Хотя сон по-прежнему остается загадкой, ученые сделали множество удивительных открытий о том, что в действительности происходит в человеческом теле во время сна. Сомнологи развеяли массу вредных и неверных заблуждений о сне. Зная о процессах, которые происходят в мозге, пока мы спим, трудно поверить, что отдыхающий организм и вправду так неимоверно занят. Вопрос, который главным образом волнует большинство людей, звучит так: «Почему мы вообще спим? Какой смысл проводить треть своей жизни в состоянии бездействия, неразумно тратя кучу времени?» Говоря о базовых потребностях и желаниях людей, мы, как правило, подразумеваем питание и размножение. Тем не менее сон не менее важен для выживания. Эрин Хэнлон, доцент Центра по изучению сна, метаболизма и здоровья Чикагского университета, подчеркивает, что сон важнее: «Потребность в сне может превалировать даже над потребностью в пище. Если вы будете сознательно пытаться не спать — мозг просто отключит вас». По результатам многих исследований известно, что произойдет, если мы не будем спать, а вот одна история, которая произошла на самом деле. В 1959 г. нью-йоркский радиоведущий Питер Трипп не спал на протяжении 201 часа подряд (более восьми дней) в поддержку Благотворительного фонда «Марш гривенников» и ежедневно вел радиопередачи из стеклянной будки на Таймс-сквер. Афиши окрестили эту акцию «бессонным марафоном». На четвертый день Трипп стал грубым и язвительным, а еще через два дня у него появились сильные галлюцинации и развилась паранойя. Температура тела сильно снизилась, и, хотя ведущий все еще бодрствовал, приборы показывали, что головной мозг спит. На последний день «бессонного марафона» Триппу показалось, что наблюдавший его врач — сотрудник похоронного бюро, который пришел забрать его тело.

Каждый из нас знаком (надеюсь, не так близко) с нервным истощением, которое случается, когда мы сопротивляемся сну. (Разве есть что-то, что может сравниться с чувством уюта и спокойствия, которое испытываешь, когда наконец ложишься в постель в конце трудного дня?) Но откуда берет начало желание спать? Существует множество гипотез, почему мы нуждаемся в сне. Вот четыре основные теории. Согласно теории бездействия, сон — это адаптивная реакция организма, выработанная в ходе эволюции. Животные, которые спали по ночам, реже попадались хищникам на глаза. Очевидный недостаток этой теории заключается в том, что, несмотря на то что неподвижность может быть отличным защитным механизмом, в сочетании с невозможностью активно сканировать пространство эта теория не похожа на эффективную стратегию укрытия от хищников (кроме того, где гарантия, что навык передается детям генетически?). Согласно второй теории — теории сохранения энергии — сон появился как способ снизить количество килокалорий (то есть энергии), которое мы должны потреблять и тратить ежедневно, так как во время сна замедляется скорость метаболических процессов. (Это как сократить свои ежемесячные расходы, чтобы поправить финансовое здоровье.) Третья теория называется теорией восстановления, так как сон — это способ восстановить ресурсы, потраченные за день. И, наконец, последняя теория — теория нейропластичности, согласно которой сон — это функция поддержания и развития головного мозга. Все эти теории имеют много общего, особенно две последние. Это подтверждают слова Патрика Фуллера из Гарвардского университета: «Спать полезно для бодрствования», или, как сказал его коллега Аллан Хобсон: «Мозг спит, мозг вызывает сон, мозг нуждается в сне».

Мы никогда достоверно не узнаем, почему возник сон, однако, как говорит сомнолог Чикагского университета Аллан Рехтшаффен, «если сон не выполняет какую-то жизненно необходимую функцию, то это самая большая ошибка эволюции». Современная наука уже доказала его жизненно важную роль. Сон выполняет ряд сложных функций, связанных с развитием и очищением мозга, обучаемостью, запоминанием, аппетитом, иммунитетом и старением. Помимо этого, сон оказывает критическое влияние на настроение, здоровье, творческие способности и отношения с людьми. Итак, что заставляет нас засыпать вечером и просыпаться утром? Режим сна и бодрствования регулируется двумя взаимосвязанными системами: одна из них называется гомеостаз сна и бодрствования и регулируется внутренними сигналами тела, а вторая — циркадианный (суточный) ритм и регулируется внешними сигналами, в первую очередь дневным светом. Гомеостаз сна и бодрствования, несмотря на сложное название, — процесс интуитивно понятный: чем дольше мы бодрствуем, тем сильнее нам хочется спать, а чем дольше мы спим, тем скорее проснемся. Ученые называют это «давление сна», так как оно увеличивается во время бодрствования и снижается, как только вы засыпаете. Название второй системы, циркадианный ритм, происходит от латинских слов circa (вокруг) и dies (день). Циркадианный ритм — это цикл, который длится приблизительно сутки. У людей циркадианные ритмы управляются небольшой группой клеток головного мозга, расположенной в гипоталамусе (прямо над зрительными нервами). По сути, это контрольные часы организма, настроенные приблизительно на 24 часа (точное время у каждого человека свое). Для точной и слаженной работы циркадианных ритмов требуется регулярная смена дневного света и темноты, кроме того, они взаимодействуют с нарастанием и падением «давления сна», которое регулирует сонливость и бодрость в течение дня. Ритм сна постоянно меняется в зависимости от различных факторов, например того, сколько мы спим и когда. Младенцу требуется несколько месяцев, прежде чем его ритм сна станет циркадианным — об этом отлично известно всем измотанным родителям малыша. Каждый новый жизненный этап вынуждает людей менять свои привычки, в том числе ритм сна. Засыпание, возможно, не кажется вам увлекательным процессом, но по сути оно напоминает великолепно поставленный танец, завораживающий своей сложностью. Когда поздним вечером циркадианный ритм подходит к концу, максимальной высоты достигает давление сна, накопленное за день. Ученые иногда называют этот временной период «зоной первичной сонливости» или открытием «ворот сна». Перес Лави, президент Израильского института технологий Технион, дает такое определение: «резкий переход от высокого уровня включенности к состоянию крайней сонливости». Это значит, что мы уснем быстрее и легче, если ляжем спать, как только откроются ворота сна. Факт: 60% людей во всем мире спят, не выпуская телефон из рук. До того как я осознала важность сна, я относилась к нему как к врагу, считая, что нужно либо активно с ним бороться, либо игнорировать. Зону первичной сонливости я обходила за версту, как заминированное поле. Я изобрела множество способов работать вопреки желанию спать: слушала музыку для тренировок, чтобы взбодриться, ела (даже если не хотела), умывалась холодной водой (только что спички в глаза не вставляла!). Естественно, каждую ночь, когда через мою жизнь проезжал ночной поезд, направлявшийся в ворота сна, я делала все возможное, чтобы не сесть на него. […]

Хочешь быть умным — спи Одно из самых важных научных открытий заключается в том, что сон, в сущности, работает как бригада дворников, которые ночью очищают мозг от токсичных белков, накапливающихся между клетками мозга за день. Майкен Недергаард, сооснователь Центра трансляционной нейромедицины Рочестерского университета, занималась изучением механизма, лежащего в основе очистительной функции мозга. «Это похоже на посудомоечную машину, — пишет она. — Мы же не едим с грязных тарелок, так почему мы соглашаемся жить, не используя всю мощь и весь потенциал нашего мозга?» Исследования, которые Недергаард проводила на мышах, показали, что глимфатическая система («канализация» мозга) более активна во время сна и играет критическую роль для поддержания мозга в исправном состоянии. Когда мыши засыпали, клетки их мозга уменьшались в размерах, освобождая больше пространства для спинномозговой жидкости, которая, свободно протекая через мозг, в буквальном смысле вымывала токсические отложения, образование которых связывают с развитием болезни Альцгеймера. Предварительные исследования показали, что похожий процесс, возможно, происходит в головном мозге людей, — факт, который мог бы стать важным прорывом в профилактике и лечении деменции. Вымывание ненужных химических продуктов и токсинов происходит исключительно во время сна, потому что, когда мы бодрствуем, мозг слишком занят, управляя другими функциями тела. Как говорит Недергаард, «мозг обладает ограниченным количеством энергии и, похоже, должен выбирать между двумя противоположными функциональными состояниями: бодрствовать (и оставаться в сознании) или спать (и заниматься очищением). Это как принимать гостей: вы можете либо развлекать их, либо убираться в доме, но делать и то и другое одновременно невозможно». Если у мозга не хватает времени на то, чтобы вымыть все ненужные токсины и химические продукты, это имеет очень серьезные последствия. По словам Клэр Сэкстон из Оксфордского центра по функциональной магнитно-резонансной томографии мозга, недостаток сна со временем приводит к уменьшению размера головного мозга. Клэр сказала мне: «Мы обнаружили, что неудовлетворительное качество сна повышает вероятность уменьшения объема головного мозга в течение трех–пяти лет. На данный момент вопрос звучит так: является ли недосыпание причиной изменения структуры головного мозга, или же его следствием либо это два взаимовлияющих процесса». Ясно одно: здоровье мозга напрямую зависит от качества и количества сна. Регулярное недосыпание постепенно приводит к невосполнимой потере клеток головного мозга — еще один аргумент в пользу того, что недосыпание по будням нельзя «компенсировать» воскресным сном «до обеда». Исследователи Пенсильванского и Пекинского университетов провели совместное исследование, в ходе которого было обнаружено, что недосыпающие мыши утратили 25% клеток голубоватого пятна — области головного мозга, отвечающей за умственную активность, концентрацию внимания и когнитивные функции. «В целом мы всегда предполагали, что полное восстановление когнитивной деятельности возможно как после краткого, так и долгосрочного лишения сна, — сказала Сигрид Визи, одна из авторов исследования. — Однако несколько исследований, проведенных на людях, показывают, что даже после трех суток полноценного сна устойчивость внимания и еще несколько функций когнитивной деятельности не нормализуются. Это поднимает вопрос о том, что последствия недосыпания для головного мозга являются непоправимыми». Она также добавила, что до недавнего времени «никто и не думал, что недостаток сна может так сильно сказываться на деятельности мозга». По результатам исследования, проведенного в 2014 г. в Высшей медицинской школе Университета Дьюка и Национального университета Сингапура, было установлено, что чем меньше мы спим, тем быстрее стареет мозг. У пациентов, страдающих болезнью Альцгеймера, желудочки мозга (полости в головном мозге, заполненные спинномозговой жидкостью) расширяются по мере того, как размер мозга сокращается, а его борозды и извилины становятся более выраженными и между ними образуются полости. Исследователи установили, что недостаток сна у пожилых людей увеличивает скорость увеличения желудочков мозга и снижает эффективность когнитивной деятельности, что и является симптомами старения мозга, связанного с началом болезни Альцгеймера. Это было впоследствии подтверждено результатами двух исследований, проведенных в Уппсальском университете в Швеции. По результатам первого исследования, мужчины, которые имели проблемы со сном, в 1,5 раза чаще страдали от болезни Альцгеймера. В ходе второго исследования было обнаружено, что всего одна бессонная ночь приводит к увеличению количества двух редких молекул головного мозга (NSE и S-100B), что является признаком повреждения мозга. (Если вам хочется спать прямо сейчас — не стесняйтесь, закрывайте книгу и ложитесь в постель!) Факт: экономика Соединенных Штатов ежегодно теряет $63 млрд из-за снижения работоспособности, вызванного недосыпанием. Общее психическое здоровье также связано со сном. Канадские и французские исследователи обнаружили, что регулярный ранний отход ко сну снижает риск развития психических заболеваний. Лежащий в основе этого механизм задействует ультрадианные ритмы — циклы, на которые делится 24-часовой циркадианный ритм. Ультрадианные ритмы регулируют температуру тела, выработку гормонов и аппетит и управляются дофамином — нейромедиатором, связанным с участками головного мозга, отвечающими за награждение и удовольствие. Дисбаланс дофамина, вызванный проблемами со сном, может привести к развитию биполярного расстройства и шизофрении. Кроме того, сон связан с долголетием. Когда я писала эту книгу, старейшим человеком на земле являлась Сюзанна Мушатт Джонс по прозвищу Мисс Сьюзи. 116-летняя долгожительница проживала в Бруклине, Нью-Йорк. Когда репортер из Daily News спросил ее, в чем секрет ее долголетия, она ответила: «Я сплю» — и даже показала, как именно. Сон, память и когнитивная деятельность Ученые приближаются к разгадке таинственной связи между сном и памятью. В ходе недавнего исследования Калифорнийского университета в Беркли было обнаружено, что плохая память и плохой сон связаны между собой. Их объединяет бета-амилоид — белок, который, возможно, вызывает болезнь Альцгеймера. Ведущий автор исследования, нейробиолог Мэттью Уокер объясняет: «Чем больше бета-амилоида содержится в определенных частях головного мозга, тем сложнее вам уснуть и, соответственно, тем хуже ваша память. Кроме того, чем меньше вы спите, тем хуже вымывается этот токсин. Это замкнутый круг». Помимо того, что недосыпание негативно влияет на процесс запоминания, оно также приводит к тому, что люди могут «вспоминать» то, чего никогда не было. Исследователи из Калифорнийского университета в Ирвине обнаружили, что недостаток сна способствует созданию ложных воспоминаний. Испытуемые, которые спали по пять и менее часов, чаще подтверждали, что смотрели новостной видеоролик, хотя на самом деле этого не происходило. Они также гораздо чаще вставляли в свои личные истории информацию, которую им ранее предоставили исследователи. Ведущий автор исследования Стивен Френда сказал: «Известно, что недосыпание наносит большой урон здоровью и когнитивной деятельности. Похоже, что, помимо этого, недосыпание приводит к тому, что наши воспоминания становятся нестабильными и легче поддаются влиянию». В 2015 г. исследователи Университета штата Вашингтон продемонстрировали, насколько снижается когнитивная деятельность из-за недосыпания. Испытуемых разделили на две группы: одна группа спала как обычно, а другая не спала в течение 62 часов подряд. Испытуемые должны были нажимать на кнопку, когда видят определенную цифру, и не нажимать, если видят любую другую. Как только участники обеих групп усвоили это правило, инструкция была изменена на прямо противоположную. Ни один человек из группы лишенных сна не выполнил новое задание верно, хотя им давалось 40 попыток. «Помимо того, что неспавшие испытуемые медленнее восстанавливались, их способность к восприятию новой информации была просто уничтожена», — сказал Пол Уитни, ведущий автор исследования. Мэттью Уокер из Калифорнийского университета в Беркли и Роберт Стикголд из Отделения сомнологии Гарвардского университета изучали влияние, которое оказывает сон на освоение моторных навыков и скорость запоминания. Участники исследования выучили несколько комбинаций клавиш. Наутро скорость набора возросла по всем комбинациям на 17–20%. Причем наиболее впечатляющий прогресс наблюдался по самым сложным заданиям — 28,9%. То есть чем сложнее задача, тем важнее как следует выспаться перед ее выполнением. Стикголд выступил на TEDx с речью «Сон, память и сновидения» о том, что сон помогает лучше понимать мир вокруг и тем самым — самих себя. В качестве примера он рассказал сказку о сапожнике, который выкроил заготовки для пары новых кожаных сапог, но не успел их сшить и лег спать, а утром обнаружил, что сапоги готовы, хотя поблизости никого не было. «Это не сказка, — объясняет Стикголд. — Это процесс, который происходит каждую ночь. Сон, как волшебный эльф-помощник, сшивает вместе все заготовки, и наутро мы обнаруживаем нечто более интересное, чем новая пара сапог». По его словам, мы находим лучшее понимание собственной жизни: «Когда мы пытаемся постичь смысл каких-то событий в нашей жизни, мы на самом деле пытаемся связать их со всем остальным». Сложные процессы, происходящие в головном мозге во время сна, не только интересуют сомнологов, но и служат источником вдохновения для изобретателей. Например, для Демиса Хассабиса, владельца компании DeepMind по разработке искусственного интеллекта (ИИ), купленной Google в 2014 г. Миссия компании заключается в использовании ИИ и открытий нейронауки для решения серьезных мировых проблем. Стюарт Рассел, эксперт по ИИ, удачно выразил ключевую идею, которая подстегивает Хассабиса и его команду: «Собственно говоря, машина, которая спит и видит сны, в долгосрочном периоде служит дольше, чем машина, которая все время работает. Под сном в данном случае подразумевается полное отключение функций считывания и действия, а под сновидениями — многократное повторное воспроизведение опыта в целях максимизации обучения». Хассабис объяснил мне: «Это парадокс. Нам кажется, что сон — это неэффективная трата времени, в то время как это наиболее эффективное времяпрепровождение для обучения и памяти». Мы снова видим, как в наиболее передовой и футуристической области науки лучшие умы человечества подчеркивают важную связь между сном и продуктивностью. По результатам последних научных исследований, принцип «утро вечера мудренее» до сих пор остается самым результативным подходом к решению большинства проблем. Ученые Эксетерского университета (Великобритания) обнаружили, что «сон почти в два раза увеличивает вероятность вспомнить ранее забытую информацию. Резкий прирост доступности воспоминаний, наблюдаемый после сна, может указывать на то, что некоторые воспоминания за ночь укрепляются. Это подтверждает гипотезу о том, что во время сна мы активно повторяем информацию, которую мозг считает важной». Студенты, имейте в виду: не нужно корпеть над конспектами до рассвета — экзамен пройдет намного успешнее, если вы выспитесь как следует. Четвертая (и последняя) стадия сна — это стадия быстрых движений глаз (сокращенно БДГ-стадия). Начинается приблизительно через полтора часа после засыпания. Дыхание становится более быстрым и поверхностным, снова повышается артериальное давление и пульс (на предыдущих стадиях они понижались), частота волн головного мозга становится выше, приближаясь к частоте бодрствования. Мышцы находятся в состоянии, напоминающем паралич. Именно во время БДГ-сна люди видят сновидения, и, если человека разбудить на этой стадии, скорее всего, он вспомнит, что ему приснилось. Нейробиологи Рассел Фостер из Оксфорда и Стивен Локли из Гарварда обнаружили еще одну интересную взаимосвязь между сном и консолидацией памяти, проследив роль сна в эволюционном развитии. Оказалось, что процесс обучения у первых живых организмов происходил именно во время сна, что существенно повышало их шансы на выживание. Их мозг имел достаточно энергии для обучения, но меньше отвлекался на «шум» извне — идеальные условия для эффективного закрепления нового опыта, полученного за день. «Накоплен значительный ряд доказательств того, что сон необходим для обработки недавно задействованной кратковременной памяти (то есть перевода наиболее важной информации в долговременную память) и укрепления долгосрочной памяти». Сон не просто помогает дольше хранить воспоминания, он преобразует их, согласно результатам бразильского исследования, которое показало, что во время БДГ-сна связи между нейронами не только укрепляются, но и перестраиваются. Это также объясняет, почему полноценный сон положительно сказывается на творческом мышлении. По материалам: theoryandpractice.ru