Научные работы о сне
Самые интересные научные достижения в науке о сне за последние несколько лет
Кратко о десяти самых последних открытиях в сомнологии.
Ученые прекрасно знают, насколько важен сон для поддержания здоровья. Проведите пару бессонных ночей, и вы довольно быстро почувствуете раздражительность, недомогание и усталость. По вполне понятным причинам люди в среднем проводят в постели ⅓ своей жизни, и хотя ученые пытаются понять, как ведет себя наше биологическое тело, пока мы спим, в науке о сне все еще остается очень много тайн и загадок.
Исследователи считают, что сон — это четкий последовательный процесс смены фаз, стадий электрической активности мозга, при котором прекращается (частично) работа сознания. Они также знают, что наши биологические часы регулируют привычку организма ко сну. Но почему мы так нуждаемся во сне? Какие хронические заболевания может вызывать нарушение сна?
Последние научные открытия показали, что сон может играть гораздо большую роль в поддержании нашего здоровья, чем ученые считали ранее. Например, специалисты выяснили, что депрессия, ожирение, деменция и даже болезнь Альцгеймера могут развиваться из-за нарушения сна.
СЛИШКОМ МНОГО СНА ВРЕДИТ ЗДОРОВЬЮ ТАК ЖЕ, КАК И НЕДОСЫПАНИЕ
В конце 2018 года были опубликованы первые результаты крупнейшего в мире исследования, посвященного сну. Вывод ученых гласил, что больше спать — не значит лучше, самый оптимальный вариант для здоровья взрослого человека — проводить в постели от семи до восьми часов.
У подопытных, которые спали более восьми часов, были выявлены точно такие же когнитивные нарушения, как у тех, кто спал менее семи часов. Поэтому, если вы не подросток, спать по десять часов в день так же вредно, как и по шесть.
БОЛЕЗНЬ АЛЬЦГЕЙМЕРА И ДЕМЕНЦИЯ
Последние исследования установили, что беспокойный сон может стать причиной возникновения болезни Альцгеймера. Ученые обнаружили, что при нарушении сна в нервной ткани человека могут накапливаться два токсичных белковых комплекса, которые часто встречаются при нейродегенеративных заболеваниях.
В другой работе ученые обсуждали фазу сна, ответственную за очищение мозга от негативно влияющих на него бета-амилоидов и тау-белков. Было выявлено, что медленный сон является наиболее эффективным для очистки мозга от накопленных за день токсинов. Еще одна работа показала, что у людей, не способных входить в глубокий медленный сон (4-я фаза) и страдающих апноэ во сне (кратковременная остановка дыхания), в мозге накапливается большее количество тау-белка, чем у тех, у кого нет проблем с 4 фазой.
КАК СОН ВОССТАНАВЛИВАЕТ ДНК В КЛЕТКАХ МОЗГА
При помощи микроскопа высокого разрешения, который позволил исследователям наблюдать активность хромосом в пределах одного нейрона у рыбок данио, исследователи обнаружили, что поврежденные молекулы ДНК накапливаются в нейронах, когда рыбки бодрствуют, а когда животные спят, ДНК в клетках восстанавливаются.
Специалисты пока точно не знают, почему накопление повреждений происходит во время бодрствования, однако исследование показало огромную значимость сна для устранения последствий этого процесса.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ БЕССОННИЦЫ
Некоторые исследования, проведенные в 2018-2019 годах, показали, что чаще причиной бессонницы могут выступать не психологические расстройства или стресс, а генетика. Специалисты обнаружили, что предрасположенность к этому недугу может наследоваться.
Ученые выявили некоторые мутации в геноме, генетические области, а также типы клеток и биологические процессы в мозге человека, которые содействуют генетическому риску развития этого заболевания.
Если ученые поймут, почему возникает бессонница, они смогут с ней бороться. Хорошо известно, что бессонница способствует падению иммунитета и ухудшению памяти.
ДЕПРЕССИЯ И ПЛОХОЙ СОН
В 2018 году международная группа исследователей обнаружила нейронную основу, представляющую собой «фундамент» связи депрессии с бессонницей. Ученые показали области мозга, в которых у людей с депрессией повышается активность, вызывая тем самым связь между этим недугом и нарушением сна. Это дорсолатеральная префронтальная кора (необходима для работы памяти), предклинье (участок теменной доли, ученые полагают, что нейроны предклинья отвечают за сознание) и латеральная орбитофронтальная кора (участвует в работе механизмов, отвечающих за принятие решений).
СВЯЗЬ МЕЖДУ СНОМ И ОБЕЗВОЖИВАНИЕМ
Работа, проведенная учеными из штата Пенсильвания, показала, что взрослые люди, которые спят около шести часов в сутки, более склонны к обезвоживанию (нарушению водного баланса), чем те, у кого сон длится восемь часов. Причина этому — регулирующий водный баланс гормон вазопрессин, который организм выделяет в конце цикла сна.
ПЛОХОЙ СОН И ОЖИРЕНИЕ
Исследование, проведенное учеными из Уппсальского университета, выявило два механизма метаболических реакций, ответственных за ожирение и негативное влияние на биологический обмен в тканях организма, которые запускались после недосыпания. Ученые уверены, что эти механизмы также ответственны и за развитие диабета II типа и деградацию мышц.
ПЛОХИЕ НОВОСТИ ДЛЯ “СОВ”
Некоторые ученые считают, что генетика в какой-то степени влияет на наши биологические часы. Несмотря на это, поздний сон может нанести непоправимый вред здоровью того, кто предпочитает ложиться спать поздно. Новое исследование показало, что “совы” на 10% больше рискуют умереть раньше отмеренного им биологического срока, чем “жаворонки”.
НОЧЬ БЕЗ СНА КРАЙНЕ ОПАСНА
Исследователи из Колорадского университета в Боулдере изучали, как на протяжении 24 часов может меняться уровень белка в крови людей, в зависимости от того, в какое время они спят и едят. Результаты показали, что, когда испытуемые не спали всю ночь,
нарушался привычный белковый состав крови. Обычно такие показатели говорят о развитии в организме аутоиммунных заболеваний или бактериальной инфекции.
НЕДОСТАТОК СНА УСИЛИВАЕТ БОЛЬ
Около 60% пациентов, страдающих хронической болью, часто испытывают проблемы со сном. Эта связь, возможно, не удивительна, так как если человеку больно, несомненно, ему трудно уснуть. Но что, если потеря сна повышает болевую чувствительность? Исследование, проведенное при помощи магнитно-резонансной томографии (МРТ), показало, что у людей, страдающих недостатком сна, мозговые зоны, отвечающие за обработку болевых сигналов, становятся более чувствительными к боли, а также подавляется обезболивающая система мозга.
Данный материал является переводом статьи «Revolutions: The science of sleep«, взятой с сайта newatlas.com. На сайте вы можете найти все ссылки на исследования.
Читайте нас в соцсетях: Twitter, Facebook, Telegram
Смотрите нас на youtube. Следите за всем новым и интересным из мира науки на нашей страничке в Google Новости, читайте в Яндекс Дзен наши материалы, не опубликованные на сайте
Нашли ошибку? Пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Осознанные сновидения: психофизиология и феноменология
Научные исследования сна
Сон – явление человеческой жизни, постоянно притягивающее внимание писателей, философов, мистиков, художников, ученых. По-настоящему глубокие, основанные на объективных методах научных исследований труды о сне стали появляться только в XX веке. Это не означает, что сама проблема взаимодействия между сном, сновидениями и дневной жизнью человека не интересовала ученых раньше. Достаточно вспомнить труды З. Фрейда и К. Г. Юнга, работы А. Адлера. Однако едва ли не фантастический размах эта деятельность приобрела уже в современную эпоху.
Несколько особняком стоят исследования Хейден института, который специализируется на духовной (в религиозно-мистическом смысле) стороне сновидений, используя юнгианский подход.
Пожалуй, все направления изучения сна и сновидений в исторической перспективе можно связать с двумя основными тенденциями: «анализ содержания» и «анализ формы» (в исследованиях последних лет появляется мысль о сближении этих направлений). Анализом содержания занимались философы и религиозные мистики, в этом же русле развивалась теория З. Фрейда. Анализ формы, по мнению Дж. Аллана Хобсона – основная парадигма современной науки о сне, предполагающая изучение не столько сюжетов и образов, сколько самого механизма их возникновения, взаимодействие мозга и сознания (если допустим именно этот термин, так как Хобсон имеет в виду интегративное взаимодействие, взаимодействие внутри того целого, которое они образуют как единая система) [5].
Введем некоторые необходимые понятия:
Сон. Сон можно определить как необходимое для восстановления функций, обработки информации эмоциональной памятью и пр. генетически обусловленное физиологическое состояние живого организма, в целом характеризующееся уменьшением активности мозга и изменением ее характера по сравнению с бодрствованием. Эта активность не одинакова на протяжении сна, который представляет собой многократную смену различных по интенсивности и зонам активации периодов – фаз. Изучением особенностей сна, трактуемых как патологии сна, занимается сомнология.
Осознанные сновидения: объективная теория и субъективный опыт
Осознанным сновидением называют состояние сознания, возникающее в фазе быстрого сна, которое и субъективно воспринимается как сон, но сновидения в таком сне приобретают высокую степень образной и эмоциональной насыщенности, и – самое важное – сновидения управляются сновидцем, который осознает себя субъектом сновидения. Состояние осознанного сна может наступить спонтанно, но вполне может быть инициировано спящим в момент засыпания или прямо в состоянии сна. Разработаны методики погружения в осознанный сон, контроля за развитием сюжета сновидения и выхода из него. Опыт ОС на протяжении XX века описывался неоднократно, интерес к изучению этого феномена то затухал, то снова разгорался, и современная его активизация представляет собой примерно третий «цикл» дискуссий, размышлений и экспериментов в этой области.
Психофизиология осознанных сновидений
Для описания деятельности мозга в состоянии осознанного сновидения обратимся к статье «Осознанные сновидения: состояние сознания на границе между бодрствованием и неосознанным сном», авторы: У. Восс, Р. Хольцман, И. Туин,Дж. АлланХобсон. Статья опубликована в журнале «Сон» в 2009 году [8].
Исследование было проведено в Лаборатории сна неврологической клиники Франкфуртского университета. В результате проведенных экспериментов были получены объективные данные, подтверждающие, что деятельность мозга во время осознанных сновидений отличается и от состояния быстрого сна, и от состояния бодрствования. Было замечено, что физиологическая картина ОС физиологическая картина ОС ближе к картине бодрствования, чем к картине быстрого сна, для которого обычно и характерны сновидения. Особенно отчетливо различие в степени активности лобных и фронтолатеральных областей мозга, которые отвечают за ясность понимания, планирование и контроль. Однако эксперимент подтвердил, что состояние ОС не является какой-либо формой бодрствования, несмотря на сходство многих показателей, так как они существенно отличались от картины перехода испытуемых в реальное бодрствование.
Таким образом, субъективно осознаваемые появление саморефлексии и произвольный контроль в то время, как испытуемые продолжали спать, связаны с некоторым повышением активности лобных областей мозга. В статье используется идея «вторичного сознания», впервые, видимо, обозначенная Джеральдом Морисом Эдельманом, обратившим внимание на связь между содержанием сознания и особенностями распределения кортикальной активности. Вторичным сознанием авторами называются эффекты саморефлексии и волевого контроля, связанные с активацией обширных зон коры во время ОС, потенциированной повышением активности лобной области. Эта картина типична для состояния осознанного восприятия. Авторы статьи выдвигают гипотезу о существовании разных уровней сознания/осознанности. ОС показывают, что сегодня нельзя ограничиваться только различением состояний бодрствования, фаз медленного и быстрого сна, есть и другие состояния сознания, обусловленные еще не полностью исследованными возможностями мозга.
Научно-методологическая ценность ОС состоит в том, что лабораторные исследования вкупе с информацией о субъективном опыте сновидцев могут помочь раскрыть многие тайны сознания.
Проблемы теоретического объективного изучения ОС связаны в первую очередь с отсутствием фундаментальной теории самого сознания: сегодня нет авторитетного дискурса, который бы позволил не только описывать характер активности мозга в те или иные моменты работы сознания с учетом субъективного опыта сознающего индивида, но определил бы саму сущность феномена.
Феноменология осознанных сновидений
Осознанные сновидения привлекают чрезвычайно много людей, стремящихся к получению необычного опыта. Они создают удивительную возможность переживания ситуаций, недостижимых в реальной жизни по тем или иным причинам. При этом человек может оценивать свое поведение, управлять им. Состояние осознанного сновидения позволяет получить материал для самопознания и самоанализа. Психотерапевтический эффект осознанных сновидений основан на получении сновидцем нового опыта, который при определенных условиях может быть перенесен в реальную жизнь. Практика осознанных сновидений, в отличие от теории, насчитывает многие столетия. Каково современное состояние методологии осознания снов?
Идеи С. Лабержа и Г. Рейнгольда. Обучение осознанным сновидениям
Стивен Лаберж и Говард Рейнгольд в книге «Исследование мира осознанных сновидений» предлагают взглянуть на сон как на возможность сделать свою жизнь более яркой и полноценной, подробно разъясняя все перспективы, открывающиеся перед тем, кто обучится осознавать свои сны. Авторами предложена методика овладения искусством осознания снов. Человек проводит во сне значительную часть своей жизни, это та часть, которая остается за пределами его контроля. Физиологическая польза сна исследуется сегодня. Но в чем польза сновидений? Авторы книги настаивают на том, что сновидения помогут человеку, если они станут осознанными, а значит и управляемыми. Осознанный сон является вместилищем богатейшего опыта, новых переживаний. На своем опыте обладатели способности видеть осознанные сновидения утверждают, что такие сны дают им ни с чем несравнимое состояние радости, наслаждения. Они перестают быть жертвами «плохих» снов, так как могут влиять на содержание сна. Но способность осознавать свои сны приходит не сразу, а в процессе обучения.
Первым этапом этого обучения является развитие умения концентрировать дневное восприятие на визуальных образах, вкусовых, аудиальных и других ощущениях, запахах, эмоциях, мыслях. Управление сном маловероятно без развитого восприятия реального мира и понимания, что сознание человека, его «Я» не равно переживаемым человеком чувствам, представлениям. Этот опыт «дистанцирования» «Я» от впечатлений и чувств окажется бесценным, когда речь зайдет об управлении образами сна, которые так же, как и дневные впечатления, только следы реальности в сознании, но не само сознание и не сама реальность. Наше «Я» может отбирать их, изменять, управлять степенью их ценности для нашей жизни. Однако бодрствующее сознание ограничено тем, что следы эти оставляют объекты, существующие в реальном мире и обладающие относительной неизменностью. Во сне же образы и события, как правило, не имеют источника во вне. Их источник внутри нас – это наша память. Во сне, который гораздо более изменчив и динамичен, мы еще более свободны в своем влиянии: сновидение с легкостью, несвойственной реальному миру, откликликается на малейшие наши желания и чувства, а опыт, получаемый в результате этого влияния, запечатлевается с той же четкостью, что и опыт, получаемый в реальной жизни. Один из главных «подарков», которые получает сновидец, осознающий сон, – опыт переживания своих огромных возможностей, так необходимый многим из тех, кто сомневается в своих силах, в способности что-то изменить в собственной жизни.
Среди трудностей, связанных с состоянием осознанного сна, заметную роль играет необходимость осознать свое нахождение во сне, что не так-то просто сделать. Авторы названной книги предлагают несколько методик, позволяющих осознать себя в качестве сновидца. Они детально рассказывают, как установить контроль над сном и использовать сновидение для достижения своих целей: будь то стремление решить психологическую или иную жизненную проблему, увеличить свой творчески потенциал, избавиться от ночных кошмаров, улучшить качество жизни.
Михаил Радуга: Осознанное сновидение или состояние «фазы»
На специальном сайте М. Радуги раскрываются некоторые особенности физиологии сна и ОС, декларируется принципиальная установка на «полифонию» взглядов и интерпретаций, если речь идет о теоретическом объяснении явления: от эзотерических до психофизиологических и психоаналитических (что явно порождает синкретизм научных и ненаучных объяснительных моделей). Также предлагается несколько гипотез, разъясняющих известные библейские и иные сюжеты с позиции состояния «фазы» как феномена, имеющего материальную основу, что переносит их из религиозно-мистического смыслового поля в пространство рационалистического дискурса [10].
К сожалению, проблеме ОС в исследованиях ученых (от нейробиологов, физиологов, психологов до социологов и философов) уделяется недостаточное внимание. Это при том, что практики ОС популяризируются на фоне роста интереса к виртуальности как таковой, а это значит, что в отсутствие этических барьеров и глубоких знаний о природе феномена увеличивается число тех, кто стремится испытать новые ощущения «не вставая с дивана». Вряд ли «заклинание молчанием» будет эффективно. Не учитывается, видимо, и то, насколько важный материал для работы над проблемами сознания могут дать экспериментальные исследования ОС.
По мнению автора настоящей статьи, не снимается вопрос о вероятном взаимовлиянии между ОС и патологиями. Учитывая то, что уже известно о психофизиологии ОС, мы имеем дело с такой картиной активности мозга, которая несколько отличается и от бодрствования, и от БГД – фазы. Это в своем роде новое для индивида состояние (хотя оно, конечно, обусловлено естественной природой мозга и сознания). Нельзя не задуматься над вопросом о том, как ОС может повлиять на человека, уже имеющего какие-либо нетипичные проявления мозговой активности (что встречается при некоторых патопсихологических состояниях).
Терапевтическое действие осознанных сновидений
Едва ли не в каждой работе, посвященной осознанным сновидениям, мы найдем указания на возможность их терапевтического использования. В электронном научно-популярном журнале «Психология сегодня» приводится интервью с Б. Де Урсо (BeverlyD᷾Urso) [14], практикующей осознанные сновидения уже в течение многих лет (фактически с детства, когда частичное управление сновидением помогло героине интервью избавиться от кошмара [12]) и занимающейся теоретическими изысканиями в этой сфере.
Вслед за С. Лабержем Б. Де Урсо утверждает особую роль умения сосредотачивать внимание на деталях, замечать нюансы (что вполне согласуется с древними истоками ОС), потому что опыт дневного восприятия, запечатлевшись в памяти, воспроизводится в сновидениях. Его многократное повторение превращается в настоящую тренировку памяти и восприятия, отмечается, что опытные сновидцы гораздо более внимательны, более наблюдательны и способны в реальной жизни замечать и запоминать гораздо больше деталей.
Де Урсо приводит пример и сугубо терапевтического эффекта ОС, рассказывая о ситуации, когда у нее возникли проблемы с написанием научного труда. Это явление знакомо некоторым начинающим ученым: собран материал, есть идеи, но нет силы, которая заставила бы взять в руки ручку или сесть за компьютер и приступить к изложению. В одном из ОС героиня интервью смоделировала эту ситуацию, образны сна (независимо от ее воли) были эмоционально насыщены и вызывали страх (например, сидение стула имело отверстие, ведущее, как казалось, в самый ад; тело с трудом подчинялось управлению). Во сне ей все-таки удалось преодолеть свой страх, сесть за компьютер и … в этот момент она провалилась вниз. Вскоре в реальной жизни она смогла вернуться к работе над диссертацией и завершила исследование. Как утверждает Де Урсо, подобных проблем у нее больше никогда не было.
По словам доктора медицины Э. Хартмана, «Изменения происходят, потому что сны создают новую реальность, остающуюся в памяти, а это создает новые связи, обеспечивает новое понимание мира, которое позволяет нам находить абсолютно новые решения» [11]. Иначе – пережитый в осознанном сне опыт воспринимается сознанием как реальный опыт, который оно использует, подобно любому пережитому нами в реальности событию. На этом феномене основан психотерапевтический эффект осознанного сновидения. Данная идея косвенно подтверждается последними исследованиями в области эмоциональной памяти. Во сне происходит закрепление эмоциональной картины какой-либо ситуации в когнитивных структурах. В приведенном примере это – преодоленный страх, за которым не последовало никакого, подтверждающего его обоснованность события. Сформировался разрыв между негативной эмоцией и действием, который был успешно закреплен в эмоциональной памяти даже без проигрывания этой ситуации в бодрствующем состоянии. Отметим, что формирование эмоциональной памяти усиливается именно в фазе быстрого сна, который является почвой для ОС. Стикголд, Хобсон, Фосс называют это состояние «Офф-лайн конструированием памяти» [9].
Есть факты, подтверждающие, что изменения могут произойти, независимо от того, был ли сон действительно осознанным. В пользу этого свидетельствует следующий пример, приведенный «Dreams That Change Our Lives»: однажды преподавателю, когда-то бывшему экспертом в некой области, но долго не обращавшемуся к ней и со временем потерявшему уверенность в своих способностях настолько, что он собирался отказаться от выгодного предложения, связанного с прежними навыками, приснился сон, о котором он рассказал следующее:
«Во сне я шел по пустыне и вдруг увидел старый проржавевший автомобиль, в котором сидел человек. Человек этот показался мне мертвым. Но мой компаньон, лица которого я не видел, потому что он шел позади меня, сказал: «Он только спит, подойди и прикоснись к нему». Я возражал, но, в конце концов, все-таки уступил настояниям голоса, подошел и прикоснулся к сидящему в машине мужчине. В тот же момент он ожил, а его полуразвалившийся автомобиль стал совершенно новым».
Проснувшись, преподаватель передумал отказываться и принял предложение. Только спустя значительное время он понял, что сон был метафорическим ответом на его сомнения, он помог изменить герою рассказанной истории отношение к своему профессионализму, подсказал, что нужно «оживить» его своим «прикосновением», не бояться контакта с тем, что, казалось, принадлежит уже только прошлому.
Литература:
Автор: Лазаренко Любовь
канд. филол. наук, преподаватель
Наука сна: часть 1
В этом посте я поделюсь информацией о своём предмете обожания. О том, чем я могу заниматься в любое время, в любом месте и в любом количестве. О том, что я предпочла бы бриллиантам и ресторанам из списка Мишлен. Н-+да, конец этой шутки был бы более смешным, если бы заголовок не раскрыл подробности того, что я буду рассказывать о сне. Ну да ладно.
Сон, насколько необходимый, настолько и загадочный, до сих пор ставит учёных в тупик – а они исследуют его уже десятилетия (а спят люди уже многие тысячи лет). Что конкретно происходит во сне? Зачем мы спим? Можно ли перестать спать? Что тогда случится? Заинтересовались? Тогда читайте дальше, и вы узнаете, насколько близко мы подошли к ответам на эти вопросы.
1. Теоретические основы: что и как устроено в области дрёмы
Все слышали про фазу быстрого сна (REM-фазу): либо из-за её связи со снами, либо из-за её важности для человека, либо просто потому, что вам понравилась песня «Losing My Religion». Но сон – это нечто большее: он содержит ещё три других фазы с разными характеристиками и функциями (и с разными вероятностями того, что вы рассердитесь, когда вас разбудят на этом этапе).
1-я фаза сна, N1 – фаза дремоты, в которой вы переключаетесь между бодрствованием и сном. Ваши мускулы ещё не до конца расслаблены и вы можете испытать ощущение падения – внезапное сокращение мускулов, миоклонический рывок (некоторые учёные предположили, что оно может проистекать из мозга наших предков-приматов, и путать расслабление мускулов с падением с дерева). Кроме того, происходит изменение мозговых волн, синхронных электрических импульсов, появляющихся из-за общения друг с другом огромного количества нейронов (см. рис. 1 для визуализации всех возможных мозговых волн). В состоянии бодрствования ваш мозг выдаёт множество волн, называющихся бета и гамма. Они достаточно резко дёргаются и имеют высокую частоту, и либо связаны с концентрацией (бета), либо, как считается, играют роль в создании сознания (гамма). В этой, первой фазе сна, ваш мозг начинает выдавать вместо бета и гамма-волн более медленные и синхронные альфа-волны (их связывают с расслаблением и умиротворением), и даже ещё более медленные тета-волны (их связывают с глубоким расслаблением и дремотой) – то есть, замедляется. Эта фаза длится от 1 до 10 минут.
Рис. 1: краткое введение в волны, появляющиеся у вас в голове
2-я фаза сна, N2. В этой фазе ваше сознание уже отключилось. Пульс и дыхание замедляются, температура уменьшается, вы готовитесь к тому, чтобы войти в глубокий сон, тета-волны всё ещё ярко выражены. Эта фаза вместе с предыдущей составляет то, что называют «неглубоким сном». Большую часть ночи (порядка 45%) мы проводим в этой фазе. Из неглубокого сна просыпаться лучше всего, вы будете чувствовать себя не разбитым или дезориентированным, а освежившимся и готовым к новому дню.
3-я фаза сна, N3. Вот тут всё серьёзно: это фаза глубокого сна. Её также называют фазой медленных волн, поскольку – как вы догадались – мозговые волны замедляются и становятся крупнее. Теперь правят бал дельта-волны, самые медленные из всех, на которые способен ваш мозг. Вы не реагируете на окружающие звуки, вам сложно проснуться, и ваши мускулы полностью расслаблены. Эта фаза сна называется восстановительной, поскольку ваши ткани восстанавливаются, энергия возобновляется, почки очищают кровь – ну, вы поняли. Если вы проснётесь во время глубокого сна, то окажетесь в таком состоянии (научно доказанный факт):
REM-фаза + сонный паралич: сны, наверно, самые интересные особенности сна, в основном приходят на этом этапе, и бывают яркими и сложными. Определяющее свойство – случайное и быстрое движение глаз из стороны в сторону. Назначение этих движений пока ещё не полностью понятно (а что в нейробиологии полностью понятно?), среди теорий – сканирование тех сцен, что мы видим во сне, а также формирование памяти (поговорим об этих функциях сна позже). Ваше кровяное давление и дыхание поднимаются почти до уровня бодрствования, этот же уровень напоминают и мозговые волны – присутствует даже большое количество бета-волн! Из-за всех этих странностей REM-фаза заслужила название «парадоксального сна». Страшновато, но стоит знать, что ваши мускулы в этот момент полностью парализованы – нейротрансмиттеры GABA и глицин предотвращают поступление мозговых сигналов к мускулам и защищают вас от того, чтобы вы реагировали на сон и, возможно, навредили бы себе. Получается, что, по сути, вы просто лежите полностью парализованным, пока ваши глаза неконтролируемо мечутся туда и сюда. Прелестно. Учёные считают, что когда переход к REM-фазе и выход из неё не проходят гладко, это может привести к сонному параличу – пугающему состоянию, когда к вам вернулось сознание, но вы ещё не можете двигаться. В этом промежуточном состоянии между бодрствованием и яркими снами люди часто рассказывают о том, как видят всякие кошмары, которые обычно можно разделить на такие категории, как инкубы (человек ощущает давление на грудь и испытывает трудности с дыханием, и может воспринимать это так, что у него на груди сидит некий демон), незваные гости (человек ощущает нежелательное присутствие некоего страшного существа) и ощущение выхода из тела. Это объясняет множество рассказов о паранормальных явлениях и похищениях инопланетянами (прости, агент Малдер!) Примерно 7,6% от всех людей страдает сонным параличом, причём среди студентов эта доля довольно сильно увеличена, до 28%.
В течение средней ночи человек обычно проходит несколько циклов сна (каждый из которых длится около 90 минут), причём ближе к утру REM-фазы учащаются.
Краткий обзор происходящего ночью. Можно видеть, что в начале ночи преобладает фаза медленных волн, а во второй половине периода сна начинает преобладать REM-фаза.
2. Как мозг засыпает?
Невозможно определить точный момент засыпания. В один момент вы всё ещё раздумываете над тем тупым поступком, что сделали пять лет назад, а в другой вы уже скользите по направлению ко второй фазе сна. Так что происходит в мозге во время засыпания?
В глубине вашего мозга есть такая крохотная штучка, как супрахиазматическое ядро (СХЯ), управляющая нашим 24-часовым циклом сон-бодрствование. Оно получает напрямую от глаз информацию о количестве света в том месте, где вы находитесь. Оно использует эту информацию для обнуления ваших внутренних часов с целью соответствия нормальному циклу день-ночь. Внутренние часы соответственно регулируют множество функций тела – температуру, выход гормонов, и то, что интересует нас сейчас – сон и бодрствование. Интересно, что даже при полном отсутствии света наши внутренние часы работают примерно с 24-часовым ритмом. Было обнаружено, что это возможно благодаря циклической активности определённых генов (сообразно названных «часовыми генами»). Эти гены выдают разные уровни различных «часовых белков» в зависимости от времени дня – а эти белки уже регулируют дневные ритмы (температуру тела, выработку мелатонина, концентрацию внимания и т.п.)
СХЯ сложным образом связано с – приготовьтесь к очередному длинному названию — вентролатеральным ядром зрительного бугра (ВЛЯ) – структурой, остающейся активной во время сна. Считается, что эти связи активируют ВЛЯ и способствуют началу сна – поскольку во время активации нейронов ВЛЯ они выпускают тормозящие химические вещества (GABA и галанин), которые в свою очередь подавляют нашу пробуждающую систему. Вот так, через длинную цепь инстанций, выключатель поворачивается и ваше бодрствующее состояния медленно нисходит до нуля. Нейроны ВЛЯ также могут быть активированы химикатом под названием аденозин. Аденозин постепенно накапливается в течение дня в результате распада гликогена, хранящего энергию в теле, и после того, как его наберётся достаточно, он начинает повышать усталость и подталкивать вас к отдыху. Это называется гомеостатической регуляцией, во время которой мозг пытается балансировать усталость отдыхом.
Краткий обзор цепочки инстанций
Ещё одно химическое соединение, имеющее отношение к сну, можно найти в качестве БАДа в супермаркете [в США / прим. перев.]: мелатонин. Он производится шишковидным телом, и его производство, как и множества других веществ, регулируется циркадными ритмами. Когда солнце садится, СХЯ даёт шишковидному телу команду начать производство мелатонина (чьё наличие в организме в течение дня едва прослеживается), он попадает в кровоток и вызывает сон. Недавно учёные предупреждали нас о вреде использования смартфонов, телевизоров и других излучающих свет устройств перед сном, поскольку они нарушают наши уровни мелатонина. В свете электронных устройств концентрация голубого компонента гораздо сильнее, чем в естественном, и этот предательский голубой свет подавляет выработку мелатонина сильнее, чем свет любой другой частоты. Он сбивает с толку цикл сон-бодрствование и может привести к ухудшению качества и количества сна, поскольку мозг начинает путаться с тем, какое сейчас время суток. Поэтому сделайте себе одолжение и почитайте перед сном книжку. Или займитесь медитацией. Или сексом. Чем угодно, без голубого света.
Сравнение пониженной выработки мелатонина из-за яркого света (кружки) и повышенной выработки при ношении очков, блокирующих голубой свет (белые треугольники), а также нормальной выработки мелатонина при тусклом свете (чёрные треугольники)
3. Почему мы спим, и чем важен сон?
Очень хороший вопрос. К сожалению, определённого ответа на него нет. Как сказал Уильям Демент, основатель Стэнфордского центра исследований сна: «Насколько я знаю, единственная очень, очень веская причина, по которой нам нужно спать, заключается в том, что мы становимся сонными». Поэтому давайте просто посмотрим на то, что нам уже известно (кроме этой крупицы мудрости).
Память
О существовании романтических отношений между сном и консолидацией памяти (то есть, её стабилизацией) учёные подозревали давно, и в последние десятилетия, если не столетия, было проведено множество исследований, подкрепивших это мнение (но ни одно из них не было полностью убедительным). Есть различие между двумя типами памяти: декларативной (об информации, основанной на фактах, отвечающей на вопрос «что?») и процедурной (отвечающей на вопрос «как?», например, мускульная память об управлении велосипедом или игре на гитаре). Было бы очень удобно, если бы у нас было чёткое различие вроде «сон с медленными волнами отвечает за это, а REM-фаза отвечает за то», но, к сожалению, в реальности всё перемешано.
Обычно сон помогает работе памяти: люди, спавшие после того, как что-то выучат, обычно вспоминают новую информацию лучше, чем те, кто не спал после обучения. Изучение списков слов, сложных движений пальцами или даже распутывание сложных спрятанных закономерностей – всё это выигрывало от наличия сна после процесса обучения.
Есть теории, что сон с медленными волнами (СМВ), преобладающий в первую часть ночи, особенно помогает консолидировать декларативную память. Считается, что стабилизация новоприобретённых воспоминаний происходит через их реактивацию в гиппокампе, нашем центре памяти, во время сна. «Заново проигрывая» воспоминания, мозг стабилизирует их следы, благодаря чему вероятность их утери уменьшается. В одном исследовании обнаружили, что если изучить что-то новое, вдыхая запах розы, а затем этот запах подать спящему во время СМВ, активность его гиппокампа увеличивается, а память на следующий день закрепляется сильнее. Так что:
REM-фазу, с другой стороны, связали с процедурной памятью, чья консолидация не зависит от гиппокампа (а больше зависит от повторения команд на движение в частях мозга, занятых управлением мускулами – мозжечке, базальных ганглиях и моторной коре). По поводу точных механизмов консолидации такого типа памяти пока мало что известно, поэтому этот параграф будет коротким. Однако, существуют исследования, не согласные с таким чётким разделением (научно говоря, возражающие гипотезе дуального процесса). К примеру, было показано, что СМВ-сон может помочь консолидировать двигательную (= процедурную) память, а REM-фаза играет определённую роль в стабилизации воспоминаний о событиях и фактах. Судя по всему, не такое уж и чёткое разделение обязанностей. Это говорит о том, что обе фазы важны для обоих типов памяти (такая теория называется «последовательной гипотезой»): они не соревнуются друг с другом, а дополняют друг друга. Просто так получается, что одна фаза (СМВ) может вносить больший вклад в один тип памяти (декларативный), и наоборот.
Но на этом, конечно, история не заканчивается. Есть – внезапно! – ещё одна теория, пытающаяся описать консолидацию памяти. Она называется «синаптическим гомеостазом» и, по сути, утверждает, что в то время, когда вы бодрствуете и приобретаете новые воспоминания и опыт, связи между клетками вашего мозга (синапсы) усиливаются (и создаются новые), и что когда вы спите, мозг пытается низвести это огромное дневное увеличение до разумного уровня, устранив ненужные синапсы. Так что, можно сказать, что мы спим, чтобы забыть – и поднять уровень сигнала над уровнем шума, начав новый день освежёнными и готовыми к новому обучению. Ненужные связи и случайные воспоминания удаляются, а важные усиливаются через повторение. Недавнее исследование нашло прямое визуальное доказательство этой гипотезы: исследователи, использовав микроскопию высокого разрешения, сначала определили размеры и форму 6920 синапсов, а потом показали, что после нескольких часов сна 80% синапсов уменьшились примерно на 18%.
Крупные синапсы бодрствующей мыши и сжавшиеся синапсы немного поспавшей мыши.
Конечно же, правильного ответа не существует – истина находится где-то посередине, и все эти теории объясняют лишь часть происходящего. Но теперь вы подумаете дважды перед тем, как решить учиться всю ночь перед экзаменом; напрягаясь и закидываясь энергетиком, вы не заставите мозг запомнить информацию лучше – но это могут сделать несколько часов сна.
Ведение домашнего хозяйства
Ещё одна предполагаемая функция сна — ведение домашнего хозяйства. Пока вы спите, мозг натягивает форму уборщика и отправляется на очистку всего накопившегося там во время дневных размышлений мусора. В нескольких исследованиях на мышах исследователи обнаружили систему, устраняющую отходы работы мозга из него во время сна. За это отвечает мозговой аналог лимфатической системы, сеть крохотных канальцев, вымывающих побочные отходы при помощи спинномозговой жидкости. Учёные назвали его «глимфатической системой», потому что она работает, как лимфатическая система, но при помощи вспомогательных клеток мозга, глий. Когда мыши заснули, эта система включилась на полную катушку (во время бодрствования её активность составляет всего 5% от потока во сне!) и клетки мозга даже немного сжались в размерах, чтобы место вокруг них легче было очищать. Удаляемые побочные продукты деятельности включают в себя такие белки, как бета-амилоиды – злодеев, стоящих за болезнью Альцгеймера (во время сна их в два раза быстрее вымывает, чем во время бодрствования!) – и другие вещества, связанные с нейродегеративными заболеваниями. Так что если вдруг захотите всю ночь проработать, задумайтесь обо всех этих токсинах, накапливающихся в вашем мозге, и вместо ночи работы поспите хотя бы пару часиков.
В общем, хотя пока ещё не полностью понятно, почему мы проводим треть нашей жизни во сне, у нас уже есть довольно неплохие ориентиры.
Во второй части статьи я раскрою удивительную информацию о снах, о том, что может нарушить сон, и дам немного советов по поводу оптимальной организации сна. Не переключайтесь.