Что отвечает за сны

Как устроен механизм сна — и что в нем может сломаться?

Разбираемся, из каких слагаемых состоит здоровый сон

Список снотворных препаратов, которые можно купить в аптеке по рецепту, длинный: барбитураты, бензодиазепины, Z-гипнотики — и это только названия групп лекарств. Но лучшим лечением проблем со сном все еще остаются гигиена сна и когнитивно-поведенческая терапия бессонницы. Снотворное помогает уснуть, но не выспаться. Состояние мозга после приема таблеток не похоже на естественный сон, а бессонница усиливается, а не исчезает. Почему снотворное не работает? Чтобы понять это, нужно сначала разобраться, как работает сон. Тогда сразу станет понятно, и откуда берутся проблемы со сном, и как на них правильно воздействовать.

Проблема в том, что ученые до сих пор не разобрались в механизме сна и даже не могут выделить один главный «центр сна». Чтобы мы могли уснуть, пожить в мире грез и проснуться, в организме 24/7 работает сложная система. Одни ее механизмы действуют параллельно друг другу, другие — связаны теснее и функционируют по цепочке. Представьте фабрику: в одном цехе занимаются белками циркадного ритма, в другом — синтезируют из серотонина мелатонин, в третьем — охлаждают и прогревают тело, в четвертом — активируют или успокаивают нервную систему. Случись в одном отделе забастовка или поломайся оборудование, конечный продукт (сон) станет неправильным. Кособоким или поломанным. Речь не только про проблему с засыпанием: это и про ночные пробуждения, и про дневную сонливость, и про сон, который не приносит отдыха, — то есть и про количество, и про качество сна одновременно.

Отдел медленного и быстрого сна

Кажется, что у нашего организма есть два главных состояния: сон и бодрствование. На самом деле это не так. В этом месте сомнологи часто ссылаются на древнеиндийские трактаты Упанишады, и это правда захватывающая история.

В Упанишадах сказано, что есть бодрствование, когда человек осознает окружающий мир, дрема со сновидениями, где он из увиденного в бодрствовании формирует новый мир, и сон, в котором мы освобождаемся от желаний, тревог уз тела, сливаемся с Брахманом и испытываем блаженство. Эти три формы сознания соединяются в форме сверхсознательного подлинного Я — но его ученые, увы, не нашли. Зато доказали, что мы действительно переживаем первые три состояния как в Упанишадах: бодрствование, глубокий медленноволновой сон (Non-REM-сон, тот, который более всего похож на стандартное представление о сне как об отдыхе организма) и быстрый сон (БДГ-сон, REM-сон, в котором наш мозг работает совсем особенным образом).

Зачем такие сложности? Никто точно не знает. Красивое объяснение смен фаз сна дает британский нейробиолог, профессор Калифорнийского университета в Беркли и автор книги «Зачем мы спим. Новая наука о сне и сновидениях» Мэттью Уолкер: сон — это генеральная уборка в мозге. Лишние воспоминания удаляются, актуальные — проигрываются заново и переносятся из краткосрочной памяти в долгосрочную. Во время медленного сна мозг определяет мусор — ненужные нейронные связи — и удаляет их. Во время быстрого сна мы рефлексируем и укрепляем нейронные связи — возможно, потому и видим сновидения.

Важно, чтобы в нашем сне присутствовали обе фазы. Недостаток быстрого сна делает нас менее способными различать чужие эмоции и регулировать свои — то есть снижает эмоциональный IQ. Интересно, что у детей с аутизмом быстрого сна меньше, чем у детей без этого расстройства (хотя о причинно-следственной связи говорить рано). Избирательное лишение крысят в экспериментах быстрого сна искажало процесс формирования синапсов между нейронами в нервной системе и делало их во взрослом возрасте замкнутыми и депрессивными.

Похожие исследования с депривацией глубокого сна замедлили развитие мозга крысят и сделали их менее социально активными. Что касается сна взрослых людей, то он и без вмешательства ученых неэффективен: к 40 годам человек теряет 60–70% глубокого сна, к 70 годам — 80–90%. Эти цифры не безобидны: вместе с глубоким сном мы теряем способность обучаться и помнить, а еще копим токсичный амилоидный протеин в мозге и из-за этого рискуем заболеть Альцгеймером.

Чтобы испытать влияние депривации той или иной фазы сна, не обязательно ждать до 70 лет. В первой половине ночи мы переживаем медленный сон с короткими промежутками быстрого, во второй — быстрого с вкраплениями медленного. Уснув в полночь и проспав шесть часов вместо положенных восьми, мы теряем не 25% сна, а 60–90% быстрого сна. А уснув в два часа ночи и проснувшись в восемь утра — какую-то долю медленного сна. Быстрый сон также блокируют алкоголь, многие антидепрессанты и — снотворное. Но об этом позднее.

Отдел биоритмов

Каждая наша клетка подчинена биологическим часам, которые регулируют циркадные ритмы. Те адаптируют организм к разным этапам дня. Это не только переключение из режима «сон» на «бодрствование», но и все, что происходит с организмом в течение дня: температура, давление и пульс, как быстро протекает метаболизм и даже хочется есть или нет.

Стоит держать в уме, что вообще-то в биологическом дне человека не 24 часа, а примерно 24 часа: в среднем 24 часа 15 минут. (В среднем — потому что период циркадного ритма отличается от человека к человеку. Так что и с партнером, и с котом мы живем по разному времени, даже если спим в одной постели.) «Внутренние часы» спешат, и мы неизбежно переживаем мини-джетлаг. Каждый день.

Цех супрахиазматического ядра

Над пересечением зрительных нервов в самом центре нашего мозга, в передней доле гипоталамуса, есть небольшой, но важный участок — супрахиазматическое ядро. Все 20 000 его нейронов ежесекундно анализируют световые сигналы и подводят «биологические часы». Даже слепота не мешает супрахиазматическому ядру понимать, день сейчас, вечер или ночь: свет распознают особые нейроны в структуре сетчатки глаза, светочувствительные ганглионарные клетки (pRGC). Полная и частичная слепота чаще всего вызвана повреждением других фоторецепторов глаза, палочек и колбочек, а светочувствительные ганглионарные клетки не затрагивает — поэтому, если глаза на месте, организм знает, день сейчас или вечер.

Цех мелатонина

Сигнал о свете или его отсутствии идет от нейронов супрахиазматического ядра через гипоталамус и спинной мозг в верхний шейный ганглий и эпифиз или шишковидную железу (интересно, что в аюрведе ее называют «чакрой третьего глаза»). Эпифиз синтезирует всем знакомый нейромедиатор серотонин — а после сигнала от верхнего шейного ганглия превращает его в «гормон сна» мелатонин (тот самый, который покупаешь в аптеке без рецепта — только естественный).

Мелатонин не создает состояние сна, а только говорит организму: «Сейчас самое время для этого полезного действия!» Его концентрация плавно возрастает в сумерки, достигает максимума около четырех-пяти утра по местному солнечному времени (около 05:00–06:30 в Москве) — после чего медленно снижается. С рассветом, который дает эпифизу сигнал перекрыть кран с мелатонином, мы просыпаемся.

Достаточно небольшого светящегося предмета мощностью от 8 люксов, чтобы сбить с толку наше супрахиазматическое ядро и задержать синтез мелатонина. Для сравнения: самая скромная лампа накаливания мощностью в 20 Вт или светодиодная в 3 Вт производит 250 люксов.

Цех «циркадных» белков

«Циркадный» ген, period, кодирует белок PER — тот накапливается ночью, разлагается в течение дня и определяет, чувствуем мы себя бодрыми или уставшими. PER-белку помогают два вспомогательных белка, TIM (кодируется геном timeless) и DBT (кодируется геном doubletime). TIM стимулирует накопление PER в организме, DBT — наоборот, блокирует это накопление. Из-за этой взаимной работы или, даже можно сказать, постоянной борьбы TIM и DBT уровень PER в течение суток нестабилен и колеблется — в соответствии с циркадными ритмами. Мутации в PER приводят к проблемам со сном.

Вообще, сегодня известно даже не три «часовых» гена, а 14, и «циркадных» белков тоже больше. Например, белок CRY активируется при освещении и влияет на TIM, TIM — на PER. Взаимодействие этих и подобных им белков формирует наш хронотип — образ жизни в биологические сутки согласно индивидуальному циркадному ритму.

Представьте шкалу с двумя полюсами: на одном конце — «жаворонки», которые рано ложатся и рано встают, на другом — «совы». Большинство людей находятся не на полюсах, а где-то между ними — таких «середнячков» от 60 до 80%. Исследовав это пространство «между», хронобиологи выделили семь хронотипов. (Выяснить свой можно с помощью опросника Munich Chronotype Questionnaire (MCTQ).)

Так что «отдел биоритмов» работает по такой схеме:

Циркадные белки задают общий ритм, то есть хронотип → света нет → светочувствительные ганглионарные клетки успокоились и больше не передают нервные импульсы → супрахиазматическое ядро успокоилось → эпифиз увеличивает секрецию мелатонина → пора спать.

Проблемы со сном, которые возникают в «отделе биоритмов», коррелируют с самыми разными болезнями: депрессией и БАР, диабетом, непереносимостью глюкозы и даже раком. Международное агентство по исследованию рака при ВОЗ уже назвало работу в ночную смену «вероятно канцерогенной». При этом «ночная смена» — просто удобное определение. На самом деле это про всех, кто так или иначе вынужден бодрствовать во время, которое его внутренние часы считают ночью (например, вставать в 6 утра, если вы «сова»), или часто пересекает часовые пояса.

«Циркадные» нарушения сна называют расстройствами циркадного ритма сна (circadian rhythm sleep disorders, CRSD), но диагностировать их сложно. Например, синдром задержки сна (delayed sleep phase syndrome/delayed sleep phase disorder): человек засыпает под утро и чувствует себя уставшим просто потому, что ему пришлось подняться слишком рано по его биологическим часам. Этот синдром связан с генетической мутацией и не мешает жить, если спать, допустим, с 4 до 13 часов. Не-специалист, да и специалист тоже, может перепутать синдром задержки сна с бессонницей.

Отдел торможения и активации

По-настоящему сон рождают нейромедиаторы, тормозящие или активирующие центральную нервную систему. Если «тормозных» медиаторов мало или «активирующих» много, мы долго ворочаемся в постели без сна — даже если не перелетали в другой часовой пояс, вовремя отложили гаджеты и с биоритмами тоже все в порядке.

За процессы активации и торможения отвечают два конкурирующих блока внутри вегетативной нервной системы. Первый блок, симпатическая нервная система, мобилизует организм: заставляет сердце биться чаще, ускоряет метаболизм, расширяет зрачки. Похоже на состояние «бей или беги», верно? Не зря. Стресс — именно тот элемент, который активирует симпатическую нервную систему. Второй блок, парасимпатическая нервная система, готовит нас к отдыху.

Цех норадреналина

Когда сигнал об отсутствии света идет в «цех мелатонина», он проходит через верхний шейный ганглий. Тот не только подает сигнал эпифизу, что пора нажать на кнопку «мелатонин», но и уменьшает синтез нейромедиатора норадреналина. Норадреналин вырабатывается в ответ на стресс вместе с адреналином и кортизолом, что тормозит центры сна и активизирует центральную нервную систему. Это главный медиатор симпатической нервной системы, и поэтому после ссор или накануне важного дня так сложно забыться: все дело в лишней дозе норадреналина.

Цех таламуса

Когда мы забываемся естественным и здоровым сном, а точнее — его глубокой медленноволновой фазой, то не слышим шума машин за окном, не осознаем, холодно или жарко в комнате, и не чувствуем, что легли на руку и отдавили ее. Сигналы сенсорной системы блокируются таламусом — зрительным бугром в центре мозга. Он не пропускает сигналы в кору головного мозга и не дает ей осознанно воспринять их. Грубо говоря, вы слышите — но не слушаете, смотрите — но не видите. Кора головного мозга отдыхает и не концентрируется на мелочах.

Если таламус вышел из строя и его «сенсорные ворота» ночью не закрываются, сон не приходит. Так получается при фатальной семейной бессоннице (FFI, Fatal familial insomnia) — редкой генетической болезни, при которой мутация одного гена превращает нормальные белковые молекулы в инфекционные прионы. В результате атаки прионов на таламусе появляются амилоидные бляшки, он перестает блокировать сенсорные ощущения, больной не может уснуть — и со временем умирает.

Цех орексина

Цех аденозина

Пока мы бодрствуем и расходуем энергию, вспомогательные клетки нейронов головного мозга, астроциты, выделяют аденозин. Каждую секунду не-сна концентрация аденозина растет, пока мы не чувствуем sleep pressure (давление сна): веки слипаются, а челюсть неудержимо рвется зевнуть. Кофеин блокирует чувствительные к аденозину рецепторы, то есть чувство усталости — но не саму усталость и потребность во сне.

Пик концентрации аденозина, после которого мы отключаемся (если только не выпили кофе), наступает через 16–20 часов после пробуждения — то есть, проснувшись в 8 часов утра, вы почувствуете сонливость около полуночи. Пока мы спим, концентрация аденозина падает до минимального уровня. Чтобы организм разобрался с усталостью прошедшего дня и был готов уставать снова, нужно примерно 8 часов сна — то есть уснув в полночь, к 8 утра мы расправились с аденозином и готовы бодрствовать.

Цех ацетилхолина

В нервных окончаниях парасимпатической нервной системы образуется ацетилхолин — медиатор, который снижает уровень возбуждения, когда пора отдохнуть, или, наоборот, тормошит мозг, если тот слишком вялый. Поэтому его воздействие на организм называют нормализующим. Во время глубокого сна концентрация ацетилхолина падает на 50%, в быстром сне — увеличивается до значения вдвое большего, чем при бодрствовании.

Взаимодействие ацетилхолина с другими «цехами» сна выглядит как-то так:

Накапливается аденозин → снижается уровень ацетилхолина → мы засыпаем и погружаемся в глубокий сон.

Во время сна выделяется ацетилхолин → из глубокого сна мы переходим в быстрый.

Выделяется ацетилхолин + выделяется орексин → мы просыпаемся и бодрствуем.

У пациентов с болезнью Альцгеймера концентрация ацетилхолина всегда снижена — поэтому, считают ученые, именно ацетилхолин через сон помогает нам запомнить что-то новое.

Цех ГАМК

Отростки ацетилхолиновых нейронов дотягиваются до гиппокампа и в нем уже сообщают другим нейромедиаторам, что пора бы уже работать или, наоборот, отдохнуть. Так они действуют на гамма-аминомасляную кислоту, нейромедиатор ГАМК — самый важный элемент сна с точки зрения фармакологии: именно его активизируют большинство снотворных.

Когда ГАМК соединяется с соответствующим рецептором в нервной клетке, в клетку проникают отрицательно заряженные ионы хлора. За счет этого клетка «тормозится». ГАМК постоянно гасит действие глутамата и других возбуждающих медиаторов — для 40% клеток нашего организма, так что ее значение огромно. Это происходит не только во сне, но и когда, к примеру, нам нужно сконцентрироваться: нейроны мозга выделяют ГАМК, те тормозят центральную нервную систему, и мы сосредотачиваемся на главном.

Когда ГАМК недостаточно, чтобы затормозить наши движения и эмоции, появляются тревожность и бессонница. С нехваткой ГАМК связаны и синдром дефицита внимания (СДВГ), когда ребенку или взрослому тяжело усидеть на одном месте, и эпилепсия, когда единичная зона мозга перевозбуждается и инициирует эпилептический припадок.

Резюме

Итак, механизм сна — это фабрика. Вместе работа трех отделов — «отдела медленного и быстрого сна», «отдела биоритмов» и «отдела торможения и активации» — превращает наш сон в настоящее предприятие, в котором от работы одного отдела зависят все остальные. Первый отдел отвечает за то, чтобы ночью мы проходили две фазы сна — медленного и быстрого. Второй подстраивает организм под время суток: напоминает, когда нужно уснуть, а когда — проснуться. Третий отдел включает механизмы торможения центральной нервной системы, когда мы устали, и, наоборот, активирует нервную систему, когда мы отдохнули. Или когда испытали стресс — потому-то после нервного дня так тяжело уснуть.

Источник

Факторы, которые влияют на сон человека

Сон – это физиологическое состояние, которое повторяется регулярно, каждый день. Он помогает организму отдохнуть, набраться сил, восстановить иммунитет. Для поддержания здоровья человек должен в среднем спать 8 часов в сутки.

Эта продолжительность может меняться в зависимости от возраста. Младенцы дремлют до 19 часов, а пожилые могут обходиться и 7-9 часами.

Ухудшение качества сна всегда сказывается на самочувствии. Хронические нарушения отражаются на здоровье центральной нервной системы. Это чревато многочисленными физиологическими и психическими патологиями.

Качество сна может снижаться по разным причинам. Некоторые из них мы контролировать не в силах. Но есть и такие, которые можно устранить самостоятельно. Зная о них, вы сможете улучшить свой ночной отдых, не прибегая к терапии.

Формы ухудшения сна

Расстройство сна, связанное с его недостатком, называется инсомния. В быту мы называем это бессонницей. Она проявляется:

Человек может чувствовать, что спал поверхностно, что изматывает не меньше, чем затяжное бодрствование. Ведь глубокий сон не менее важен, чем продолжительный. Провождение в постели положенного времени еще не гарантирует полноценного отдыха.

Пока одни жалуются на бессонницу, другие вызывают тревогу у близких, не просыпаясь по 10 и более часов. Спать слишком долго не менее вредно. Это негативно влияет на работоспособность и общее самочувствие, поэтому тоже рассматривается как нарушение.

Симптомы бессонницы

В норме человек ложится в кровать и засыпает в течение получаса. Если в этот период времени не удается заснуть, речь идет о пресомнических нарушениях – есть основания заподозрить бессонницу. Интрасомнические нарушения имеют место, если человек просыпается среди ночи. Однако, если он открыл глаза на минуту и снова заснул, патологией это не считается.

Постсомнические симптомы (связанные с пробуждением) распознать сложнее всего. С научной точки зрения, о них можно говорить, если человек просыпается на 30 и более минут ранее, чем должен. Но когда он должен это сделать – тоже вопрос, ведь возможности не всегда совпадают с потребностями.

По тому, сколько времени спит пациент, однозначно поставить диагноз «инсомния» нельзя. Хотя продолжительность менее 6,5 часов и считается отклонением, нельзя игнорировать потребности организма. Некоторым достаточно и 5 часов для восстановления.

Виды и причины инсомнии

Как и большинство заболеваний, бессонница делится на острую и хроническую. Острая длится не более трех месяцев и бывает трех типов:

Хронической инсомния признается, если продолжается более трех месяцев. Она всегда сопряжена с соматическими заболеваниями, а в половине случаев сопровождается психическими нарушениями. Бессонницей страдают люди с заболеваниями мочеполовой системы (просыпаться заставляют ночные позывы), с дерматологическими недугами, вызывающими зуд. Не дает спокойно спать любая боль.

Факторы, которые влияют на сон человека

Ухудшение сна может быть вызвано заболеваниями, ситуация нормализуется лечения. Но есть и такие факторы, которые приходят извне, и человек допускает их влияние сам:

Не даст заснуть и страх бессонницы. Если человек не понаслышке знаком с ней, он лежит в кровати, опасаясь очередной мучительной ночи. И тут подключается вышеупомянутый стресс, будоражащий ЦНС.

Материальные факторы, влияющие на сон

Выше мы рассмотрели 5 неосязаемых причин бессонницы, но есть и материальные. Управление ими – в наших руках, во всех смыслах этого слова. В первую очередь это неподходящее постельное белье. Неприятные тактильные ощущения заставляют концентрироваться на себе – выспаться из-за них не удастся.

Во избежание ухудшения ночного отдыха лучше не употреблять вечером:

Также вечером лучше отказаться от тяжелой пищи. Чем жирнее ужин, тем больше времени уйдет на его переваривание. А пока этого не произойдет, тело не перейдет в режим отдыха.

Кто склонен к бессоннице

Некоторые личностные особенности становятся располагающими факторами к формированию бессонницы. Привычная модель поведения, образ мышления могут вызывать перевозбуждение нервной системы, мешать засыпанию и заставлять просыпаться. А когда к этому добавляется провоцирующий фактор, проблема усугубляется.

К чертам личности, располагающим к инсомнии, относят:

Иногда бессонницу рассматривают как отражение хронического стресса. По данным исследований, к ней склонны люди с пониженным уровнем счастья или испытывающие нехватку удовольствий.

Работоспособность и сон

В период бодрствования мозг расходует запас энергии. За время отдыха, пока возбудимость нейронов снижена, она восстанавливается. Если не давать человеку высыпаться, этого не произойдет, и наутро он будет не менее (а иногда и более) уставшим, чем вечером.

В результате страдает работоспособность, особенно умственная, и общее качество жизни. Это проявляется в:

У невыспавшегося работника продуктивность значительно ниже, чем у полноценно отдохнувшего. В течение дня он может ненадолго отключиться, хотя этот сон вряд ли будет глубоким. Это чревато не только ошибками в работе, но и риском получить травму на производстве.

Способы улучшения качества сна

Полноценный отдых ночью обеспечивает хорошее самочувствие, высокую работоспособность и эмоциональный комфорт. Если бессонница является симптомом какого-либо заболевания, нельзя откладывать лечение. А если она вызвана внешними факторами, стоит заняться гигиеной сна:

Если вдруг среди ночи вы проснулись и не можете заснуть, лучше ненадолго подняться. Можно пройтись по квартире, посидеть в другой комнате, главное – не начинать активную деятельность.

Лекарственные препараты для улучшения качества сна

Высыпаться необходимо и с физиологической, и с психологической точек зрения. Пара бессонных ночей, связанных со сменой часового пояса или важными событиями в жизни – не повод для беспокойства.

Но если проблемы с засыпанием и частые пробуждения беспокоят чаще трех раз в неделю на протяжении месяца, человеку нужна помощь. Начать стоит с налаживания гигиены. Когда станет очевидно, это эти меры не помогают, придется прибегнуть к медикаментозной помощи.

Принимать лекарства лучше под контролем врача. Для правильного их подбора важно определить:

Снотворные препараты обеспечивают качественный глубокий сон за счет подавления межнейронной передачи. Также они успокаивают нервную систему, расслабляют мышцы.

Виды снотворных препаратов

Пока проблема не слишком запущена, решить ее можно при помощи седативных средств и транквилизаторов. Успокоительного эффекта достаточно для нормализации засыпания и пробуждения.

Непосредственно к снотворным препаратам относят следующие:

Барбитураты сейчас редко назначают в качестве снотворных. Хотя они и облегчают засыпание, глубокий сон эти медикаменты не гарантируют. К тому же барбитураты негативно влияют на психомоторику и вызывают привыкание.

Ковалёва Надежда Владимировна, врач-терапевт медицинских кабинетов 36,6

ИМЕЮТСЯ ПРОТИВОПОКАЗАНИЯ, ПЕРЕД ПРИМЕНЕНИЕМ НЕОБХОДИМО ПРОКОНСУЛЬТИРОВАТЬСЯ СО СПЕЦИАЛИСТОМ

Источник

Урок 1. Что такое сон?

Самый важный и одновременно самый загадочный процесс в человеческом организме собрал вокруг себя немало слухов и догадок. Ученые в лабораториях по исследованию сна стремятся постичь природу этого процесса, чтобы мы могли иметь представление о том, как устроен сон и сколько на самом деле нужно спать, чтобы высыпаться.

В первом уроке этого курса мы поговорим о том, с чего начинается засыпание и какие процессы в организме человека происходят на границе бодрствования и сна.

Содержание:

Предлагаем двигаться последовательно по каждому пункту всех процессов сна, чтобы в конце у вас сложилась полная картина и не осталось вопросов. Поэтому начнем с того, что узнаем, как все же получается, что человек начинает засыпать и какие процессы отвечают за это.

Что происходит во сне?

Если взглянуть со стороны на сам факт существования сна как части нашей жизнедеятельности, он даже может показаться странным. Во сне мы не двигаемся и большинство реакций, которые происходят в состоянии бодрствования, отсутствуют или происходят не так интенсивно. Это связано с тем, что информация не поступает в мозг через один из основных каналов восприятия – глаза, потому что они закрыты.

Следовательно, обработка данных и восприятие происходят не так интенсивно. Одновременно с этим в головном мозгу продолжается психическая деятельность, которая ощущается нами как более слабая, будто через какую-то призму. Мы не всегда можем ясно воспроизвести мысли и образы после сна, а просыпаемся бодрыми и полными сил. Эти факты приводят нас к выводу, что влияние сна на человека в период бодрствования неоспоримо. Но как же происходит процесс сна?

Во время сна в мозге возникают нервные процессы возбуждения и торможения, которые и являются причиной того, что все млекопитающие, включая человека, спят. Журнал Nature опубликовал исследование, где сообщается, что ученые нашли ионный канал, который отвечает за механику переключения человеческого мозга со сна на бодрствование и наоборот [Nature, 2016].

Профессор нейробиологии Геро Мизенбек из Оксфордского университета полагает, что искать ответ на вопрос, что же влияет на засыпание, нужно в гомеостазе сна. «Гомеостаз измеряет нечто, что происходит в нашем мозге во время бодрствования, и отслеживает необходимость человека во сне. Во время сна система перезапускается, и после пробуждения цикл начинается заново» – рассказывает ученый [G. Miesenboeck, 2016].

Как человек засыпает?

Процесс засыпания представляет собой набор совокупностей мелких незаметных микропроцессов и изменений, которые все вместе делают так, что человек засыпает не резко, а постепенно. Данное явление называется локальный сон. Суть его заключается в том, что часть за частью кора головного мозга переключает свою работу с поддержки бодрствующего состояния на обслуживание внутренних проблем тела. Как раз в этот момент ослабляются функции обработки информации через внешние каналы восприятия и органы чувств.

Академик Иван Петрович Павлов в своей теории сна описывает причины сна как особые нервные процессы, которые сменяют друг друга – торможение и возбуждение. И как раз процессы торможения играют ключевую роль для засыпания: в мозг поступают слабые и сильные сигналы раздражений, которые распознаются как команды к засыпанию. И вот когда торможение накрывает волнами кору головного мозга, в организме наступает засыпание [Libtime, 2015].

Всем нам с детства знакомы признаки сонливости, которые предшествуют сну:

Кроме этих внешних проявлений есть масса других, которые могут отличаться и варьироваться у разных людей. Например, некоторые замечают у себя резкие вздрагивания. Вздрагивать может рука, нога или появляется ощущение, что вздрагивает все тело полностью. Иногда вдруг кажется, что вы словно проваливаетесь в пропасть во время засыпания. Осознание, что вы вот-вот упадете, также вынуждает тело вздрагивать. Такое явление считается не опасным для здоровья, и специалисты по изучению сна не связывают его с какими-либо нарушениями [Центр здорового сна, 2020].

Несмотря на это, данный феномен привлекает к себе внимание не только ученых, но и обычных людей, ведь он кажется весьма загадочным. Сомнологи (специалисты по изучению сна) еще не пришли к окончательным причинам возникновения этих «вздрагиваний», но многие из них сходятся на определенных выводах. О них мы расскажем в следующей части урока.

Почему мы «дергаемся» во сне?

Движения, которые мы воспринимаем, как «дергания» во время сна, называются «ночными подергиваниями». Обусловлены они мышечными сокращениями в теле, которые носят непроизвольный характер. Сокращения происходят в разных частях тела или во всем теле. Эффект может вас удивить или даже напугать. Но важно знать следующее: движения возникают в момент, когда мозг переходит от контроля над телом к режиму отдыха, давая мышцам рук, ног, лица и туловища непроизвольные реакции.

В настоящее время выделяются две основные теории, почему мы вздрагиваем и дергаемся во сне:

Расслабление мышц. При переходе от бодрствования ко сну, когда мозг еще продолжает быть активным в то время, как тело уже расслабляется. Это расслабление мозг расценивает, как падение или опасность, и просто хочет нас разбудить. Стресс и его последствия. Сюда также относятся фоновая тревожность, продолжительная физическая и умственная усталость, различные волнения.

Если же подергивания случаются часто и приносят дискомфорт, беспокойство, нужно обратиться к специалисту, чтобы исключить неврологические заболевания (мышечная дистрофия, эпилепсия, синдром апноэ и т.п.) Сомнолог проведет необходимые исследования и сможет установить причины подергиваний [А. Малков, 2020].

Что происходит после засыпания?

С научной точки зрения, сон является сложным биохимическим процессом, в котором принимает участие множество гормонов. А именно: серотонин, норадреналин, дофамин, мелатонин и некоторые другие. Кроме этого, задействуются разные участки головного мозга. Так, например, эпифиз отвечает за выработку мелатонина [Основы психофизиологии, 2003].

На практике, благодаря многолетним исследованиям ученые выяснили, что именно происходит в течение сна. Удалось определить циклы сна, фазы и различные стадии. Дальше мы подробнее разберем эти составляющие.

Структура сна включает себя определенные стадии, которые циклично повторяются на протяжении ночи. Существует две фазы сна: медленный сон и быстрый сон. Первые четыре стадии сна происходят в фазе медленного сна, а пятая стадия относится к фазе быстрого сна.

Схематично стадии сна можно изобразить так:

Медленный сон

Продолжительность около 90 минут

1 стадия

Длится первые 5-10 минут после засыпания

2 стадия

Длится следующие 20 минут

3 стадия

Длится 30-45 минут вместе с 4 стадией

4 стадия

Очень глубокий сон

Быстрый сон

Длится 5-10 минут в одном цикле сна

Эта последовательность называется циклом сна. Длительность первого после засыпания цикла примерно 90-100 минут. Далее циклы повторяются, но с каждым следующим циклом доля медленного сна укорачивается, в то время как доля быстрого сна удлиняется. Считается, что если сон полноценный и человек здоров, у него будет пять вот таких полных циклов.

Представление о такой структуре сна ученым удалось получить с помощью аппарата ЭЭГ (электроэнцефалограммы). Исследования проводились и на людях, и на животных. Полученные данные о ритмичности сна и позволили сделать выводы о том, что такое чередование и есть критерий «нормальности». Т.е. циклическое повторение первой, второй, третьей и четвертой стадий медленного сна и следующей за ними быстрой фазы.

Именно эти данные позволили определить сон как «особое генетически детерминированное состояние организма человека (и теплокровных животных, т.е. млекопитающих и птиц), характеризующееся закономерной последовательной сменой определенных полиграфических картин в виде циклов, фаз и стадий» [В. М. Ковальзон, 1999].

Теперь давайте рассмотрим более детально, какие особенности и отличия имеет каждая стадия сна. Сначала рассмотрим стадии медленного сна:

Остается одна стадия быстрого сна:

Быстрый сон:

Все стадии одинаково важны для организма, потому что только полноценный сон способствует нашему хорошему самочувствию во время бодрствования. Кроме этого, он помогает клеткам организма обновляться, укрепляет иммунитет, активизирует процессы очищения, снижает стрессовую нагрузку и многое другое, о чем мы расскажем в других уроках нашего курса.

Как мозг понимает, что пора просыпаться?

Все живые существа на Земле адаптировались к вращению нашей планеты, к смене для и ночи и к необходимости периоды активности сменять отдыхом и покоем. Ученые много лет знали, что у живых организмов, включая человека, есть внутренние биологические часы, которые помогают распознавать природный ритм и адаптироваться к смене для и ночи. Но как на самом деле работают эти часы? Ответ на этот вопрос дает понимание того, как мозг распознает, что пора проснуться.

Еще в 1729 году французский астроном и хронобиолог Жан-Жак де Меран открыл циркадные ритмы, когда наблюдал за растением мимозы. Он обнаружил, что листья растения открываются в дневное время и закрываются к концу дня. Когда Жан-Жак поместил мимозу в темный подвал без света, то с удивлением обнаружил, что она продолжает раскрывать и закрывать листья в ритме смены дня и ночи. Это было самое первое предположение о том, что эти ритмы имеют одно объяснение с тем, почему у человека чередуются сон и бодрствование [The Nobel Prize, 2017].

Эксперименты проводились учеными над мушками дрозофилы, у которых выделили ген, контролирующий нормальные суточные биологические ритмы. Их называют «циркадные ритмы», и они связаны со сменой дня и ночи. Было доказано, что циркадные ритмы имеют одинаковые принципы работы у всех многоклеточных организмов, включая человека.

Циркадные ритмы адаптируют все физиологические процессы в организме к фазам дня (суток). Также они регулируют обмен веществ, уровень гормонов, поведение и, конечно, сон.

Оказалось, что существует ген периода, который контролирует нормальный биологический ритм живых существ, а принцип его работы выглядит очень необычно: система сама контролирует свою деятельность через «петлю обратной связи». Ген периода отвечает за накопление в клетке особого белка PER в ночное время, а затем, когда его концентрация достигает необходимого уровня, организм понимает, что пора проснуться.

Во время бодрствования белок начинает разрушаться, и дальше цикл снова повторяется. Весь это процесс как раз и занимает 24 часа – вот как получается суточный цикл. Ночью белок накапливается, а днем разрушается, и таким образом действует саморегулирующийся часовой механизм.

Конечно, исследования сна продолжаются, но именно эти данные служат основой для объяснения множества эффектов и явлений человеческого сна. Так, например, научное сообщество опровергает гипотезы об эффективности полифазного сна (когда человек спит понемногу урывками или кусками в течение суток).

Причина в том, что чередование быстрого и медленного сна способствует полноценному отдыху. Человек восстанавливается на физическом и психическом уровнях благодаря фазам сна. Усваиваются данные полученные за день, а ненужная информация стирается. Возможно, вы и сами замечали, что когда нужно срочно что-то запомнить (номер телефона, если некуда записать, ответы на билеты в ночь перед экзаменом), оно забывается молниеносно. Это происходит когда были пропущены те фазы сна, которые отвечают за переход информации в долгосрочную память. Сон урывками и недосып отрицательно сказываются на способности помнить нужное и забывать лишнее.

Специалисты говорят, что если в жизни человека существуют условия, при которых циркадные ритмы не соблюдаются (например, суточная работа, ночные смены), постепенно несоответствие образа жизни природным процессам сказывается на нашем самочувствии. А это, в свою очередь, повышает риск возникновения заболеваний [РБК, 2017].

Некачественный или нерегулярный сон наносит зачастую непоправимый вред людям. Вот несколько фактов, которые это подтверждают:

Нормальный сон влияет на здоровье и качество жизни в целом, это бесспорно. В наших силах сделать все, чтобы сохранить и поддерживать его. Поэтому так важно спать рекомендуемое количество времени.

Однако существует полифазный режим сна (о котором мы вкратце упоминали выше) – это режим, при котором человек за счет уменьшения продолжительности сна освобождает себе больше времени для работы, отношений, хобби, саморазвития и т.д. В настоящее время у такого режима есть немало сторонников, потому что современные люди хотят успевать делать в течение дня все, что они запланировали, а не тратить его на сон. Но мы в данном уроке мы приводим нормы, которые соответствуют «классическому» режиму сна и характерны дня большинства людей.

Сколько нужно спать

В этом разделе урока мы обсудим, сколько должен спать человек каждую ночь в зависимости от возраста, во сколько лучше ложиться и просыпаться. А также более подробно разберем влияние циркадных ритмов на наш сон.

Прежде всего, хотим отметить, что здоровый и крепкий сон складывается из множества факторов: от удобной постели до вовремя завершенных дел, которые могут мешать расслабиться вечером и настроиться на отдых. Также известно, что если сна достаточно и человек высыпается, то у него увеличивается продолжительность жизни. При этом сильный пересып, как и недосып, ведет к преждевременному старению и увеличивает смертность. Происходит это по причине того, что развиваются различные патологии и заболевания, например, болезни сердечно-сосудистой системы и сахарный диабет [NCBI, 2012].

Цифра 8 принята как среднее значение для возраста от 25 до 65 лет. В книге «Загадки сна. От бессонницы до летаргии» кандидат медицинских наук и врач-сомнолог Михаил Полуэктов пишет о том, что кратковременное сокращение сна не представляет большого вреда для здоровья. Но есть минимальное количество (около 5) часов сна, которые критически важны для восстановления жизненно важных функций организма человека. В долгосрочной перспективе, если мы хотим иметь максимальную энергию, бодрость и отличные показатели здоровья, спать нужно 7-9 часов [М. Полуэктов, 2019].

Для разных возрастных категорий нормы сна выглядят так:

Из приведенных данных можно сделать вывод, что количество циклов сна за ночь у взрослого человека и ребенка дошкольного возраста будет варьироваться. Это совершенно нормально и закономерно.

Кроме учета норм сна для людей разных возрастных категорий нужно учитывать и время, в которое мы засыпаем и просыпаемся. Благодаря природным сменам дня и ночи и циркадным ритмам существуют определенные промежутки времени, в которые рекомендуется отходить ко сну и пробуждаться, чтобы высыпаться, быть бодрыми и полными сил. Но тут важно понять: со стороны человека может потребоваться немало усилий для выработки правильного режима сна. А выработать его непременно нужно как минимум для собственного здоровья.

Сегодня мы располагаем результатами сотен исследований и экспериментов с участием добровольцев. Люди были готовы жертвовать сном, недосыпать, пересыпать и даже жить в темноте, не зная, какое время суток за стенами помещения. Благодаря этим людям и исследователям сна известны закономерности, соблюдая которые мы имеем все шансы спать здоровым сном [BMJ, 2010].

Итак, чтобы утром просыпаться с легкостью, быть бодрыми в течение дня и легко засыпать, ученые разработали простую таблицу. Они опирались на данные о том, что в фазу быстрого сна легче всего проснуться, учитывали количество циклов нормального сна (4-5-6) и длину одного цикла (90-120 минут). Таблица выглядит следующим образом:

Источник