Неслышными шагами подходит он ко мне – приятнейший из воров, и похищает мысли мои, и я застываю на месте… Фридрих Ницше
Каждую ночь все мы засыпаем и спим до утра. Примерно по 8 часов в сутки и около 25 лет за всю свою жизнь. Сон жизненно необходим, притом человек должен спать каждый день и на протяжении достаточного количества времени.
В некоторых случаях мы оказываемся лишены положенной порции сна – например, из-за ночного дежурства на работе. Даже одна ночь без полноценного отдыха ухудшает самочувствие, настроение и работоспособность. Не спать две, три и более ночей подряд – крайне сложно и еще более вредно.
Задокументированный мировой рекорд отсутствия сна составляет 11 дней, он был поставлен полвека назад молодым американцем Рэнди Гарднером. К исходу эксперимента отважный естествоиспытатель находился в состоянии психоза, страдал галлюцинациями и не помнил своего имени. Если вообще не давать человеку спать, примерно через 2 недели он может погибнуть от тяжелых нарушений работы мозга. Зачем нужен сон, чем обусловлена его исключительная важность и что это вообще такое?
Что собой представляет сон
В это сложно представить, но на сегодня абсолютного определения сна не существует. Если дать приблизительное описание термина, то сном называют нормальное физиологическое состояние, при котором у человека понижена реакция на окружающий мир и целью которого является отдых и восстановление.
Раньше люди весьма примитивно представляли себе физиологию сна. Они считали, что во время сна душа покидает тело и путешествует по свету (глобальному информационному полю? астральному миру?). То, что она видит на протяжении своего «путешествия», человек запоминает как сновидения. Сейчас можно с уверенностью говорить о том, что в астрал мы во сне не выходим. Однако происхождение сна все равно полно загадок. Человечеству десятки тысяч лет, и за это время мы так и не выяснили, что такое сон! Сомнология – наука о сне – возникла лишь около 50 лет назад, и за это время, несмотря на достаточно бурное свое развитие, она еще не успела дать ответы на вопросы о физиологии сна и его функциях.
По факту совершенно очевидными являются лишь три вещи.
- Спящий находится в состоянии расслабления и практически полной неподвижности.
- Во время сна человек ограниченно воспринимает реальность. Говорить о том, что восприятие «выключено» полностью, нельзя: доказано, что спящие могут реагировать на запахи, кроме того, каждого можно разбудить звоном будильника.
- Во сне в головном мозге происходят удивительные циклические процессы, отличающие сон от бодрствования и других похожих на него состояний: комы, обморока, гипнотического транса.
Тонкости ученым пока неизвестны. Однако они смогли изучить структуру сна и описать некоторые процессы, происходящие в организме то время, когда человек спит.
Структура сна
Большинство людей спят один раз в сутки, ночью. Со стороны сон выглядит достаточно монотонно, предсказуемо, даже скучно: человек ложится вечером в постель, закрывает глаза и остается в постели до утра. Однако на самом деле сон – явление очень динамичное. Это было доказано исследованием процессов, которые происходят у спящих в мозгу.
Ни для кого не секрет, что организм человека производит слабое электричество. При работе сердца, мышц и других органов возникает электромагнитное поле. Особенно активным «электрогенератором» является головной мозг. Его биоэлектрическая активность значительно меняется на протяжении ночи. Изучение этой активности при помощи энцефалографии и позволило специалистам узнать о структуре сна и выделить его циклы, фазы и стадии.
Обычная продолжительность ночного сна составляет 7-8 часов. Этот период состоит из нескольких (4-5) одинаковых «кусочков», которые называются циклами. Каждый цикл включает определенную последовательность фаз и стадий.
После того как человек засыпает, он погружается в фазу медленного сна. «Медленным» такой сон назван потому, что на его протяжении глаза человека под закрытыми веками совершают медленные плавающие движения.
I стадия медленного сна (иногда ее также называют дремотой) наступает сразу после засыпания. Это самый поверхностный сон, который легко потревожить; если разбудить человека во время I стадии сна, он зачастую отрицает, что успел уснуть. По времени I стадия длится не более 5% от продолжительности всего сна.
II стадия медленного сна, во время нее на энцефалограмме спящего появляются специфические феномены – «сонные веретена» и «К-комплексы». В одном недавнем исследовании была определена их связь с состоянием памяти, хотя окончательно их функция еще не ясна. Во II стадии сон постепенно углубляется, хотя это – все еще поверхностный сон. Его длительность достигает до 60% от всего времени сна.
Ранее в медленном сне выделяли еще две глубоких стадии – III и IV. Однако не так давно Американская Академия Медицины сна объединила их в одну – дельта-сон, или медленный глубокий сон. Он наступает после II фазы. В это время у человека максимально снижаются температура тела и частота сердцебиений, падает тонус мышц, выделяются многие важные гормоны. Это самый глубокий сон, разбудить человека в этот период сложнее всего. На протяжении дельта-сна у спящего возникают первые сновидения, а еще эта стадия – самая уязвимая для различных нарушений. Именно при расстройствах дельта-сна у человека возникают лунатизм, ночные ужасы, энурез, разговоры во сне.
После дельта-сна наступает быстрый сон (REM -сон, стадия сна с быстрыми движениями глаз) . Момент перехода можно определить даже в том случае, если человек не «подключен» к энцефалографу. Достаточно просто посмотреть на спящего со стороны. Во время быстрого сна возникают быстрые движения глаз. Состояние мозга спящего в это время напоминает таковое при бодрствовании, учащается дыхание и сердцебиение. В быстром сне человек видит наибольшее количество сновидений, и если разбудить его в эту фазу, он их очень хорошо помнит. Однако в целом пробуждение при быстром сне почти так же затруднено, как и при глубоких стадиях медленного сна.
Интересная особенность быстрого сна заключается в том, что у спящего падает тонус мышц тела – фактически он становится парализован. Предполагается, что назначение этого феномена в том, чтобы человек не повторял движения, которые он совершает в своих сновидениях.
После окончания стадии быстрого сна завершается и весь «сонный» цикл. Мозг на короткое время подбуживается, а затем переходит к следующему циклу, который включает идентичную последовательность фаз.
Один цикл длится около 90 минут. Именно поэтому утреннее пробуждение легче всего происходит тогда, когда с момента засыпания происходит количество времени, кратное 1,5 часам. Человек просыпается на границе двух циклов сна, когда его сон наиболее поверхностный, и перейти к бодрствованию легче всего.
Функции сна
На вопрос о том, зачем нужен сон, каждый ответит: чтобы организм отдохнул! Но отдыхает ли он на самом деле?
Да, во сне расслабляются мышцы, снижается скорость обменных процессов, все органы работают вполсилы. Но изменения, происходящие в мозге спящего, не позволяют сказать, что нервная система тоже отдыхает.
Есть такое выражение: «Смена деятельности – лучший отдых». Для головного мозга сон – это всего лишь смена деятельности, но никак не расслабление. Всю ночь в нервных центрах кипит работа – мозг реализует функции сна.
Итак, зачем человек должен спать?
- Органы и мускулатура получают «передышку»
- Организм восполняет энергетические ресурсы
- Во сне под руководством головного мозга в организме происходит «уборка», активно идут процессы связывания и нейтрализации токсинов. Головной мозг и сам себя очищает. В 2012 году зарубежными учеными была открыта глимфатическая система – система микроканальцев в мозге, которая открывается во время сна и отвечает за выведение токсинов из центральной нервной системы.
- Происходит запоминание, формирование долгосрочной памяти, закрепление новых навыков.
- Осуществляется «сканирование» организма – анализ состояния органов, а также устранение выявленных неполадок.
- Улучшается состояние иммунитета, так как именно во сне происходит наиболее активное образование иммунокомпетентных клеток.
Нарушения сна
Сон человека может пострадать от разных внутренних и внешних причин. Всего по современной классификации существует 89 болезней сна. Их изучает наука сомнология.
Среди заболеваний сна наиболее часто встречаются разные виды бессонницы (10-15% населения – хроническая бессонница, до 40% – эпизодическая), храп (треть взрослых людей), синдром обструктивного апноэ сна (4-7%), синдром беспокойных ног. Реже сомнологи сталкиваются с другими расстройствами.
Есть и заболевания, которые ни разу не встречались большинству докторов – до того они редкие. Например, существует генетическое расстройство под названием фатальная семейная бессонница. За всю историю медицины случаи этой болезни были зарегистрированы у представителей лишь 40 семей в мире.
В нашей стране сомнология только начинает развиваться. Всего на территории России существует около 50 сомнологических центров, кабинетов и лабораторий сна – для сравнения, в США их около 5000.
С различными «сонными» расстройствами лучше обращаться напрямую к специалистам-сомнологам. Они знают, как именно диагностировать те или иные заболевания и что делать, чтобы каждый пациент вернул себе способность хорошо и крепко спать.
Люди нередко придают сну мистическую ауру. Считают, что в нем происходит общение с миром потустороннего, с тонких планов, с тем, к чему нельзя получить доступ в обычном состоянии. Действительно, иногда сны бывают вещими или разъясняющими некоторые проблемы, которые есть у людей в реальном мире. Известно, что Д.И. Менделеев увидел свою таблицу во сне, как и первооткрыватель структурной формулы бензола.
Физиологи подходят к изучению этого явления более практично. Они считают, что сон нам физиологически необходим, как отдых от полученной извне информации.
Мозг - компьютер
Представьте, что ваш мозг получает информацию из пяти органов чувств и в этом похож на огромный . Гигабайты данных «закачиваются» в оперативную память и анализируются по 12, 14, 16 или 18 часов в сутки. Такая работа требует напряжения, даже если человек этого не замечает.
Именно во сне происходит своеобразный полученного, отсеивание ненужного, отправка материала в долговременную память. С утра вы чувствуете себя свежими и отдохнувшими. Готовыми получать очередной информационный «заряд».
Остальное тело
Все органы человека в той или иной степени нуждаются в отдыхе. Помимо вышеописанной переработке информации , остальные системы организма также требуют к себе внимания.
Если вас лишить сна на 72 часа, могут начаться галлюцинации, а если продлить бессонницу, возможен скорый летальный исход.
Во сне происходит максимальное расслабление мышц. Сердце успокаивается и в легком для себя режиме. Мускулы освобождаются от накопленной за день усталости, а психика от возможных стрессов.
Поэтому здоровый сон необходим для каждого из нас, как способ отдохнуть и проанализировать полученный за день опыт.
Сколько нужно спать
Нельзя однозначно ответить на этот вопрос. Одним людям нужно 10 часов, а другие чувствуют себя прекрасно и после 4х. Физиологи вместе с врачами выделяют средние показатели в районе 6-8 часов в молодом возрасте, около 6-7 часов в зрелом и 4-5 в пожилом. Чем человек становится старше, тем потребность во сне меньше. Такая интересная закономерность, до сих пор досконально не изученная.
Как хорошо выспаться
Есть несколько простых правил хорошего сна:
Главное правило хорошего сна - умение расслабиться. Занятия йогой или стретчингом хорошо в этом помогают.
1. Постель должна быть удобной, а помещение теплым и хорошо проветриваемым.
2. Перед засыпанием постарайтесь отстраниться от всех проблем, скопившихся за день. Оставьте все на завтра.
3. Максимально расслабьте тело. Это поможет ему быстрее отдохнуть. Даже гуру йоги рекомендуют релакс, как средство для хорошего сна.
4. При пробуждении не валяйтесь в постели, а сразу вставайте.
5. Не ленитесь делать гимнастику по утрам.
Среда обитания современного человека радикально отличается от тех условий, к которым нас приспособила эволюция. Одни некогда эффективные процессы начинают работать нам во вред, в другие мы грубо вмешиваемся сами. Наше репродуктивное поведение далеко от эволюционно выгодного «размножайся раньше и больше». Реакция на стресс у офисного работника в виде выброса адреналина, повышающего артериальное давление, лишена всякого смысла. Накопление энергии из пищи не помогает пережить тяжелые времена или сохранить тепло, но приводит к вредному для здоровья ожирению. В число таких особенностей нашего организма, которые в современных реалиях скорее мешают человеку, входит и сон.
Среда меняется, а мы - нет, во всяком случае физиологически: эволюции не поспеть за нововведениями.
В каком-то смысле мы всё те же пещерные люди, но в новых условиях.
Загадочное чувство времени, прописанное в нашем генетическом коде, заставляет что-то внутри нас неумолимо отсчитывать ритмы сна и бодрствования точно так же, как это происходило миллионы лет назад. Что же оно собой представляет?
Сравнительно молодая наука (ей всего около 60 лет), изучающая биологические ритмы, называется «хронобиология». Смена дня и ночи далеко не единственное циклическое изменение, с которым могут быть синхронизированы физиологические процессы, протекающие в живом организме. Влияние оказывают также время года (длина светового дня), лунный цикл, приливы и отливы. И всё же суточные ритмы остаются самыми интересными для ученых. Мы знаем о них совсем мало - и вопросов гораздо больше, чем ответов.
Наши биологические часы «тикают» благодаря «маятнику» в генах, кодирующих выработку определенных белков. Колебания от начала до подавления этого процесса зависят от концентрации конечного продукта: как только его уровень достигает максимальной отметки, синтез прекращается и количество белка закономерно снижается, пока считывание информации с гена не запустится вновь.
Внешние факторы, такие как свет, продолжительность светового дня, тоже могут оказывать влияние на активность генов.
Внутри суточного ритма выделяются еще и короткие полуторачасовые периоды подъема и спада активности, что наиболее наглядно проявляется во время сна, при чередовании его циклов. Откуда нам это известно? Дело в том, что наш сон, а точнее его основные физиологические характеристики, можно записать в специальных лабораториях, где испытуемому предлагается провести ночь с закрепленными по всему телу датчиками. Они фиксируют электрическую активность мозга (электроэнцефалограмма), движения глаз, изменения в мышечном тонусе (напряжение), работе дыхательной и сердечно-сосудистой систем. Появление в конце 1930-х годов этого метода - полисомнографии - положило начало исследованиям сна. Тогда же стало понятно, что он неоднороден и можно выделить по крайней мере две принципиально отличные друг от друга фазы: медленную и быструю. Названы они так из-за разных электроэнцефалографических ритмов, свойственных каждой из них.
Медленный сон также включает в себя несколько стадий. Технически они различаются видом энцефалограммы, а практически - глубиной: чем сон глубже, тем лучше синхронизирована работа нейронов, что видно на записи.
Активное бодрствование характеризуется функциональной независимостью и дискретностью каждой отдельной нервной клетки.
Она обрабатывает огромное множество сигналов, приходящих к ней от несметного количества других нейронов, и генерирует свой импульс, распространяющийся по ветвящимся отросткам к многочисленным «соседям по мозгу». Так функционирует нейросеть, или, говоря проще, сознание, обеспечивая нам возможность взаимодействовать с внешним миром.
Когда мы записываем электроэнцефалограмму, то получаем общую картину активности огромного множества нервных клеток. Во время бодрствования деятельность мозга нерегулярна, быстра и хаотична, что отражает кривая: сумма разнообразных случайных величин не может породить красивого рисунка в виде больших волн. Они характерны для глубоких стадий медленного сна - но в какой-то момент полисомнограмма становится похожей на ту, что наблюдалась на этапе бодрствования. В то же время другие датчики говорят нам о предельном снижении мышечного тонуса, а глаза совершают причудливые резкие движения. Это быстрая фаза, когда мы видим сны и нас очень легко разбудить. Наступает она примерно через полтора часа после того, как мы засыпаем, и по ее завершении 90-минутный цикл повторяется вновь.
Быстрый сон называют еще «парадоксальным», потому что для него характерны признаки бодрствования, а в научной литературе он обозначается аббревиатурой REM - от англ. rapid eye movement, «быстрое движение глаз». Причины столь высокой активности органов зрения до сих пор неизвестны.
Во время REM-сна мышцы максимально расслаблены, и стороннему наблюдателю может показаться, что ничего не происходит, кроме быстрых движений глаз и вегетативных реакций, например изменения частоты дыхания. Сновидения, характерные для этой стадии, скорее всего, представляют собой «побочный продукт» высокой активности и вызваны высвобождением дофамина - «вещества удовольствия».
Доподлинно не известно, только ли в быстрой фазе мы видим сны.
Эта стадия - довольно парадоксальное явление. Она архаична, и ее доля в общем отдыхе тем выше, чем древнее теплокровное животное, а потому фору всем остальным здесь могут дать эволюционные долгожители-рекордсмены среди млекопитающих - яйцекладущий утконос и сумчатый опоссум. Структуры мозга, ответственные за быстрый сон, сформировались гораздо раньше, чем те, что связаны с медленным. С другой стороны, у холоднокровных животных эта фаза отсутствует вовсе! Вернее, периоды, когда они пребывают в монотонном состоянии, не прерываются эпизодами повышенной мозговой активности. Высказывалось предположение, что этот сон является своего рода эволюционной трансформацией примитивного бодрствования, которая, по-видимому, оказалась выгодной для развития нервной системы.
REM-сон важен. Ввиду высокой активности головного мозга он необходим для созревания нервной ткани и правильного формирования архитектуры коры.
Например, дети чрезвычайно много времени проводят в быстром сне - чем они младше, тем выше этот показатель.
Плод в период внутриутробного развития пребывает бо́льшую часть суток в REM-стадии, которая заменяет ему пока отсутствующие стимулы извне.
Однако цикличен не только сон - для нашего дня характерны те же самые полуторачасовые колебания уровня бодрости. Активность и утомление сменяют друг друга у взрослого человека в крайних точках 90-минутного периода, а у младенцев - 60-минутного. Такой цикл был назван Basic Rest Activity Cycle, сокращенно - BRAC. Расписание в вузах и распорядок дня большинства людей интуитивно составляются таким образом, чтобы они соответствовали этому «графику»: мы склонны делать перерывы в работе примерно каждые полтора часа.
Во сне же пики активности выражаются еще и в коротких пробуждениях. Да, они есть, даже если вам кажется, что вы спали всю ночь не размыкая глаз. В норме эти эпизоды длятся несколько секунд и забываются, но они видны на полисомнограмме - как выход из фазы быстрого сна или спонтанные пробуждения.
Подсчитано, что взрослый человек может покидать страну грез десятки раз за ночь, не жалуясь при этом на качество сна и не припоминая никаких пробуждений.
Какова же природа сна и при чем здесь свет?
Одной из вех в истории человечества, круто изменивших нашу жизнь, стало изобретение электричества. Томас Альва Эдисон сконструировал лампочку еще в 1879 году, однако повсеместное распространение искусственного освещения произошло не сразу. В начале XX века люди укладывались в постель с наступлением темноты и спали в среднем около 9 часов. Современный человек, вынужденный рано вставать и, предпочитая отдать как можно больше вечерних часов досугу, поздно ложиться, пребывает в объятиях Морфея куда меньше - около 7–8 часов. Как правило, всё, что мы делаем перед сном, происходит при искусственном освещении: лампы, экраны компьютеров, планшетов, смартфонов и т. д. Многие хронобиологи считают, что это плохо влияет на наше здоровье. Они связывают большинство современных недугов, в частности нарушения обмена веществ, с хроническим недосыпанием.
Сыграла свою роль в сокращении ночного отдыха и западная философская традиция, рассматривающая сон как что-то лишнее и совершенно непродуктивное. Еще Аристотель склонен был считать его бесполезным занятием. Сегодня такая позиция переродилась в культ высокой эффективности, подразумевающий максимально рациональное использование времени. Соблазн пожертвовать сном становится непреодолим - но что мы приносим на алтарь «гиперрезультативности» на самом деле?
Чтобы ответить на этот вопрос, нужно понимать, что такое сон, почему он наступает и на какие внутренние процессы оказывает влияние.
Ученые уже давно не рассматривают сон как отдых. В бытовом смысле это по-прежнему так: мы чувствуем себя усталыми, когда за всю ночь так и не сомкнули глаз, но с точки зрения нейрофизиологии сон - активный процесс. Он запускается и поддерживается определенными структурами мозга.
Сейчас считается, что нет единого вещества или иного фактора, «включающего» засыпание .
Нейрохимия сна изобилует множеством «ингредиентов», и сложный характер их взаимодействия говорит о том, что пока у нас нет стройной теории, объясняющей явление. Что-то должно подавлять структуры, обеспечивающие наше бодрствование и необходимый уровень сознания. Возникает вопрос: что запускает эти механизмы - отсутствие сигналов извне, неумолимая работа «внутренних часов» или накопившиеся за время бдения вещества?
Оказалось, что всё вместе. Главную роль играет вегетативный «штаб» нашего мозга - гипоталамус, поддерживающий обмен веществ и работу внутренних органов. В нем расположен так называемый центр сна. Но существуют и «противоположные» зоны - центры бодрствования. Наша высшая нервная деятельность, реализуемая корой головного мозга, нуждается в определенной преднастройке «снизу», от более глубоко расположенных структур. Она всегда должна быть наготове, чтобы быстро обработать сигнал и отреагировать на него действием или внутренним процессом.
Анатомически это таламокортикальные влияния. Клетки таламуса - структуры в головном мозге, релейного узла всех чувствительных сигналов, то есть наших связей с внешним миром, - постоянно стимулируют кору, как бы говоря: эй, приятель, ты здесь, в привычной реальности! Это, в свою очередь, возможно благодаря структурам, которые напоминают трехмерную сетку, оплетающую самые глубокие отделы мозга, - ретикулярной формации (лат. reticulum - «сеточка»).
Сразу после ее открытия Моруцци и Мэгуном в конце 40-х годов стало понятно, что она ответственна за уровень сознания и определяет нашу готовность к действию, за что эта структура была названа «активирующей».
Между тем в гипоталамусе есть группы клеток-руководителей с длинными и всеохватывающими «руками» - аксонами. Они выделяют вещества орексин и гистамин, регулирующие нейрохимию мозга таким образом, чтобы все возможные активирующие влияния были реализованы, - словно дирижер и первая скрипка в этом сложном оркестре. Именно их и замедляет центр сна в гипоталамусе, продуцируя главный тормозной медиатор нашей нервной системы - гамма-аминомасляную кислоту, или ГАМК, которая начинает вязать руки тем самым дирижерам бодрствования. Из-за этого сходит на нет и активирующее влияние ретикулярной формации. Мы становимся недоступны для внешних сигналов. Иначе говоря - засыпаем.
Работу сонного центра запускают многие факторы. Накопившиеся за время бодрствования вещества, например аденозин, обеспечивают так называемое давление сна. И чем дольше мы не спим, тем выше оно становится и изменяет электрическую активность мозга, усиливая медленноволновую составляющую, что делает наступление сна более вероятным в состоянии покоя и при принятии соответствующей позы.
Рецепторы аденозина способен блокировать кофеин - вот почему чашка крепкого чая или кофе подавляет сонливость, однако это вещество продолжает накапливаться, и нас «накрывает» с новой силой.
Важную роль в этом процессе играет и гормон мелатонин. Вот уж ему точно все равно, какой у вас график: фермент, регулирующий его синтез, работает циклично, увеличивая свою активность с наступлением темноты. Причем отсутствие света в дневное время не вызывает такого эффекта, и пик выработки мелатонина приходится на промежуток с 00:00 до 5:00 - чаще всего где-то на 2:00. Поэтому рекомендации для людей, вынужденных трудиться в ночную смену, гласят, что если позволяет обстановка, то примерно с часа до трех лучше все же поспать. Отсутствие сна в этот период наиболее пагубно сказывается на состоянии человека, и в работоспособности выиграть не удастся.
Избыток освещения, в том числе искусственного, подавляет образование мелатонина. Особенно коварен свет экранов: по своим свойствам он ближе к солнечному, чем к тому, что излучает электрическая лампочка. В результате, проводя слишком много времени за компьютером или с планшетом в вечерние часы, мы изменяем нейрохимию мозга в «дневную» сторону. Такой феномен получил название «синдрома Эдисона», когда человек регулярно жертвует сном ради потребления информации, и эта привычка становится хронической.
Функции мелатонина не ограничиваются регуляцией сна. Рецепторы этого вещества обнаружены буквально повсюду, от гипоталамуса и других отделов нервной системы до внутренних органов: кишечника, почек, легких.
Очевидно влияние мелатонина на многие физиологические процессы, а также установлен его онкостатический эффект - подавление опухолевого роста.
Сон имеет множество функций, которые не ограничиваются только «ночным отдыхом». Как уже было сказано, это активный процесс, и многое из того, что происходит с организмом во сне, просто невозможно в состоянии бодрствования. Совсем недавно, например, была открыта глимфатическая система, названная так потому, что, с одной стороны, выполняет функцию лимфатической - но в иных условиях, а с другой - в ее работе участвуют особые клетки - глии. В мозге отсутствуют лимфатические сосуды, а крупные белковые конгломераты и другие продукты обмена, выделяющиеся в результате жизнедеятельности нейронов, с которыми не могут справиться вены, нужно удалять. Одно из таких веществ «на выброс» - бета-амилоид, токсичный для нервной ткани белок, накапливающийся в головном мозге при болезни Альцгеймера, где, помимо нейронов, есть вспомогательные клетки - те самые глии. Астроциты - основная их разновидность - достаточно крупны в период бодрствования и снижают текучесть межклеточной жидкости. Во время медленного сна они, наоборот, сжимаются, тем самым расширяя коридоры в пространствах между клетками, спинномозговая жидкость начинает циркулировать свободнее - и вредные белки благополучно выводятся.
Сон критичен для памяти. Когда человек бодрствует, при интенсивном поступлении информации у него формируется большое количество новых синапсов, которые со временем приводят к «зашумлению» важных сигналов, но при обучении и освоении незнакомого материала или навыка без этого не обойтись.
Как же оставить главное? Нужно убрать случайное и несущественное, вычленив самую суть, квинтэссенцию опыта. Это достигается путем глобального ослабления синапсов во время сна, и наутро выживают только самые стойкие из них.
Наблюдения и опыты с лишением сна демонстрируют негативный эффект депривации в виде нарушения работы не только нервной, но и всех других систем органов. Уменьшается сопротивляемость инфекционным заболеваниям, возникают эндокринные и метаболические отклонения, снижается выработка гормона роста и, соответственно, возможность регенерации - «починки» поврежденных тканей, развивается склонность к образованию язв в желудочно-кишечном тракте.
Согласно висцеральной теории сна нашего соотечественника И. Н. Пигарева, мозг спящего человека переключается на обработку сигналов от внутренних органов, в отличие от ситуации бодрствования, когда поток информации мы получаем извне.
В числе факторов, способствующих развитию метаболического синдрома, который становится настоящей чумой XXI века, называют множество социальных и экологических явлений. Здесь и изменение стиля питания (популярность фастфуда), и уменьшение двигательной активности, и сам состав рафинированной пищи… Указанный синдром проявляется в таких участившихся в последние годы заболеваниях, как артериальная гипертензия, ожирение, сахарный диабет, нарушение липидного обмена. В совокупности все это неизбежно приводит к сосудистым катастрофам: инфаркту миокарда или инсульту, - которые, согласно медицинской статистике, являются наиболее частыми причинами смерти и инвалидизации в современном мире. Так что борьба с метаболическим синдромом и понимание механизмов его развития - немаловажная задача. Можно ли считать простым совпадением, что эта страшная тенденция возникла одновременно со всеобщим сокращением времени сна? Едва ли. И связь недосыпа как минимум с одним из симптомов метаболического синдрома - ожирением - уже доказана.
Была установлена прямая зависимость индекса массы тела от количества сна.
Наш аппетит достаточно коварен и может усиливаться не только в ситуациях, когда существует объективная потребность в пище. К главным его регуляторам относятся грелин, гормон голода, и лептин - вещество, вызывающее чувство насыщения. Во сне выработка первого из них подавляется, а концентрация второго, наоборот, повышена, и это объяснимо: все настроено таким образом, чтобы по ночам нас не будил голод. У невыспавшегося человека содержание лептина в крови понижено и реакция на него центральных структур притуплена, а уровень грелина, напротив, растет, что приводит к хроническому перееданию. Учитывая доступность еды в развитых странах, эпидемия ожирения закономерна, а набор лишнего веса, в свою очередь, неизбежно влечет за собой другие симптомы метаболического синдрома, прежде всего - сахарный диабет.
Звучит пугающе, но сказанное не должно удручать хотя бы потому, что всё в наших руках. Вовремя выключите компьютер, отложите в сторону телефон и посвятите эти вечерние часы тому, что совершенно точно пойдет вам на пользу. Приятных снов!
Цукуба , Япония. За пределами Международного института объединённой медицины воздух наполнен тяжёлым и сладким запахом османтусов , а большие золотые пауки плетут свои паутины в кустах. Два человека в касках тихо переговариваются, измеряя площадь синевато-серых стен рядом со входом и нанося на них клей. Здание настолько новое, что на него даже ещё вывески не успели повесить.
Институту всего пять лет, самому зданию ещё меньше, но в него уже съехалось более 120 исследователей из таких разных областей, как пульмонология и химия, и из разных стран, от Швейцарии до Китая. В часе езды на север от Токио, на территории Цукубского университета при финансировании от японского правительства и других источников директор института Масаси Янагисава создал пространство для изучения основ биологии сна - что отличается более распространённых предметов изучения, вроде причин возникновения проблем со сном и методов их лечения. Здесь полно комнат со сверкающим оборудованием, тихих палат, в которых спят мыши, и просторных рабочих мест, объединённых спиральной лестницей. Здесь огромные ресурсы сконцентрированы на изучении того, зачем, собственно, живым организмам нужен сон.
Задайте исследователям этот вопрос и послушайте, как в их голос вкрадываются чувства благоговения и разочарования. Удивительно, насколько универсален сон: посреди лихорадочных битв за выживание, во все эпохи кровопролитий, смерти, побегов, несчётные миллионы живых существ ложились, чтобы побыть без сознания какое-то время. Это не выглядит, как подходящий способ проводить полную борьбы жизнь. «Это безумие, но так дела и обстоят», - говорит Тарья Поркка-Хейсканен из Хельсинского университета, ведущий биолог-сомнолог. То, что такая рискованная привычка так распространена и постоянна, говорит о том, что идущие во время сна процессы должны быть крайне важными. То, что сон даёт спящему, стоит того, чтобы снова и снова искушать смерть в течение всей жизни.
Точная польза сна всё ещё остаётся загадкой, и многих биологов эта неизвестность завораживает. Одним дождливым вечером в Цукубе группе учёных института, собравшихся в изакая-баре, удается не упоминать сон всего лишь первые полчаса общения. Даже простейшей медузе приходится дольше отдыхать, если заставить её бодрствовать больше обычного - об этом с удивлением сообщает один из учёных, цитируя новую работу, описывавшую эксперимент, в котором этих мелких существ периодически подталкивали струями воды. А голуби - вы читали работу про голубей? - спрашивает другой учёные. Все исследователи соглашаются, что во сне происходит нечто удивительное. На столе овощи и темпура остывают, забытые перед лицом удивительных загадок.
В частности именно эту потребность восполнить недостаток сна, которую наблюдали не только у медуз и людей, но и у всех представителей животного мира, пытаются использовать учёные, чтобы решить задачу необходимости сна в целом. Необходимость в сне многие считают ключом к пониманию того, что он нам даёт.
Биологи называют эту потребность «сонным давлением»: если не ложитесь спать слишком долго, давление возрастает. Чувствуете сонливость по вечерам? Естественно - вы весь день не спали, и нагнетали сонное давление. Но, как и «тёмная материя», это название описывает то, природу чего мы пока не понимаем. Чем больше вы размышляете над сонным давлением, тем больше оно походит на игру в загадки от Толкина: что растёт, когда вы бодрствуете, и рассеивается во сне? Это что, таймер? Молекула, прирастающая в течение дня и требующая удаления? Что это за метафорический подсчёт часов, запрятанный в каком-то отделе мозга, ожидающий, пока его не обнулят ночью?
Иначе говоря, спрашивает Янагисава, размышляющий об этом в своём персональном, залитом солнцем офисе института: «Какова физическая основа сонливости?»
Биологические исследования сонного давления начались более ста лет назад. В некоторых из самых знаменитых экспериментов французский учёный не давал собакам спать по десять дней. Затем он выкачивал жидкость из их мозга и вводил её в мозг хорошо отдохнувших собак, которые мгновенно погружались в сон. В этой жидкости содержалось что-то, накапливающееся во время недосыпания, что заставляло собак засыпать. Так началась охота за этим ингредиентом - помощником Морфея, пальцем на выключателе света. Очевидно, обнаружение этого гипнотоксина, как назвал его французский исследователь, должно было раскрыть секрет того, почему животных клонит в сон.
В первой половине XX века другие исследователи начали прикреплять электроды к скальпу людей, пытаясь через череп посмотреть на спящий мозг. Используя электроэнцефалограммы (ЭЭГ), они обнаружили, что во сне мозг вовсе не выключается, а работает по определённой схеме. После того, как глаза закрываются, а дыхание становится более глубоким, плотное и лихорадочное мельтешение электрических волн ЭЭГ сдвигается и превращается в необычно длинные, пульсирующие волны раннего сна. Через 35-40 минут замедляется метаболизм, дыхание выравнивается, и спящего уже не так легко разбудить. Через некоторое время мозг переключается и волны снова становятся короткими и плотными: это фаза быстрого сна , в которой мы видим сновидения. Один из первых исследователей REM обнаружил, что, наблюдая за движениями глаз по веками, он может предсказать, когда младенец проснётся - матерей такой трюк поражал. Люди раз за разом повторяют этот цикл, просыпаясь в конце фазы REM, с памятью, заполненной крылатыми рыбами и мелодиями, которые они не могут вспомнить.
Сонное давление меняет эти мозговые волны. Чем больше испытуемому не давали спать, тем больше будут волны во время фазы медленного сна, предшествующей REM. Это явление наблюдалось практически у всех живых существ, которых снабжали электродами и держали без сна слишком долго - у птиц, морских котиков, кошек, хомяков и дельфинов.
Если вам нужны ещё доказательства того, что сон, с его странной многоступенчатой структурой и тенденцией к заполнению вашего сознания всякой ерундой, это не просто некое пассивное состояние, экономящее энергию, то знайте, что у сирийских хомячков наблюдали следующую особенность: они просыпались от спячки, чтобы поспать. То, что они получали в результате сна, недоступно им во время зимней спячки. Даже несмотря на то, что она замедляет практически все процессы в их телах, сонное давление всё равно накапливается. «Я хочу узнать, почему конкретно эта активность мозга так важна?» - говорит Каспер Вогт, один из исследователей, собравшихся в новом институте в Цукубе. Он показывает на свой экран, где видны данные по срабатыванию нейронов у спящих мышей. «Что тут такого важного, чтобы рисковать быть съеденным, не есть самому, откладывать размножение - бросать всё, ради этого?»
Поиски гипнотоксина нельзя назвать неудачными. Несколько субстанций продемонстрировали чёткую возможность вызывать сон - включая молекулу аденозина , накапливающуюся в определённых участках мозга бодрствующих мышей, и исчезающую во время сна. Аденозин особенно интересен тем, что, судя по всему, именно на аденозиновые рецепторы воздействует кофеин. Когда он связывается с ними, у аденозина это уже не получается - так работает бодрящее свойство кофе. Но работа над гипнотоксинами полностью не объясняет, как именно организм отслеживает сонное давление.
К примеру, если аденозин усыпляет нас в момент перехода от бодрствования ко сну, откуда он берётся? «Никто не знает», - замечает Майкл Лазарус, исследователь института, изучающий аденозин. Некоторые говорят, что из нейронов, некоторые - что это другой класс клеток мозга. Но согласия нет. В любом случае, «вопрос не в хранении», - говорит Янагисава. Иными словами, сами эти субстанции не хранят информацию о сонном давлении. Они представляют собой только реакцию на него.
Вызывающие сон вещества могут появляться в процессе создания новых связей между нейронами. Чиара Чирелли и Джулио Тонони, исследователи сна из Висконсинского университета, предполагают, что, поскольку наш мозг строит эти связи во время бодрствования, то, возможно, во время сна он убирает ненужные связи, устраняет воспоминания или образы, не согласующиеся с другими, или бесполезные с точки зрения познания мира. «Сон - это полезный для мозга способ избавиться от воспоминаний», - рассуждает Тонони. Ещё одна группа учёных обнаружила белок, внедряющийся в мало используемые синапсы и разрушающий их, а делать у него это получается, в частности, при высоком уровне аденозина. Возможно, этот процесс очистки происходит во сне.
В этом процессе всё ещё много неизвестных величин, и исследователи прорабатывают множество других направлений в стремлении добраться до истоков сонного давления и сна. Одна группа из Цукубского университета под руководством Ю Хайаси, уничтожает определённую группу клеток в мозге мышей - и эта процедура может приводить к неожиданным последствиям. Мешая мышам испытывать фазу быстрого сна, встряхивая их как раз в тот момент, когда они собираются в неё входить, вызывает сильное давление быстрого сна, которое мышам приходится восполнять в следующем цикле сна. Страдают ли мыши от этого - другой вопрос, а пока команда исследует то, как быстрый сон влияет на их способности в когнитивных тестах. Но из эксперимента следует, что эти клетки, или некие наборы клеток, в которые они входят, могут хранить в себе записи сонного давления, когда дело касается просмотра сновидений.
Янагисава всегда склонялся к проектам эпического размаха - например, к массовому исследованию тысяч белков и клеточных рецепторов с целью понять их предназначение. Именно такой проект и привёл его к изучению сна примерно 20 лет назад. Они с коллегами, открыв нейромедиатор , названный ими орексин , поняли, что при его недостатке мыши падают в обморок потому, что засыпают. Оказалось, что этого нейромедиатора не хватает у людей, страдающих нарколепсией - они не могут его производить. Эта идея помогла вызвать настоящую волну исследований, изучающих это состояние. Группа химиков из Цукубского университета работает совместно с фармакологической компанией над исследованием потенциала имитирующих орексин веществ для лечения такого заболевания.
В настоящее время Янагисава с коллегами работают над крупным проектом масштабного изучения генов, призванным определить гены, связанные со сном. Участвующим в проекте мышам вводят вещество, вызывающее мутации. Затем их снабжают датчиками для ЭЭГ, и когда они ложатся спать на подстилке из опилок, машины записывают их мозговые волны. На сегодня учёные проанализировали сон уже более 8000 мышей.
Когда мышь спит как-то неправильно - часто просыпается, или спит слишком долго - исследователи начинают копаться в её геноме. Если они находят ту мутацию, которая может вызывать этот эффект, они пытаются создать мышь, с такой мутацией, и изучают вопрос прерывания сна. Многие успешные учёные годами ведут подобные исследования у таких животных, как плодовые мушки, и достигают впечатляющих результатов. Но преимущество использования мышей, хотя такие эксперименты по сравнению с экспериментами над мушками, очень дороги, состоит в том, что к мышам можно подключить электроды ЭЭГ, прямо как к человеку.
Несколько лет назад эта группа учёных обнаружила мышь, которая никак не могла избавиться от сонного давления. Её ЭЭГ показывал, что она живёт в состоянии постоянной изматывающей сонливости. Те же симптомы демонстрировали и мыши с такой мутацией, созданные специально.«У этого мутанта сонных волн с большой амплитудой было больше обычного, она постоянно была в невыспавшемся состоянии», - говорит Янагисава. Мутация произошла в гене SIK3. Чем больше мутанты не спали, тем больше белок набирал химических меток SIK3. Исследователи опубликовали своё открытие SIK3 в журнале Nature в 2016 году.
Пока ещё не совсем понятно, как SIK3 связан с сонливостью, но то, что метка накапливается на ферменте подобно песчинкам на дне песочных часов, очень заинтересовало исследователей. «Мы убеждены, что SIK3 - один из центральных игроков в этой области», - говорит Янагисава.
Исследователи продолжают пробираться в загадочной тьме сонливости, и подобные открытия освещают им путь подобно лучам фонарей. Как они связаны друг с другом, как они могут сойтись вместе и составить более общую картину, пока неясно.
Исследователи надеются, что прояснение придёт - может, и не через год, и не через два, но когда-нибудь, и раньше, чем можно было бы представить. А тем временем в Международном институте объединённой медицины мыши занимаются своими делами, просыпаются и засыпают, в пластиковых лотках, стоящих ряд за рядом. А в их мозгах, как и в наших, таится секрет.
Сон что это такое? Одни считают необходимость спать напрасной тратой времени, другие, наоборот, с удовольствием укладываются подремать даже днем, но мало кто задумывается о том, что происходит, когда человек спит. И зря. Спать необходимо, как есть или оправляться, а недосыпание приводит к серьезным проблемам со здоровьем. Чтобы понять важность сна, стоит рассмотреть: что происходит с людьми после засыпания.
Когда после сильного стресса или при переутомлении начинается зевота и привлекательным кажется даже сон на полу, то верный признак того, что организму требуется «перезагрузка».
Во время сна человек расслабляется, сознание отключается, а в организме происходят важные процессы:
- Регенерация. Процесс восстановления тканей на клеточном уровне наиболее активно протекает во сне.
- Отдых нейронов. Активное поступление информации к мозгу прекращается и часть мозговой структуры отдыхает.
- Создание причинно-следственных связей. Наверное, многие замечали, что с утра намного проще решать сложные проблемы, которые вчера вечером казались неразрешимыми. Такое обусловлено тем, что во время сна на подсознательном уровне происходит анализ произошедших событий.
- Очистка от токсинов. В расслабленном состоянии токсины быстрее связываются и подготавливаются для выведения из организма с мочой и калом.
- Восполнение энергии клеток.
- Иммуностимуляция. Многие знают, что уставший и не выспавшийся человек быстрее заболевает. Это связано с тем, что иммунная система может полноценно пополнить свои израсходованные ресурсы, только когда люди спят.
Конечно, предложенная информация не до конца отвечает на вопрос: зачем нужен сон, но дать полное объяснение не смогут даже ученые, занимающиеся исследованием процесса сна.
На вопрос: «Зачем нужно спать?» один малыш ответил просто: «Чтобы смотреть сны».
Про сновидения существует множество теорий, и некоторые даже пытаются на основании приснившегося ночью с помощью сонника предугадать свою судьбу. Но есть ли в этом смысл?
Нет. Конечно, иногда найденное в книге значение может случайно совпасть с реальными событиями, но не стоит слепо доверять толкованиям.
Сновидения отражают следующее:
Для человека кажется, что он вечером лег, закрыл глаза, а утром проснулся. Но задумывался ли кто-нибудь, почему иногда по звонку будильника очень трудно встать?
Это объясняется тем, что, когда мы спим, в организме чередуются 2 фазы:
Фазы циклично сменяют друг друга и для полноценного отдыха необходимо около 5 таких чередований. Если это игнорировать и спать меньше, то организму будет нанесен вред.
Зачем человеку сон? Напрасная потеря времени! Есть другие, более важные дела! Знакомо? Наверное, у каждого в окружении есть личность с красными от недосыпа глазами, полностью сосредоточившаяся на карьере или зарабатывании денег.
Но длительное недосыпание приводит к следующему:
Если бессонница сохраняется длительно, то на почве переутомления возможно появление галлюцинаций.
Рассмотрев, какая польза от полноценного сна и к чему приводят попытки бодрствования, возможно, кто-то и поймет простую истину, что полноценно отдохнувший человек сделает намного больше, чем замученный недосыпом трудоголик.