Мама спит, она устала...
Фото: Olga Khelmitskaya "Белая медведица с медвежатами отдыхают на весеннем солнце"
Фото: Olga Khelmitskaya "Белая медведица с медвежатами отдыхают на весеннем солнце"
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.
Отдыхая в каюте на американском авианосце Paul Hamilton, матрос на некоторое время после пробуждения надевает светоизлучающие очки. Нита Шаттук из Школы повышения квалификации офицерских составов ВМС в Монтерее, Калифорния, тестирует эти устройства, чтобы проверить, могут ли они перенастроить внутренние часы моряков, синхронизируя их со служебными вахтами, а не с солнечным циклом.
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.
Текст: Майкл Финкел Фото: Магнус Веннман
https://nat-geo.ru/science/son-novye-fakty-o-glavnom/
National Geographic
Фотограф: Кирилл. (другой информации нет)
Фотограф: Максим