Сон всем миром

14 марта человечество отмечает Международный день сна. Вместо того чтобы в этот день как следует поспать, отдел науки «Газеты.Ru» разбирается в том, что ученым на сегодняшний день известно о природе сна и его роли для организма. А также в том, сколько нужно спать и чем опасен недосып.

Без сна нет жизни

Сон нам абсолютно необходим. Без еды человек может продержаться довольно долго, без воды протянет неделю, а пять-шесть дней без сна могут привести не только к тяжелым последствиям для организма, но и к смерти. Не случайно пытка лишением сна, практиковавшаяся в том числе и в застенках Лубянки, чтобы сломать человека, одна из самых тяжелых.

Сон нужен не только нам, спят звери и птицы. У других животных — рептилий и даже беспозвоночных — есть стадия покоя. Однако, по мнению доктора биологических наук Владимира Ковальзона, ведущего научного сотрудника Института проблем экологии и эволюции РАН, руководителя Российского общества сомнологов, истинным сном обладают только теплокровные животные — млекопитающие и птицы. И сон этот сложно организован, состоит из нескольких стадий.

Необходимость сна для жизни, как рассказывал Владимир Ковальзон корреспонденту «Газеты.Ru», доказала в конце XIX века российская исследовательница Мария Манасеина. В своих экспериментах она не давала спать щенкам, постоянно их гладила, и через четыре-пять дней щенки умирали.

Если сон так нужен организму, то почему? Ответ на этот вопрос — за день наш организм устает и во сне отдыхает — перестал быть очевидным, когда ученые установили, что во сне работают наши внутренние органы и, главное, очень активно работает мозг.

Как устроен сон

Больше всего для исследования электрической активности мозга во время сна сделал французский исследователь Мишель Жуве, который к тому же известен как автор романа «Похититель снов». Он установил, что сон состоит из двух сменяющих друг друга фаз.

Фаза медленного сна характеризуется волнами высокой частоты и низкой амплитуды на электроэнцефалограмме (ЭЭГ). Фаза быстрого, или парадоксального, сна по рисунку на ЭЭГ похожа на бодрствование — это низкоамплитудная высокочастотная активность.

Позднее ученые разделили медленный сон на несколько стадий, различающихся по глубине. Переход к быстрому сну происходит на фоне четвертой, самой глубокой стадии. Наступление его отмечается движением глазных яблок под веками, поэтому его называют также стадией быстрых движений глаз (rapid eye movements), REM-сном. Цикл от поверхностного до быстрого сна у человека занимает примерно полтора часа, и за ночь мы проходим через четыре-шесть таких циклов.

Быстрого сна особенно много у младенцев — половина всего времени сна. С возрастом его становится меньше, и у взрослого человека он занимает около 20% ночного сна.

Функция быстрого сна до сих пор остается загадкой.

Как говорит Владимир Ковальзон, «на эту тему выдвинута масса гипотез, но их либо невозможно проверить экспериментально, либо они такой проверки не выдерживают».

Стадии сна на ЭЭГ

Быстрого сна лишены только дельфины, по крайней мере до сих пор ученые его у них не обнаружили. Вторая особенность дельфинов — однополушарный сон, который открыл российский биолог Лев Мухаметов. Поскольку эти животные все время находятся в воде, а дышать под водой не могут, они спят только одним полушарием мозга, поочередно, а другое полушарие в это время контролирует движение.

Гипотезы о роли сна

Идея обучения во сне, которая появилась несколько десятилетий назад, так и не получила подтверждения. Но то, что сон помогает усвоить выученное, — это факт.

Все из собственной практики знают, что перед экзаменом необходимо выспаться. И сначала ключевую роль в этом процессе отводили быстрому сну, в течение которого якобы мозг перерабатывает информацию, и формируется долговременная память. Было проведено множество экспериментов на животных, которых по специальной методике лишали быстрого сна. Но результаты оказались неоднозначными. Затем ученые переключили внимание на медленный сон, отводя ему ключевую роль в механизмах памяти. И снова не получили убедительных результатов.

«Эта гипотеза не отброшена, но скепсис остается, — объяснил Владимир Ковальзон корреспонденту «Газеты.Ru». — В большинстве случаев связь есть, но она довольно слабая».

По мнению Владимира Дорохова, руководителя лаборатории нейробиологии сна Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН,

если сон и участвует в процессах памяти, то не играет главную роль.

Ученые проводили эксперименты, в которых крыс лишали сна, катая их на карусели. Выяснилось, что лишение сна ухудшало способность крыс к обучению, но ненамного. Нейрофизиолог считает, что, скорее всего, во сне мозг избавляется от ненужной информации, отсекая все лишнее и оставляя то, что действительно важно.

Другая гипотеза состоит в том, что во сне проходят важные этапы обмена веществ.

Получены данные, что во время медленного сна у мышей в коре мозга и гипоталамусе работают гены, кодирующие белки, вовлеченные в синтез различных ферментов и других жизненно важных белков.

Таким образом, мозг во сне готовится к бодрствованию. Возможно, в это время происходят биохимические реакции, требующие большого количества времени.

А по гипотезе доктора биологических наук, ведущего научного сотрудника Института проблем передачи информации РАН Ивана Пигарева, во время сна нейроны мозга переходят на другой режим работы. Они перестают воспринимать информацию от внешней среды и переключаются на информацию от внутренних органов. Активность нейронов во время сна обеспечивает координацию всех систем организма: сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной.

Еще в советское время нейрофизиологи Вадим Ротенберг и Виктор Аршавский выдвинули гипотезу, что

быстрый сон обеспечивает механизм психологической защиты от стресса.

Обычно при стрессе доля быстрого сна увеличивается. По гипотезе ученых, в это время мозг пытается найти решение в ситуации, которую человек не в состоянии разрешить наяву. Такая «поисковая активность» спасает организм от тяжелых последствий стресса.

Еще одна важна роль сна получила доказательства совсем недавно. Отвечая «Газете.Ru» о самых интересных открытиях последнего времени, Владимир Ковальзон сказал: «Пожалуй, самое интересное — это сенсационная статья, которая опубликована 18 октября 2013 года в Science («Газета.Ru» писала об этом исследовании). Группа исследователей под руководством датчанки Мэйкен Нидергаард, которая сейчас работает в США, в Университете Рочестера, обнаружила в мозге ранее неизвестную дренажную систему. Она служит для удаления крупных молекул, которые не могут покинуть его обычным путем. В организме они удаляются лимфой, но в мозгу лимфы нет, и было неизвестно, как это происходит. Эту систему авторы назвали глимфатической, от слова «глия». В клетках-астроцитах есть каналы, которые проводят воду, и до сих пор было не совсем понятно, зачем они нужны. Эти канальцы открываются, вода выходит в межклеточную жидкость и вымывает все вредные вещества. Открываются эти канальцы во сне, а при бодрствовании они закрыты.

Это очень важно и для механизмов развития нейродегенеративных заболеваний типа Альцгеймера, Паркинсона, когда формируются патологические белки. Дренаж эти белки удаляет, и происходит это во время сна. А если циркуляция нарушается, они накапливаются и формируют бляшки.

Интуитивно было давно понятно, что сон очищает мозг, не случайно мы просыпаемся со свежей головой. Но теперь это доказано с применением самой современной техники, двухфотонной микроскопии».

Сон выставляет счет

«Нормальной продолжительностью сна для взрослого человека считается семь-восемь часов, — говорил корреспонденту «Газеты.Ru» врач-сомнолог, доцент Московской медицинской академии им. Сеченова Михаил Полуэктов. — Самые очевидные последствия недостатка сна — это снижение внимания, памяти, работоспособности. Производительность труда снижается примерно вдвое, увеличивается число ошибок.

Подсчитано, что риск попасть в ДТП у невыспавшегося человека возрастает в пять раз.

Растет и опасность техногенных катастроф по его вине. В то же время синдром недостаточного сна сегодня обычен, особенно для жителей крупных городов. Считается, что из десяти активно работающих людей девять в будние дни недосыпают».

От недосыпа можно и серьезно заболеть. Как сказал Михаил Полуэктов, «у людей, которые хронически не высыпаются, чаще встречаются гипертония, бронхиальная астма, гастрит, язвенная болезнь и, как было показано, даже в полтора раза выше смертность в долгосрочной перспективе от разных болезней».

Недостаток сна — прямой путь к диабету, так как при этом развивается резистентность клеток к инсулину.

Люди, работающие по ночам, чаще набирают лишний вес. Бодрствование вызывает голод, и человек идет на кухню чем-то подкрепиться. А его биологические часы не настроены в это время на еду, и калории превращаются в жировые отложения.

От недостатка сна страдает и иммунитет. Этот факт был экспериментально проверен на добровольцах, которых в целях науки заражали риновирусом (вирус, вызывающий ОРВИ). Оказалось, те, кто спит меньше семи часов в сутки, заболевали чаще, чем те, кто спит семь-восемь часов.

Бессонница — тяжелое состояние, ею, по статистике, страдают около 6% людей в популяции, а с возрастом их количество доходит до 15%.

Чтобы не страдать бессонницей, важно соблюдать гигиену сна.

Что это такое, Михаил Полуэктов объяснил корреспонденту «Газеты.Ru»: спать в тишине, в темноте, на удобной подушке, в комнате, где не слишком жарко и не слишком холодно; перед сном не смотреть фильмы со стрельбой и не ругаться с домашними; на ночь много не есть, не пить кофе или алкоголь.

Рюмка на ночь, чтобы заснуть, не лучшее средство: тормозящий эффект алкоголя сменится возбуждающим, и сон будет прерывистым.

Ложиться и вставать нужно в одно и то же время, чтобы организм привыкал, когда активизироваться, а когда расслабляться.

Спокойной всем ночи!