, весной 2012 года ученые из университета Хертфордшира анонсировали широкомасштабный научный эксперимент с применением одного из «сонных» приложений для смартфонов. Приложение Dream:ON предлагало «программировать» сновидения с помощью специально подобранных мелодий, которые включались в строго определенные моменты во сне. Предполагалось, что пользователи приложения, которое, по данным разработчиков, в первую неделю скачало около 300 тысяч человек, будут отправлять отчеты о его работе в общую базу данных, которую и будут анализировать ученые. Пока эксперимент, судя по всему, продолжается, так что, возможно, в будущем мы увидим статью об этом в Nature или Science.
Сон: новые факты о главном
Журнал №181, октябрь 2018
Почти каждую ночь мы переживаем поразительную метаморфозу.
Мозг полностью меняет свое поведение и цели, затемняя сознание. На некоторое время мы оказываемся практически парализованными. Однако наши глаза время от времени мечутся за закрытыми веками, будто мы что-то видим, и крошечные мышцы среднего уха, даже в тишине, напрягаются, словно мы что-то слышим. Мы все, и мужчины, и женщины, испытываем половое возбуждение, и неоднократно. Иногда кажется, что мы летаем. Мы приближаемся к границам смерти. Мы спим.
Около 350 года до новой эры Аристотель, размышляя о том, что именно происходит во сне и почему, написал трактат «О сне и бодрствовании». Все последующие 2300 лет вопросы греческого философа оставались без ответов, пока в 1924 году немецкий психиатр Ганс Бергер не изобрел электроэнцефалограф – прибор, регистрирующий электрическую активность мозга. И тогда изучение сна перешло в сферу естественных наук. Но лишь в последние десятилетия томография позволила еще пристальнее приглядеться к процессам, протекающим в спящем мозге, и мы приблизились к тому, чтобы дать ответ Аристотелю.
Все, что мы узнали о сне, подтвердило важность этого состояния для нашего психического и физического здоровья. Цикл сна и бодрствования – одна из важнейших особенностей человеческой биологии – помог приспособиться к жизни на вращающейся планете с ее бесконечной сменой дня и ночи. Не случайно Нобелевская премия в области медицины за 2017 год была присуждена трем ученым, которые в 1980–1990-х годах выявили в наших клетках «молекулярные часы», отвечающие за синхронизацию человеческого организма с солнцем. Когда этот суточный ритм ломается, у нас возникают серьезные проблемы – диабет, неполадки в сердечно-сосудистой системе и раннее старческое слабоумие.
Между тем дисбаланс между образом жизни и солнечным циклом приобрел масштабы эпидемии. «Мы словно живем внутри глобального эксперимента по изучению негативных последствий недосыпа», – замечает Роберт Стикголд, директор Центра сна и мышления Гарвардской медицинской школы.
Средний американец сегодня спит менее семи часов в сутки – на пару часов меньше, чем столетие назад. В основном это связано с распространением электрического освещения, а также телевизоров, компьютеров и смартфонов. И сон теперь видится лишь помехой, препятствующей нашей деятельности и развлечениям. Уже Томас Эдисон, изобретатель лампочки, говорил: «Сон – это абсурд, дурная привычка».
Полноценный ночной сон теперь кажется старомодным, как написанное от руки письмо. А мы все ловчим, боремся: с бессонницей снотворным, с зевотой – лошадиными дозами кофе. И избегаем того удивительного путешествия, в которое должны отправляться каждый вечер, чтобы четыре или пять раз за ночь пройти через несколько стадий сна, у каждой из которых свои особенности и функции.
Стадии 1-2
Когда мы засыпаем, мозг остается активным и запускает процесс «редактирования» – решает, какие воспоминания сохранить, а какие отбросить.
Погружение в сон происходит быстро. Человеческому организму не нравится пребывать в промежуточном состоянии, задерживаясь «в дверях». Лучше быть либо здесь, либо там, бодрствовать или спать. Поэтому мы выключаем свет, ложимся в постель и закрываем глаза. Если суточный ритм привязан к чередованию дневного света и темноты, а шишковидное тело у основания мозга выделяет мелатонин, сигнализируя, что настала ночь, и если множество других систем организма работают слаженно, то нейроны быстро впадают в сон.
Когда мы бодрствуем, нейроны – а их около 86 миллиардов – похожи на беспорядочно мечущуюся толпу, на клеточную бурю. Когда же они работают равномерно и ритмично, волны на электроэнцефалограмме (ЭЭГ) бегут ровными рядами, и это указывает на то, что мозг «ушел в себя», подальше от хаоса бодрствующей жизни. Одновременно наша чувствительность ослабевает, и вскоре мы засыпаем.
Ученые называют этот этап первой стадией, прибрежной отмелью сна. Она длится около пяти минут. Затем в глубинах мозга возникают серии электрических вспышек, которые устремляются к коре – внешней оболочке мозга, отвечающей за язык и сознание. Эти полусекундные вспышки – сигма-ритмы, или сонные веретена, показывают, что наступила вторая стадия. Впрочем, мозг отнюдь не становится менее активным, как долгое время считалось: просто его активность приобретает иной характер. Теоретически сигма-ритмы стимулируют кору таким образом, чтобы сохранить недавно полученную информацию, а возможно, и связать ее с существующими знаниями в долговременной памяти. Когда в лабораториях сна люди сталкиваются с новыми умственными или физическими задачами, на следующую ночь частота их сигма-ритмов возрастает. И похоже, что, чем больше возникает сигма-ритмов, тем лучше мозг справляется с заданием на следующий день.
Некоторые эксперты предположили, что интенсивность ночных сигма-ритмов может даже служить показателем общего уровня интеллекта. Сон в буквальном смысле слова создает связи, которые вы, возможно, никогда бы сознательно не сформировали. Не случайно ведь говорят, что утро вечера мудренее.
Бодрствующий мозг приспособлен для сбора информации, спящий – для ее обработки. Другими словами, ночью мы переключаемся с «записи» на «редактирование», причем именно спящий мозг решает, какие воспоминания нужно сохранить, а какие – удалить. И не всегда отбор происходит в пользу самого нужного. Сон усиливает память – не только на второй стадии, но и в течение всего ночного цикла. Поэтому, например, солдатам, изнуренным жестокими боями, было бы лучше не ложиться спать сразу после битвы. Чтобы предотвратить посттравматическое стрессовое расстройство, солдатам следует продолжать бодрствовать шесть-восемь часов, считает нейробиолог Джина По из Калифорнийского университета (Лос-Анджелес). Исследования, проведенные ею и другими учеными, показывают, что если вскоре после тяжелого события человек ложится спать, не попытавшись сначала осмыслить происшедшее, то повышается вероятность возникновения долгосрочных неприятных воспоминаний.
Вторая стадия длится до 50 минут в течение первого 90-минутного цикла сна. (В другие циклы – меньше.) Сигма-ритмы поначалу возникают каждые несколько секунд, затем их частота снижается, ритм сердца замедляется. Температура тела падает. Восприятие внешнего мира теряется. Начинается длительное погружение в третью и четвертую стадии сна.
Стадии 3-4
Мы входим в глубокий, подобный коме сон, который необходим мозгу так же, как пища – телу. Это время для «физиологической уборки», а не для грез.
Все без исключения животные спят, пусть их сон и принимает непривычные нам формы. Трехпалые ленивцы проводят во сне около десяти часов в сутки, что уже представляется нам чрезмерным проявлением апатии, но и это не предел: некоторые фруктоядные летучие мыши ухитряются дремать по 15 часов, а из них, малая бурая ночница бездельничает все 20. Жирафы спят меньше пяти часов. Лошади проводят полночи стоя, а половину – лежа. У дельфинов спит одно полушарие, пока другое бодрствует, что позволяет им плавать без остановки. Большие фрегаты и другие птицы способны дремать в полете. Акулы-няньки отдыхают, собираясь в кучу на дне океана. Тараканы опускают усы, пока спят, и они, так же как и мы, чувствительны к кофеину.
В период сна ослабевают все реакции и снижается подвижность даже у животных, вообще не обладающих мозгом. Когда спят медузы, пульсация их тел замедляется, а одноклеточные организмы, такие как дрожжи, демонстрируют четкие циклы активности и отдыха. Это означает, что сон – древнейшее явление, закон природы, а его изначальная и универсальная функция заключается не в организации воспоминаний или в стимуляции обучения, но в сохранении самой жизни. Очевидно, что любое существо, независимо от размера, не может сохранять активность круглые сутки. «Бодрствование требует больших усилий, – говорит Томас Скаммелл, профессор неврологии Гарвардской медицинской школы. – Ведь приходится постоянно конкурировать с другими организмами, чтобы выжить, и, соответственно, необходим период отдыха, чтобы помочь клеткам восстановиться».
У людей это происходит главным образом во время глубокого сна, на третьей и четвертой стадиях, которые отличаются друг от друга уровнем мозговой активности, состоящей, как показывает ЭЭГ, из больших цикличных дельта-волн. На третьей стадии дельта-волны присутствуют менее половины времени; на четвертой – более половины. Во время глубокого сна наши клетки вырабатывают большинство гормонов роста, необходимых на протяжении всей жизни для функционирования костей и мышц.
Есть и другие свидетельства того, что сон крайне нужен для поддержания здоровой иммунной системы, температуры тела и артериального давления. Если сна недостаточно, мы не можем успешно контролировать настроение или быстро восстанавливаться после травм. Возможно, сон для нас важнее пищи; животные, лишенные сна, умирают быстрее, чем от голода, говорит Стивен Локли, врач из центра медицины Brigham and Women’s Hospital.
Вероятно, хороший сон ко всему прочему снижает риск развития деменции. Исследование, проведенное на мышах Майкеном Недергаардом из Рочестерского университета в штате Нью-Йорк, показывает, что, когда мы бодрствуем, нейроны плотно собраны вместе, но во время сна некоторые клетки головного мозга сокращаются на 60 процентов, и промежутки между ними расширяются. Эти межклеточные пространства – место сброса метаболических отходов клеток, в частности пептида бета-амилоида, который разрушает связи между нейронами и влияет на развитие болезни Альцгеймера. Только в период сна спинномозговая жидкость проходит, как моющее средство, через эти широкие коридоры нашего мозга, вымывая бета-амилоид.
Пока происходят все эти «очистные и ремонтные работы», мышцы полностью расслаблены. Умственная активность минимальна: волны четвертой стадии на ЭЭГ выглядят как у пациентов в состоянии комы. Обычно в это время мы не видим снов и можем даже не чувствовать боли. В древнегреческой мифологии боги Гипнос (сон) и Танатос (смерть) – братья-близнецы. Возможно, греки были правы. «Мы имеем дело с очень глубоким уровнем дезактивации мозга, – поясняет Майкл Перлис, директор программы «Поведенческая медицина сна» в Пенсильванском университете. – Сон на четвертой стадии мало отличается от комы или смерти мозга. Это состояние способствует восстановлению и укреплению сил – но долго в нем находиться, пересыпать, тоже вредно».
Чаще всего мы остаемся на этой стадии около 30 минут, а затем мозг вырывается из нее. (Этот сдвиг может сопровождаться резким конвульсивным движением – по крайней мере, у лунатиков). После этого мы часто проходим через третью, вторую и первую стадии – и просыпаемся. Даже люди, не страдающие расстройствами сна, просыпаются несколько раз за ночь, хотя большинство не замечает этого: мы снова засыпаем в считаные секунды. Но на этом этапе, вместо повторения стадий, мозг меняет программу и отправляется в новое, поистине странное путешествие.
По данным центров по контролю и профилактике заболеваний в США, более 80 миллионов взрослых американцев хронически недосыпают, то есть спят меньше рекомендуемого минимума – семи часов в сутки. Ежегодно из-за усталости происходит более миллиона аварий на дорогах, множество медицинских ошибок. Даже небольшие изменения в режиме сна могут вызвать проб-лемы: в первый понедельник после перехода на летнее время, по сравнению с другими понедельниками, в Америке число сердечных приступов возрастает на 24 процента и резко повышается количество автомобильных аварий со смертельным исходом.
В течение жизни около трети из нас испытывают, по крайней мере, одно диагностируемое расстройство сна: от хронической бессонницы и приступов приостановки дыхания до синдрома беспокойных ног (непреодолимое желание постоянно шевелить конечностями) и более редких и странных расстройств. Так, нарколепсия – неконтролируемые приступы внезапного засыпания – часто вызваны сильными положительными эмоциями, когда, например, человек слушает смешную историю или пробует вкусную еду. Люди с синдромом Клейне-Левина каждые несколько лет спят почти без перерывов в течение недели или двух (и возвращаются к нормальной жизни без заметных побочных эффектов). А сонный паралич (невозможность двигаться в первые несколько минут после пробуждения), как показали исследования Гарвардского университета, породил множество рассказов о похищении людей инопланетянами.
Бессонница, безусловно, самая распространенная сегодня проблема, которая вынуждает множество взрослых людей (в США – 4%) принимать снотворное. Страдающим бессонницей, как правило, требуется больше времени, чтобы заснуть, или же они просыпаются ночью, либо сталкиваются с обеими этими проблемами. Если сон – такое универсальное естественное явление, над которым эволюция трудилась миллиарды лет, то почему же так много людей мучаются с ним? Можете винить эволюцию, жизнь в современном мире – или несоответствие между ними.
Любой человек, спящий менее шести часов в сутки, имеет склонность к депрессии, психозу, инсульту и ожирению. Бессоница ослабляет весь организм.
Эволюция наделила нас, как и других существ, сном, который поддается корректировке по времени и легко прерывается в случае опасности: скажем, если рядом плачет ребенок или приближаются шаги хищника. Мозг может быстро перейти с «автопилота» на систему «ручного управления», которая разбудит нас в чрезвычайной ситуации.
Однако в современном мире древняя, врожденная готовность к пробуждению постоянно срабатывает в ситуациях, не угрожающих жизни, таких как волнение перед экзаменом или переживания из-за нехватки денег. До промышленной революции, которая подарила нам будильники и фиксированный график работы, люди часто могли противодействовать бессоннице, просто поспав утром подольше. Теперь такой возможности нет. И если вы один из тех, кто гордится способностью быстро заснуть почти где угодно, то лучше не хвастайтесь – это признак острого дефицита сна, особенно если вам еще нет сорока.
Сегмент мозга, первым страдающий от недосыпа, – префронтальная кора, ответственная за принятие решений и поиск выхода из затруднительных ситуаций. Недоспавшие люди более раздражительны, капризны и иррациональны. «По-видимому, недостаток сна в какой-то степени влияет на все познавательные функции мозга», – считает Кьяра Чирелли, нейробиолог из Института сна и сознания в штате Висконсин. Известно, что попавшие в полицию недоспавшие люди готовы признать любые обвинения в обмен на сон.
Каждый человек, спящий менее шести часов в сутки, имеет склонность к депрессии, психозу и инсульту. Недосып также напрямую связан с ожирением: без достаточного отдыха в организме в избытке вырабатывается грелин, «гормон голода», который заставляет человека есть больше, чем нужно. Доказать причинно-следственную связь в таких случаях – сложная задача, поскольку необходимые для этого эксперименты нельзя проводить на людях. Но ясно, что бессонница ослабляет весь организм.
Послеобеденный сон не решает проблему; не решают ее и медицинские препараты. «Сон не однороден, – объясняет Джеффри Элленбоген, сомнолог из Университета Джона Хопкинса, консультирующий компании по вопросам взаимосвязи высокой производительности и здорового отдыха сотрудников. – Сон – не марафон; он больше похож на десятиборье. Идея манипулировать сном с помощью лекарств и приборов выглядит заманчивой, но мы еще недостаточно знаем об этом процессе, чтобы пытаться искусственно управлять им, – это слишком рискованно».
Конечно, если бы мы могли просто отменить ненужные части сна, это прибавило бы несколько десятилетий к нашей сознательной жизни. На заре сомнологии, в 1930–1940-е годы, некоторые ученые даже считали, что вторая половина ночи бесполезна для отдыха, и можно вовсе не спать в это время. Позже выяснилось, что как раз в этот период мы оказываемся во власти сколь необычной, столь и необходимой формы сна, которая, по сути, представляет собой особенный тип сознания.
Быстрый сон
Пребывая в состоянии безумия, мы мечтаем, летаем и падаем – хотя можем этого и не помнить.
Сон с быстрым движением глаз, или быстрый сон, был открыт лишь в 1953 году Юджином Асерински и Натаниэлем Клейтманом из Чикагского университета. Прежде, из-за отсутствия отличительных признаков на ранних снимках ЭЭГ, быстрому сну не придавали особого значения, считая вариацией первой стадии. Но после того как были зафиксированы характерные движения глаз и сопровождающий эти движения прилив крови к половым органам, стало понятно, что самые яркие сновидения случаются как раз на стадии быстрого сна, и это был прорыв в сомнологии.
Обычно здоровый сон вначале проходит через четыре стадии, затем происходит мгновенное возвращение к бодрствованию, и далее следуют от пяти до двадцати минут быстрого сна. С каждым последующим циклом время быстрого сна увеличивается примерно вдвое. Сомнологи полагают, что определенная последовательность медленного и быстрого сна оптимизирует наше физическое и умственное восстановление. На клеточном уровне во время быстрого сна активизируется синтез белков, необходимых для функционирования организма.
Каждый раз, переживая стадию быстрого сна, мы буквально сходим с ума. Психоз – это состояние, характеризующееся галлюцинациями. Некоторые сомнологи говорят, что сновидения и есть разновидность психоза: мы полностью уверены, что видим то, чего нет, и мы принимаем как должное, что время, место и даже люди могут трансформироваться или неожиданно исчезать.
От древних греков до гадалок и Зигмунда Фрейда – много веков сновидения были исполнены очарования и окутаны тайной, их воспринимали как сообщения от богов или от подсознания. Сегодня многие эксперты-сомнологи не интересуются конкретными образами и событиями в снах, считая сновидения результатом хаотичных нейронных импульсов. Даже если они преисполнены эмоций, то смысловой нагрузки лишены. Только после пробуждения мозг в поисках смысла быстро «сшивает» сюжет из беспорядочных обрывков.
Впрочем, не все специалисты разделяют это мнение. «Содержание сновидений, – говорит Роберт Стикголд из Гарварда, – является частью возникшего в ходе эволюции механизма для оценки свежих воспоминаний и их пользы в последующей жизни».
Даже если вы не можете вспомнить ни одного сна, вы все равно их видите. Отсутствие воспоминаний о сновидениях на самом деле признак здорового сна. Благодаря новым технологиям удалось определить, что происходит на физическом и химическом уровнях, когда нам что-то снится на стадии медленного сна, однако считается, что такие сны больше похожи на увертюры к большим представлениям. Только во время быстрого сна на нас обрушивается вся мощь ночного безумия.
Каждый раз, переживая стадию быстрого сна, мы буквально сходим с ума. Психоз – это состояние, характеризующееся галлюцинациями. Некоторые сомнологи говорят, что сновидения и есть разновидность психоза.
Часто говорят, что сны являются мгновенными вспышками, но это не так: они занимают почти всю фазу быстрого сна, около двух часов за ночь, хотя этот показатель уменьшается по мере старения – возможно, потому что с возрастом наш мозг становится менее гибким, обучается во время бодрствования хуже и получает меньше информации для обработки в период сна. Новорожденные дети спят до 17 часов в день и проводят около половины этого времени в состоянии, подобном быстрому сну. А еще около месяца в утробе матери (вероятно, с 26-й недели беременности) плод пребывает в состоянии, очень похожем на быстрый сон. Считается, что все время, проведенное в состоянии быстрого сна, что-то вроде тестирования программного обеспечения для мозга, подготовки к полномасштабному запуску. Этот процесс называется кортикализацией функций. И это не что иное, как активация ума.
Температура тела во время быстрого сна остается на самом низком уровне. Сердцебиение, по сравнению с другими стадиями сна, учащается. Мышцы, за несколькими исключениями – глаза, уши, сердце, диафрагма – обездвижены. К сожалению, это не мешает некоторым храпеть: это проклятие для соседа по постели (и причина создания сотен приспособлений против храпа) вызвано тем, что турбулентный поток воздуха вибрирует в расслабленных тканях горла или носа. Во время быстрого сна у нас полностью пропадает способность к реакции на раздражители, может непроизвольно открываться рот. И тем не менее мозг способен убедить нас, что мы катаемся на облаках или сражаемся с драконами.
Вера в невероятное объясняется тем, что во время быстрого сна логические центры и области самоконтроля почти отключаются. Выработка двух особых веществ, серотонина и норадреналина, полностью останавливается. Поскольку эти нейромедиаторы позволяют клеткам мозга общаться, и без них наша способность учиться и запоминать новую информацию была бы сильно нарушена, мы оказываемся в состоянии химически измененного сознания. При этом мозг полностью активен, поглощая столько же энергии, сколько в период бодрствования.
Быстрым сном управляет лимбическая система – дикие джунгли разума, где возникают некоторые из основных инстинктов. Фрейд был прав, сны действительно соотносятся с нашими примитивными эмоциями – половым влечением, агрессией и страхом, но также и с восторгом, радостью и любовью. Хотя кажется, что нам снится больше кошмаров, чем приятных сновидений, это, скорее всего, неверно. Кошмары просто с большей вероятностью приводят в действие систему стремительного пробуждения мозга.
Во время быстрого сна особенно активен варолиев мост – похожая на валик часть стволового мозга. Электрические импульсы от варолиева моста часто направлены на участок мозга, управляющий мышцами глаз, поэтому глазные яблоки быстро поворачиваются из стороны в сторону, хотя веки остаются закрытыми. То же самое можно сказать и про те области мозга, которые ответственны за движение, поэтому во сне часто возникает ощущение полета или падения. Мы видим цветные сны, если мы не слепы с рождения, и в этом случае сны не имеют визуальных образов, но остаются эмоционально насыщенными. Мужские и женские сны, по всей видимости, эмоционально схожи. Каждый раз, когда мужчина видит сон, даже если он не эротический, у него возникает эрекция; у женщин кровеносные сосуды во влагалище насыщаются кровью. И хотя мы спим, какими бы абсурдными ни были наши сны, мы почти всегда убеждены, что бодрствуем. В голове человека находится величайшая машина виртуальной реальности.
Конец быстрого сна обычно отмечается кратким пробуждением. Если мы просыпаемся естественным образом, без будильника, последнее сновидение часто завершает отдых. А помогает пробуждению дневной свет: когда свет просачивается сквозь веки и достигает сетчатки, сигнал об этом посылается в глубинную область мозга – супрахиазмальное ядро (СХЯ), а мы открываем глаза и возвращаемся к реальной жизни.
Или нет? Возможно, самая замечательная вещь, связанная с быстрым сном, заключается в том, что мозг может работать независимо от наличия или отсутствия внешних раздражителей. Как художник, устроившийся в тайной студии. Во сне, точнее в первый период быстрого сна, самый сложный и совершенный инструмент, известный миру, свободен делать и видеть что пожелает. Для мозга это, можно сказать, время игр. Некоторые ученые полагают, что именно на стадии быстрого сна мы становимся особенно умными, проницательными, творческими и свободными. Сон – время, когда мы по-настоящему живем.
Какие привычки достались собакам от диких предков?