Дневной сон – прерогатива детей, взрослым редко доступен дневной отдых, исключая, пожалуй, лишь традиционную сиесту в странах с жарким климатом. Да и разве можно восстановить силы, к примеру, за час? Оказывается, можно. Ученые выяснили, что мозг способен очень быстро «перезагрузиться», вернув способность к усвоению новой информации
Мозг во время бодрствования активно обрабатывает входящую информацию. Это сопровождается укреплением специализированных контактов (синаптических связей) между нейронами, обеспечивающих передачу нервных импульсов. По мере работы сила синаптических связей достигает предела (насыщается), падает соотношение «значимый сигнал/шум» и, соответственно, способность к дальнейшему обучению.
Во время сна избыточная «шумовая» активность нейронов избирательно снижается. Сон модулирует усиление или ослабление синаптических связей между нейронами, что является основой синаптической пластичности. Интенсивность передачи сигналов через синапсы снижается, пока не установится «точка равновесия», после чего способность нейронных сетей формировать и укреплять новые связи в ответ на новую информацию восстанавливается (гипотеза синаптического гомеостаза).
Но какой длительности должен быть сон, чтобы процессы синаптической пластичности вернулись в точку равновесия? Влияние коротких периодов дневного сна на этот параметр пока плохо изучено, тогда как принято считать, что взрослому человеку требуется 8-часовой ночной сон.
В исследовании влияния дневного сна на синаптические связи, которое провели ученые из Швейцарии и Германии, приняли участие 20 здоровых молодых людей. В разные дни эксперимента одни и те же участники днем либо бодрствовали, либо спали один час. Так как прямые методы изучения работы синапсов, обычные в экспериментах на животных, неприменимы к человеку, были использованы неинвазивные методы.
С помощью транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС) оценивали возбудимость коры (кортикоспинальную возбудимость): синаптическая сила считалась тем больше, чем меньшая стимуляция требовалась для получения ответа. Электроэнцефалография (ЭЭГ), а именно – тета-ритм ЭЭГ, отражающий активность корково-лимбических нейросетей, позволила оценить потребность в сне, так как этот показатель растет с увеличением времени бодрствования и снижается после сна. Рост тета-активности при бодрствовании можно считать косвенным маркером и силы синапсов.
Тета-ритм ЭЭГ и кортикоспинальную возбудимость оценивали у испытуемых до и после каждого экспериментального сеанса. А для оценки способности мозга к обучению использовали протокол парной ассоциативной стимуляции (ПАС). Этот метод сочетает ТМС с электрическим раздражением периферических нервов (например, нервов руки), что позволяет косвенно измерить синаптическую пластичность, точнее – процесс, при котором связь между нейронами становится сильнее после одновременной активации, что представляет собой основу запоминания.
Судя по результатам измерений, у бодрствовавших людей, как и ожидалось, наблюдалась высокая тета-активность мозга, а также избыточная синаптическая сила. При этом мозг терял способность к дальнейшему обучению: протокол ПАС не вызывал усиления связей между нейронами, так как синапсы уже были «перегружены».
Во время экспериментального дневного сна в течение часа участники реально спали в среднем 43,5 мин., и практически все это время они провели в фазе медленного сна. Но даже после такого недолгого сна синаптическая сила снижалась до нормального уровня, а тета-ритм мозга падал. В результате такого «освобождения ресурсов» мозг снова становился способен эффективно формировать новые нейронные связи в ответ на стимуляцию.
Резюмируя, можно утверждать, что даже короткий сон оказывает хороший восстановительный эффект на мозг. И это может быть особенно важно для людей, чья деятельность связана с высокой рабочей нагрузкой или большой ответственностью. Но и всем остальным работающим и учащимся явно не помешает слегка вздремнуть после обеда – если есть такая возможность.
Фото: https://commons.wikimedia.org
Публикации по теме: