Как рассказывалось в лекции, люди - те, что поумнее - задаются вопросом, как влияет нехватка сна на людей, на мышление-восприятие, поведение, решения. Среди прочего, есть несколько любопытных исследований.
Например, на солдатах США исследовали, как влияет нехватка сна на их моральный компас. До и после эпизода депривации сна солдатам предлагали "трудные моральные дилеммы" и смотрели, как меняются их суждения. Короче говоря: что выберет человек, если не выспался? Как изменятся и с какой вероятностью изменятся моральные ориентиры и какие ценности будут предпочтены людьми, которые не выспались - по сравнению с их обычным поведением?
Терминология:
* депривация сна - термин означает: недосып, нехватка, снижения количества сна (в т.ч. до 0, но не обязательно, можно снизить на час в сутки от некоего уровня, или на любое другое количество). Способ употребления слова следующий: если по контексту речь идёт о полном лишении сна, это называют просто "депривация", и депривация начинается с момента пробуждения ото сна. То есть "24 депривация сна" - значит, "подопытный проснулся 24 часа назад". Разночтений тут нет. Если по контексту речь идёт о частичном недосыпе (обычно это контекст депривации в течении дней, недель) - то непосредственно называют количество сна в сутки, которое считается депривацией (7 там или 6, 5 или 8).
* дилемма - термин в аргументации, означающий ситуацию, где все варианты выбора плохи; если не все варианты выбора плохи - то это что-то другое, но точно не дилемма. В плане исследований поведения и мозгов, дилеммы делят на моральные и неморальные, и на имеющие низкий или высокий уровень эмоционального вовлечения. Высокий уровень эмоционального вовлечения возникает, в основном, единственным способом - когда дилемма непосредственно затрагивает решателя этой дилеммы ("своя рубашка ближе к телу"; "ты мог бы сделать это лучше, если бы это было тебе не так важно").
После 53 часов лишения сна 62% солдат продемонстрировали заметное увеличение их готовности изменить свои решения в отношении высокоэмоциональных моральных дилемм по сравнению с их исходными ответами в состоянии покоя. В то время как около 38% солдат не пострадали от потери сна при выполнении этой задачи, некая доля людей продемонстрировали как минимум 10-процентное увеличение готовности выносить «утилитарные» суждения, и такой же процент людей показали как минимум 20-процентное увеличение этих суждений, и чуть более 23% выборки показали более чем 30%-ное увеличение вероятности таких суждений.
На не-моральные дилеммы или дилеммы с низким эмоциональным вовлечением (то есть решения в которых затрагивают сторонних людей, но не испытуемого, и не кого-либо, очень важного для него/неё) - почти не показали изменений по сравнению с результатами без депривации сна.
Вероятный образ действий, выбранный во время лишения сна, по-видимому, значительно отличается от выбора, который был бы сделан тем же человеком в полностью отдохнувшем состоянии - с тенденцией к снижению эмпатии и ухудшению социального мышления. Особенно, когда решения решаемая проблема вызывает сильные эмоции или чувство личной ответственности.
Также было показано, что при той же нехватке сна значительно ухудшаются результаты тестов на "эмоциональный интеллект" (серия заданий, связанных с рефлексией собственных эмоций, а также успешным приписыванием эмоций окружающим (успешное - значит, приписанные эмоции соответствуют тому, что окружающие действительно испытывают), а также задания на прочие аспекты социального мышления). Снижается и способность различать на лицах сложные (но не простые) композиции эмоций.
Подходя с другой стороны, нейровизуализацией удалось показать, что оба вида тестов опираются на активность медиальных и вентромедиальных областей префронтальной коры.
Подобным образом исследовали и изменения в склонности к риску или в оценках рисков - на примере поведения в азартных играх.
После 49 часов лишения сна 64% участников продемонстрировали повышенную склонность к риску при игре в азартные игры, причём 48% - значительно повышенную склонность к риску.
На самом деле, конечно, они не играли в обычные азартные игры - вместо этого они играли в специальную экспериментальную игру. Испытуемым дают выбирать карты из 4 виртуальных колод, за определённые карты они получают штрафы или выплаты в монетках. Их инструктируют, что, дескать, есть "плохие колоды" (содержат больше штрафных карт) и "хорошие колоды" (обеспечат выигрыш). Графиков выплат (порядка карт) они не знают - но инструкция соответствует действительности, одна пара колод подтасованна таким образом, чтобы давать высокие немедленные выгоды, но в конечном счёте вести в большому проигрышу на дальней дистанции; другая пара колод даёт низкие краткосрочные выигрыши, но содержит лишь случайные и небольшие штрафы. Предпочтение к выбору из первых к концу игры даёт проигрыш; к выбору из вторых - выигрыш, в соответствии с установленными правилами игры. Окончить игру досрочно, по установленным правилам, нельзя. Сменить предпочтения - можно, но, к сожалению, такое поведение редко. Интригующим нюансом является то, что когда здоровых испытуемых спрашивают об их выборе в середине игры, большинство из них "сознательно" сообщали, что они не уверены в своем выборе и не имеют явных знаний об условиях подкрепления, несмотря на очевидное улучшение их производительности по ходу игры. По мере решения задачи, испытуемые "неосознанно" обучались выполнению задания, находили закономерность, не зная ни о ней, ни о том, что делают, и проявляли повышенную вегетативную активность (пот, расширение зрачков, учащение пульса, учащение дыхание и пр.), решая выбрать из более рискованных вариантов. Также, было показано, что поведение в подобных задачах отличает пациентов с повреждением вентромедиальной префронтальной коры от здоровых людей и пациентов с иными травмами мозга. До этих опытов было известно, что нехватка сна замедляет катаболизм глюкозы в тех же вентромедиальных префронтальных областях, которые необходимы для "успешного" решения/обучения задачи с колодами карт. Эксперименты показывают, что лишение сна на двое суток вызывает и "функциональные повреждения" мозга в области вентромедиальной префронтальной коры, такие, что поведение испытуемых становится вполне идентично поведению людей с повреждениями этих областей мозга.
В других опытах обнаружен ещё один занимательный факт: снижение внимательности из-за недосыпа с возрастом заметно уменьшается, в то время как повышения рискованности решений из-за недосыпа с возрастом значительно повышается. Чем старше человек, тем больше недосып подталкивает его к "риску". Первый рубеж лежит в районе 30 лет; дальше каждое десятилетие тоже рубеж. Это снова имеет некоторое значение для армий: солдатам обычно лет <20 или точно <30, в то время как их офицерам - 30-40, а их офицерам - 40-50, и так дальше, а верховным главнокомандующим - лет за 70, а то и за 80. Недосыпают они все. При этом солдаты больше страдают от недостатка блительности, а руководители - значительно больше страдают от склонности к риску... но к риску не собой, а солдатами. И мирными жителями, как побочный эффект. Пожилые военачальники могут «чувствовать» меньшее влияние потери сна и могут объективно проявлять большую бдительность в работе, чем их более молодые солдаты. Однако это может дать им ложное чувство безопасности и контроля, поскольку на самом деле они более подвержены критическим ошибкам в суждениях, когда лишены сна; эффект, маскирующийся их бдительностью и их субъективным чувством бдительности. По крайней мере, в диапазоне до 3 суток без сна, нет заметной разницы между описанными показателями в описанных тестах, по сравнению с 2 сутками без сна. По другим тестам и параметрам - отличия могут и должны быть.
Необходимое замечание, однако, состоит в том, что "плохой" выбор в модельном опыте с колодами не обязательно "неправильный". Он обеспечивает потери в длинной партии, при многократном повторении - но он же обеспечивает краткосрочный выигрыш; реальные ситуации, на которые предполагается распространить выводы исследований - касаются только краткосрочных решений, из серии "выжить сейчас". Должно быть совершенно неочевидно, каким образом ситуация с колодой карт равнозначна ситуацией с решениями в бою - оценки которых как раз и были конечной целью проведённых исследований.
Также, было бы несколько небрежно заявить, что недосып в виде <9 часов сна в сутки на протяжении нескольких дней должен вызывать ровно те же самые эффекты, с той же интенсивностью. Однако, в силу подобных же механизмов, которыми сон и его нехватка влияют на всё в организме, эффекты такой депривации должны быть подобными же; возможно, отличными по силе.
Словарь:
Блительность (alertness, vigilance, осведомлённость, настороженность, бодрость) - а) мера способности замечать опасности и изменения (иногда мера включает в себя и скорость реакции); б) синоним внимательности (к изменениям) и "концентрации внимания" (к стимулам).
Внимание - состояние "повышенного выделения вычислительно ресурса мозга на обработку определённого потока сенсорных данных" - данных либо внешних (обеспеченных стимулами среды), либо внутренней имитации таковых (внутренняя речь, мысленные вычисления, образы в памяти). Одной из важных, существенных, черт внимания является его избирательность; то есть необходимо использовать для описания отрицательные утверждения: внимание к Х имеет в качестве своей существенной и обязательно черты невнимание всему, что кажется не-Х (кажется - на уровне неосознаваемой обработки данных мозгом). То есть, это означает игнорирование прочих потоков данных, кроме того, на который/-ые мозг выделяет себе вычислительный ресурс. То есть - исключение других стимулов. Иногда это на кривом языке называют "концентрация сознания", но более точным будет называть это "избирательная осведомлённость" или "концентрация осведомлённости". В английском для этого используется термин awareness, которой можно перевести любым из перечисленных способов, а ещё - как знания об ощущениях, или осознание (ощущений), или осознанность (ощущений) или даже как опыт переживания ощущений. Осознание ошибочно называют процессом (или состоянием, нет никакой разницы между этими двумя) отдельным от восприятия. В действительности, это часть процесса восприятия, не существующая без других частей восприятия. Удачной языковой конструкцией является повсеместная замена "внимания" на конкретные проявления: "слушание", "смотрение", "считание", "зрительное воображение", "внутренний монолог" и т.п.
Напомним, что ещё один общий результат депривации сна заключается в утрате способности человека замечать, что его поведение перестало соответствовать ситуации, то есть в снижении гибкости поведения. Повышается консервативность поведения. Подробности были в лекции.
Лишение или недостаток сна - изменяет готовность идти на риск, однако показано, что этот эффект зависит от того, воспринимался ли риск с точки зрения выгод или потерь. В частности, люди, лишенные сна, с большей вероятностью, чем обычно, шли на риск, если рассматривали результат с точки зрения потенциальной выгоды, и с меньшей вероятностью, если результат определялся с точки зрения потенциальных потерь. Дальнейшие исследования с использованием функциональной нейровизуализации показали, что лишение сна усиливает активацию в некоторых областях мозга, отвечающих за вознаграждение, после рискованных решений, предполагая, что недосыпание может привести к повышенному ожиданию выигрыша. Интересно, что когда испытуемые, лишенные сна, испытывали потери, у них снижалась активность в областях мозга, связанных с отвращением и наказанием.
Наконец, при депривации сна снижается готовность участвовать в рискованных действиях, связанных с поиском ощущений.
Любопытный момент заключается в том, что нехватка сна может обеспечивать и некоторый защитный эффект от нехватки сна. Усталость ("давление сна"), которая обычно сопровождает недосыпание, на самом деле делает людей более ленивыми, то есть повышает склонность экономить силы - это значит, что хотя они принимают менее адекватные решения, их решения во-первых, более консервативны, а во-вторых, у людей нет достаточной бодрости чтобы следовать своим решениям. Так достигается некая скромная защита от склонности действовать на основе неверных суждений, которая возникает при недостатке сна. Это может иметь значение для использования стимуляторов, вроде кофеина и метафметаминов. В частности, если стимуляторы повышают склонность к риску, но не восстанавливают в равной степени способность судить об их уместности, и повышают активность дофаминовой системы подкрепления (значит, бодрость и способность действовать), результатом могут быть неверные решения с серьезными последствиями.
Теперь поведём рассказ в другую сторону.
Другой общий результат - снижение результатов прохождения тестов на "психомоторные ошибки" (тесты, проверяющие скорость реакции и распознавание образов/категорий по заданным правилам среди мешающих стимулов) и на способности рассуждать и вычислять.
Снижение снижением, но возникает вопрос: а как быстро вы оправитесь от этого эффекта, если перестанете недосыпать? По интернету - по научно-популярным порталам и изданиям - некоторое время назад разлетелась очередная "новость науки": типа, показали, что отоспаться в выходные возвращает в норму показатели после недели недосыпа ("стандартный рабочий режим", привычный многим, многим людям на планете). Это пример того, как новости делают, хотя их делать так не стоит. Пример того, как делать паршивые по содержанию, но хорошо тиражируемые мемы.
На самом деле, единственный параметр, который измеряли в том исследовании был уровнем инсулина. И ничего про восстановление от прочих последствий недосыпа исследование не содержало. Вообще ничего. Но вывод в новости, разумеется, идёт такой: "поможет от всего, восстановит все показатели". С другой стороны, новости можно найти всякие, в том числе противоположные - одна из причин, вообще не смотреть на новости и не искать их.
А вот серия исследований того, как психомоторные характеристики людей восстанавливаются после недели недосыпа.
На графике - изменение психомоторной производительности после депривации сна в течении недели (одна группа спала всю неделю по 7 часов/сутки, вторая - по 5ч/сутки, третья - по 3 ч/сутки); все группы стартуют с уровня контрольной группы, 9 или 10 ч/сутки. Все группы после окончания депривации возвращаются отсыпаются по 9 часов/сутки на протяжении 3 суток.
Из остальных испытаний серии видно, что для восстановления требуется три и более суток по 10-12 часов сна в сутки. Если "восстанавливаться" 8-часовыми отсыпаниями, то эффекта восстановления вообще почти не наблюдается.
И видно, что ни даже после трёх "восстановления", психомоторные способности не возвращаются к нормальным значениям. При этом структура сна восстанавливается уже на 2-й день.
Из подобных исследований возникает забавная модель сна как "жидкого топлива":
Диаграмма модели сна, активности, усталости и эффективности выполнения задач (SAFTE). Модель включает в себя "резервуар сна", который опустошается во время бодрствования и пополняется во время сна. Пополнение является функцией интенсивности сна и качества сна. Результатом модели является «эффективность», на которую влияет циркадное время суток и уровень запаса сна в резервуаре.
Несмотря на довольно смехотворное описание, модель неплохая. На самом деле, заключается она, как это обычно бывает, не в концептуальном описании, а в подборе вида функций и эмпирических поправочных множителей или слагаемых, набор которых позволит сначала спрогнозировать прошлые экспериментальные данные - а потом, если этот этап пройден удачно, то без изменений подобранных параметров и функций, спрогнозировать будущие, доселе не существовавшие экспериментальные данные. На диаграмме отмечены функции, которые, по теоретическим соображениям, пытаются подобрать как некие периодические функции. "Модель неплохая" - суждение на основе того, что прогнозы её довольно точны.
Прогнозы модели SAFTE (2004) для когнитивных функций при полном лишении сна (сплошная линия) по сравнению со значениями, полученными в экспериментах (заштрихованные квадраты). Прогнозы модели довольно хорошо согласуются с данными измерений.
Можно отметить: через пару часов бодрствования достигается 90%-я ментальная и психомоторная эффективность, через 5 часов бодрствования - почти 100%, спустя 16-17 часов бодрствования эффективность начинает резко снижаться. Любопытным является ступенчатый характер этого спуска.
Наконец, люди задаются вопросами типа: "чтоб такое сожрать, чтобы не спать и при этом быть бодрячком?" Традиционные варианты включают в себя: кофеин, амфетамины, кокаин, модафинил. Начинают "бодрые деятели" с кофеина. А дальше либо им хватает ума уменьшить количество дел и уменьшить свою деятельность на планете, либо они переходят на более тяжёлые психомодуляторы, и наносят себе непоправимый ущерб. То есть становятся ещё более ущербными, чем были. С другой стороны, подобные препараты - начиная, опять же, с кофеина, применяются солдатами, в качестве стандартной процедуры. В попытках частично компенсировать стресс и недосып. Так как солдаты испытывают значительный постоянный недосып и стресс - а каждый из этих факторов даже по отдельности значительно же ухудшает и меняет когнитивные функции. Что, в случае солдат высокотехнологичных армий 21-го века представляет значительную опасность для всех.
Исследования выглядят подобным образом:
Скорость реакции (в процентах от исходного уровня) на задание на бдительность в течение 61 часа полного лишения сна и после ночи восстановительного сна. Скорость реакции измеряли каждые 2 часа. После 44 часов бодрствования участники получали один из трех стимулирующих препаратов (кофеин 600 мг, модафинил 400 мг, декстроамфетамин 20 мг). Кресты указывали на существенные изменения показателей группы в целом по сравнению с исходным уровнем. Буквы (c, m, d) обозначают группы препаратов, которые отличаются от плацебо на данный момент времени. Наиболее эффективным для повышения скорости реакции на фоне недосыпа выглядит метамфетамин, разумеется.
После 51 и 75 часов лишения сна кофеин не дает значительного преимущества перед плацебо. В частности, обе группы продемонстрировали схожие модели поведения и схожие ухудшения способности принимать выгодные решения. В обеих группах, как правило, делали более рискованный выбор, чем когда те же люди были выспавшимися.
Фактически, кофеин подавляет упомянутый ранее защитный механизм: лень (экономия сил), которая без кофеина и прочих стимуляторов предотвращает совершение рискованных действий, частично компенсируя склонность к ним из-за недосыпа, в случае приёма стимуляторов перестаёт действовать - и остаётся ничем не компенсированная склонность из-за недосыпа.
Дополнительно, кофеин имеет некую связь с полом: кофеин гораздо меньше повышает скорость реакции и сосредоточенность у женщин, чем у мужчин, и у женщин намного менее отличим от плацебо; эффекты остальных двух препаратов подобной зависимости от пола не обнаруживают.
Другие исследования показывают, к примеру, что кофеин может увеличить скорость, с которой солдат может поразить цель, но не может повысить точность стрельбы; повышает у работников настроение и уменьшает субъективную сонливость - но не повышает когнитивную производительность. Чувство юмора (это такая "сложная когнитивно-аффективная способность", в некоторой степени имеющаяся у некоторых людей; в основном сводиться к способности распознавать глумление над людьми и смеяться над таковым, не воспринимая его всерьёз и испытывая приятные эмоции; при этом смешным является либо глумление над другими, либо само-глумление, но никогда - глумление других над самим тобой - об этом была заметка) значительно ухудшается после 2 ночей без сна и приём кофеина ничего не меняет. Кофеин также не оказывает никакого влияния, кроме плацебо, на способность оценивать неизвестные количества, расстояния, вес и продолжительность отрезков времени (что важно для некоторых видов деятельности - и важно для "людей в их естественной среде обитания и естественных занятиях" (таких, как охота, выпас овец, собирательство, например, или война) - в частности, адекватно воспринимать такие вещи - важно для солдат, водителей, спортсменов, пастухов, торговцев, поваров и пр.). И так далее. Можно сказать, что эффект бодрости от стимулятора является иллюзорным. Главное - его опасная мета-когнитивная составляющая: человеку кажется, что он бодр и более внимателен, хотя на самом деле нет, и оценивая себя и свои действия, человек исходит из этого мета-когнитивного ориентира, а не из того, что есть в действительности.
Напомним снова материал лекции: не один из препаратов не снижает потребность во сне, и не компенсирует эффекты нехватки сна при решении сложных задач. Но если дело касается задач попроще, внимательности к паре стимулов и скорости реакции - то это более-менее, временно, решаемо. Тяжёлыми наркотиками, которые разрушат нервную систему (значит, и психику) того, кто их использует.
Итого, стоит задаться двумя вопросами: "какую задачу мы на самом деле решаем?" и "а какую задачу нам на самом деле стоит решать?"
Литература:
- Banks S. et al. Neurobehavioral dynamics following chronic sleep restriction: dose-response effects of one night for recovery //Sleep. – 2010. – Т. 33. – №. 8. – С. 1013-1026.
- Belenky G. et al. Patterns of performance degradation and restoration during sleep restriction and subsequent recovery: A sleep dose‐response study //Journal of sleep research. – 2003. – Т. 12. – №. 1. – С. 1-12.
- Dorrian J., Rogers N. L., Dinges D. F. Psychomotor vigilance performance: Neurocognitive assay sensitive to sleep loss //Sleep deprivation. – 2004. – С. 39-70.
- Hursh S. R. et al. Fatigue models for applied research in warfighting //Aviation, space, and environmental medicine. – 2004. – Т. 75. – №. 3. – С. A44-A53.
- Killgore W. D. S. Effects of sleep deprivation and morningness-eveningness traits on risk-taking //Psychological reports. – 2007. – Т. 100. – №. 2. – С. 613-626.
- Killgore, W.D.S., Balkin, TJ„and Wesensten, NJ. (2006). Impaired decisionmaking following 49 hours of sleep deprivation // Journal of Sleep Research. – 2006. – Т. 15. – С. 7-13.
- Killgore W. D. S. et al. Sleep deprivation reduces perceived emotional intelligence and constructive thinking skills //Sleep medicine. – 2008. – Т. 9. – №. 5. – С. 517-526.
- Killgore W. D. S. et al. The effects of 53 hours of sleep deprivation on moral judgment //Sleep. – 2007. – Т. 30. – №. 3. – С. 345-352.
- Killgore W. D. S. et al. Sex differences in cognitive estimation during sleep deprivation: effects of stimulant countermeasures //International Journal of Neuroscience. – 2008. – Т. 118. – №. 11. – С. 1547-1557.
- Killgore W. D. S. et al. Effects of dextroamphetamine, caffeine and modafinil on psychomotor vigilance test performance after 44 h of continuous wakefulness //Journal of sleep research. – 2008. – Т. 17. – №. 3. – С. 309-321.
- Lamond N. et al. The dynamics of neurobehavioural recovery following sleep loss //Journal of Sleep Research. – 2007. – Т. 16. – №. 1. – С. 33-41.
- McKenna, B.S., Dickinson, D.L., Orff, II.J,, and Drummond, S.P, (2007). The effects of one night of sleep deprivation on known-risk and ambiguous-risk decisions. Journal of Sleep Re-search 16 (3), 245 252.
- Venkatraman, V,, Chuah, Y.M., Huettel, S.A., and Chee, M.W. (2007). Sleep deprivation elevates expectation of gains and attenuates response to losses following risky decisions. Sleep 30 (5), 603-609.