Мозг засыпает не постепенно — он проходит определенный переломный момент, после которого за считанные минуты переключается из бодрствования в сон. Это открытие может улучшить наше понимание и лечение расстройств сна.
«Сон играет основополагающую роль в нашей жизни, но механизм засыпания мозга до сих пор остается не вполне ясным», — говорит Нир Гроссман из Имперского колледжа Лондона.
Считалось, что это постепенный процесс, в ходе которого мозг плавно переходит от бодрствования ко сну. Однако подтверждающих это доказательств было недостаточно.
Расстояние между сном и явью
Гроссман и его коллеги разработали новую модель для изучения поведения мозга во время засыпания, используя данные электроэнцефалографии (ЭЭГ). Этот тест, регистрирующий электрическую активность мозга, указывает на стадии сна и бодрствования. 47 сигналов ЭЭГ смоделировали в абстрактном математическом пространстве, где каждой точке данных присвоены координаты, как если бы это была точка на карте. Это позволило отслеживать активность мозга во время бодрствования и наблюдать, как она движется к тому, что исследователи назвали «зоной начала сна» — где активность мозга соответствует второй стадии сна с медленными движениями глаз (NREM-сон).
«Теперь мы можем взять человека, измерить активность его мозга и в каждую секунду определить, насколько он далек от засыпания, в каждый момент, с точностью, которая раньше была невозможна», — объясняет Гроссман.
Ученые применили этот подход к данным ЭЭГ, собранным у более чем 1000 людей в момент их засыпания, результатами чего поделились на страницах Nature Neuroscience.
У каждого испытуемого измерили расстояние между активностью мозга и началом сна. Оказалось, оно остается практически неизменным за 10 минут до сна, а в последние несколько минут резко сокращается. Этот резкий переход, который наступает в среднем за 4,5 минуты до сна, — и есть тот самый точный момент, когда мозг переключается между бодрствованием и сном, отмечает Ли Цзюньхэн, также из Имперского колледжа Лондона: «[Это] точка невозврата».
Таким образом, переход от бодрствования ко сну — «не постепенный прогресс, а резкое, кардинальное изменение, которое происходит в последние несколько минут», добавляет Гроссман. Поэтому, когда кто-то говорит, что он «проваливается» в сон — он недалек от истины, отражая этими словами то, что происходит в мозге.
«Это почти доказательство этого ощущения падения в другое состояние», — констатирует исследователь.
Путь ко сну у каждого свой — но неизменный
У отдельной группы из 36 человек в течение недели снимали ЭЭГ во время засыпания. Модель, обученная на этих данных, смогла до секунд предсказывать момент перехода ко сну с точностью свыше 95%.
«Это говорит о том, что хотя люди очень разные, у каждого человека может быть свой собственный путь ко сну, который он проходит ночь за ночью», — подчеркнула Лора Льюис из Массачусетского технологического института.
Правда, неясно, сработает ли эта модель в изменившихся условиях, например, в случае сна в новом месте, заметила она.
Эта модель также не раскрывает механизмы мозга, которые управляют переходом ко сну, признает Ли.
Но в будущем она поможет это сделать, надеется Льюис: «С началом сна было очень сложно определить этот момент. Если бы мы знали, когда он наступает, то могли бы выяснить, какая область мозга или цепь заставляет человека заснуть».
Понимая динамику этого перехода, мы также сможем определить, чем она отличается у людей с бессонницей, что потенциально может привести к новым методам лечения этого состояния, заключила она.
Ученые раскрыли простые приемы, которые помогут вам выспаться
Мозговыми волнами спящего человека удалось управлять извне
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram