Наверняка вы ненавидите звук будильника, но многие считают, что нам нужны именно самые жесткие стимулы, чтобы стряхнуть с себя сонливость и проснуться. Они неправы, так показывают недавние исследования австралийской группы ученых. Это исследование о том, как преодолевать инерцию сна, как они называют, а проще говоря, как просыпаться. На самом деле лучше использовать музыку.
- В эксперименте добровольцев из одной группы будили жестким будильником, а из другой — мелодическим звуками, и тем и тем предлагали быстро попадать по кнопке на тачскрине, как только на экране появится этот цвет или форма предмета, чтобы понять, кто быстрее придет в себя. Добровольцы, которых будили приятной мелодией, просыпались быстрее.
Сон — это состояние, которое можно описать с разных сторон. То есть казалось бы, мы знаем, что это такое, но чем глубже мы копаем, тем больше возникает того, что ускользает от нашего понимания.
Естественно, ученые задумывались давно о том, что такое сон, и поэтому у нас есть несколько объективных критериев, по которым сон определяется.
- У многих животных это в основном описывается как состояние неподвижности и диссоциации от окружающей среды.
- Это особая поза, в которой мы засыпаем: мы не засыпаем в любой произвольной позе, обычно животное или человек принимает определенную позу, типичную для своего вида.
- Важно, что для сна мы находим определенное место: мы не засыпаем просто где угодно. Нужно найти место, в котором будет безопасно и тепло, это связано с физиологическими изменениями.
Время сна и методы записи сна, такие как энцефалография и полисомнография, дали нам более объективные способы записи того, что происходит в мозге, его мозговых волнах.
Сон - это магнитная активность, которая имеет фазы и сменяется, и мы не можем с точностью сказать, что там происходит. Почему мы должны входить в это состояние, в котором происходит так называемая медленно полная активность? Это может быть патологично, например, когда мы видим медленно волновую активность, которая характерна для коматозного состояния или глубокой анестезии. Это напоминает состояние, которое называется дефолтным состоянием мозга, и сон — это своего рода использование этого состояния мозга для каких-то полезных целей.
С одной стороны, странно, зачем нам нужно такое состояние, в котором мы, по сути, перестаем существовать в рабочем режиме, но с другой стороны, может быть, это не патология, а наоборот, более древняя норма, дефолтное состояние. Если взять кусочек мозга, вырастить его в лаборатории, хорошо кормить нейроны, то они, возможно, просто договорятся между собой и будут делать то, что получается у них лучше всего: спать.
Как происходит этот процесс перехода ко сну? Начнем с того, что мы должны принять решение, что пора спать. Существуют несколько процессов, которые направляют нас в этом направлении.
- Во-первых, это циркадный ритм, который помогает нам настроиться на предсказуемую периодичность дня и ночи, и мозг знает, что сейчас вечер и пора спать. Мозг знает это даже если поместить вас в пещеру, где нет света и интернета — вы будете жить по 10-часовым ритмам.
- Второй важный процесс связан с гомеостазом — поддержанием постоянства. Этот процесс регулирует, сколько времени мы уже не спали. Наш организм «отсчитывает» время, и когда накапливается потребность в сне, мы чувствуем усталость и желание поспать.
И здесь возникает вопрос: что это значит — мало сна?
Мы можем представить, что в организме накапливается некое вещество усталости, которое вызывает сон. Одним из направлений исследований является поиск этого вещества. Эта идея не нова: её обсуждали еще в начале 20-го века, и первые эксперименты на собаках показали, что вещества в спинномозговой жидкости животных, которые не спали, вызывали сонливость у тех, кто спал. С течением времени исследователи смогли выделить компонент клеточной стенки бактерий, который, возможно, играет роль в накоплении усталости. Это вещество называется муромелептид и, возможно, оно помогает организму «очиститься» от накопленных токсинов. Сон может быть частью этой очистки, так как мозг не только отдыхает, но и помогает избавляться от накопленных отходов.
А еще недавно ученые нашли удивительное открытие: ночью мозговой водопровод пульсирует, и качает жидкость из желудочков в спинномозговой канал и обратно, очищая мозг от продуктов обмена веществ. Это не происходит днем, когда мозг активно работает, и нет времени на такой процесс очистки.
Ночью в мозге происходит интенсивная работа, напоминающая уборку после бурной вечеринки. Днем мозг работает на максимальных оборотах, накапливая продукты обмена веществ. Ночью наступает необходимость очистки от этих продуктов. В клетках мозга происходят процессы, при которых отходы выводятся в межклеточное пространство, а затем через лимфатические сосуды или капилляры — в кровь. В организме есть система, которая помогает очистить клетки от метаболитов: в мозге нет лимфатической системы, но существует спинномозговая жидкость. Она циркулирует между желудочками мозга и спинномозговым каналом, через нее сбрасываются продукты обмена в кровь, а оттуда в почки для дальнейшей очистки.
Однако, оставалась неясность, как продукты обмена веществ выводятся из мозга, учитывая, что его поверхность мала и не хватает места для вывода отходов. Исследования показали, что пространство между нейронами во время сна увеличивается, что облегчает циркуляцию спинномозговой жидкости и улучшает удаление отходов.
Мозг буквально сжимается, и лишняя жидкость «выжимается» из него. Этот процесс стал возможен благодаря увеличению внеклеточного пространства в мозге, что делает очищение более эффективным.
Недавние исследования показали, что такие процессы происходят и во время сна. Это был важный шаг в понимании того, зачем нам нужен сон. Оказавшись в фазе отдыха, мозг может продолжать очищать себя от накопленных веществ. Одним из самых важных исследований стало то, что оно показало: во сне происходят процессы очистки и восстановления.
Известно, что в мозге нейроны активно работают даже в ночное время, но в несколько изменённом режиме. Гиппокамп, отвечающий за память, работает, воспроизводя информацию, которую мы получаем за день. Одним из результатов этих процессов является консолидация памяти, когда информация о пространственных ориентирах или навыках перемещается из временного хранилища в долговременное.
Кроме того, оказалось, что мозг продолжает учиться даже во сне. Эксперименты на крысах показали, что их мозг продолжает работать с информацией, даже когда животное спит. Это процесс обучения, который улучшает их способность выполнять задачи, которые они изучали в бодрствующем состоянии.
Во время сна наш мозг «переигрывает» повседневный опыт, и таким образом укрепляется память, запоминаются важные навыки, а незначительная информация забывается. Это имеет огромное значение, например, для обучения: мозг не просто отдыхает, он продолжает усваивать информацию и готовиться к следующему дню.
Сон состоит из двух фаз: медленного сна и парадоксального сна. В фазе парадоксального сна мозг работает так же активно, как и при бодрствовании, но тело при этом не выполняет никаких активных действий. Это состояние можно рассматривать как важный тест, в ходе которого мозг проверяет, как он справляется с накопленным за день опытом.
Еще одним интересным аспектом является вопрос о снах. Существует теория, что сновидения — это как бы тестирование прогресса нашего отдыха. Сон помогает мозгу понять, готов ли он вернуться в активное состояние и продолжить работу. Пробуждение — это еще один важный процесс, в ходе которого мы возвращаемся к «нормальной» личной идентичности, несмотря на то, что во время сна как будто исчезаем.
С возрастом, однако, способность к качественному сну снижается. Мы хуже засыпаем и реже переживаем полноценный отдых. Причины этого пока неясны, и, возможно, это связано с изменением потребности в сне. Пожилым людям все труднее получать нужное количество отдыха, и, хотя улучшение сна возможно, существуют ли универсальные решения этой проблемы — пока неизвестно.
Но интересно, что сон животных также имеет свои особенности. Например, самки морских слонов могут спать всего час в сутки, дельфины спят по очереди полушариями мозга, а медведи нуждаются в промежуточных пробуждениях во время зимней спячки. Эти особенности сна животных могут стать важными подсказками для изучения сна у людей.
Наконец, исследование сна, в том числе через использование различных устройств, таких как электроэнцефалографы, даёт интересные результаты, включая изучение влияния сна на здоровье и поведение. Одним из практических советов является необходимость дневного сна, или сиесты. Сиеста должна быть короткой, чтобы не перейти в глубокую фазу сна, которая затруднит дальнейшее пробуждение. Обычно рекомендуется спать около 20-30 минут для максимального эффекта.
статья написана по разговору Ильи Колмановского и Владислава Вязовского в подкасте Голый Землякоп