Сон – самая интригующая загадка в науке о здоровье

Наступает сон, и мозг полностью меняет нашу жизнь, запирая сознание. Какое-то время мы не можем даже пошевелиться, оказавшись парализованными. И вдруг наши глаза начинают метаться как будто что-то увидели. Наше дыхание учащается. Мы взлетаем. Мы срываемся в пропасть. Плачем, смеемся, спорим, сражаемся и побеждаем. Несемся сквозь свет и тьму. Встречаемся с давно ушедшими… Мы спим.

В 2017 году Нобелевская премия в области медицины была присуждена трем ученым. В 1980-1990-х годах они выявили в клетках человека «молекулярные часы», отвечающие за синхронизацию нашего организма с солнцем. Приспосабливаясь к смене дня и ночи, к жизни на вращающейся планете, наш мозг проделал удивительную работу и создал суточный ритм сна и бодрствования.

Но что же происходит в последнее время? Современный образ жизни, телевизоры, компьютеры, смартфоны изменили действительность, и сон теперь видится лишь помехой, препятствующей повседневной деятельности и развлечениям. А электрическое освещение покрыло Землю плотным туманом настолько, что организму уже трудно ориентироваться на солнечный цикл.

Полноценный ночной сон остается где-то там, в далеком-далеком прошлом. Запивая снотворное лошадиными дозами кофе, мы теряем возможность отправиться в те удивительные фазы сна, которые обещают нам невероятное путешествие.

Невероятное путешествие в сон

За одну ночь человек проходит несколько циклов сна, каждый из которых длиться 70-120 минут и состоит из разных фаз и стадий. Ученые разделяют две фазы сна – медленный сон и быстрый сон. Медленный в свою очередь делиться на четыре стадии. Для изучения активности мозга используют показания электроэнцефалограммы (ЭЭГ, графическое изображение работы нервных клеток или нейронов).

На ЭЭГ 86 миллиардов наших нейронов во время бодрствования похожи на песчинки, беспорядочно мечущиеся в воздухе во время бури.  

Мы выключаем свет, ложимся в постель и закрываем глаза. Эпифиз мозга получает сигнал о наступившей темноте и выделяет мелатонин, сигнализируя, что пришла ночь. Погружение в сон происходит быстро. Волны на ЭЭГ становятся равномерными, ритмичными. Мозг уходит подальше от хаоса бодрствующей жизни. Падает температура тела, замедляется пульс и дыхание, движения глаз, притупляются все чувства. Мы засыпаем.

Первая стадия медленного сна скорее похожа на дремоту. Она длится около пяти минут. Затем в глубине мозга появляются электрические вспышки. Одна, две, три… И вот уже целый поток полусекундных импульсов устремляется к коре мозга из его глубин. Это сигмы-ритмы или сонные веретёна — вестники второй стадии. Активность мозга изменяется, происходит отключение сознания и запускается процесс «редактирования».

Бодрствующий мозг собирает информацию и записывает ее. Спящий же эту информацию обрабатывает, редактирует и решает, что необходимо удалить, а что – сохранить. Именно сигма-ритмы стимулируют кору мозга таким образом, чтобы запустить этот, а возможно и следующий процесс – связать полученную сохраненную информацию с существующими знаниями в долговременной памяти.

Экспериментально полученные данные ЭЭГ подтверждают это. После того, как испытуемые сталкивались с новыми задачами, на следующую ночь частота их сигма-ритмов возрастала, и после просыпания они лучше справлялись с заданиями. То есть сон в буквальном смысле создал логическую цепочку решения проблемы, о которой человек сознательно в бодрствующем состоянии никогда бы не додумался.

Однако, такая трансформация и, по сути, усиление памяти не всегда сказывается позитивно на нашем здоровье. Если после травмирующего события человек ложится спать, не осмыслив происшедшее, то повышается вероятность формирования долгосрочных неприятных воспоминаний и, возможно, развитие посттравматического стрессового расстройства.

Вторая стадия длится до 50 минут в течение первого 90-минутного цикла сна. Постепенно снижается частота сигма-ритмов, теряется восприятие внешнего мира и начинается погружение в третью и четвертую стадии – время глубокого медленного сна.

ЭЭГ фиксирует появление дельта-волн. Поэтому часто третью и четвертую стадии объединяют под названием «дельта-сон». Во время дельта-сна человека очень сложно разбудить. Сон, особенно на четвертой стадии, мало чем отличается от комы или смерти мозга. Такое состояние способствует восстановлению и укреплению сил. Это время «физиологической уборки».

В период глубокого сна объем некоторых клеток головного мозга сокращается до 60%. Межклеточное пространство увеличивается. Это межклеточное пространство – место сброса метаболического «мусора» — своеобразных отходов клеточного обмена веществ. В роли моющего средства выступает спинномозговая жидкость. Благодаря такой генеральной уборке мы избавляемся от многих нехороших веществ, например, от бета-амилоида, который разрушает связи между нейронами и увеличивает риск развития деменции, или слабоумия.

Обычно в это время мы не видим снов и можем даже не чувствовать боли. Однако, именно тогда очень опасны моменты десинхронизации биоэлектрических сигналов мозга. Такая рассогласованность происходит из-за ряда причин: незрелость мозговых структур, обеспечивающих функциональную активность мозга, нервное возбуждение, усталость. В любом случае отдельные зоны коры и подкорки приводятся в состояние частичной физиологической активности. Могут возникать сновидения, приступы ночных ужасов, разговоры во сне, лунатизм. Но… человек почти ничего из этого не помнит.

Четвертая стадия дельта-сна — около 30 минут. Затем мозг вырывается из нее. Рывок можно даже наблюдать, по крайней мере, у лунатиков: происходит резкое конвульсивное движение. После этого начинается быстрый обратный отсчет. Наш путь возвращается в третью, вторую и первую стадии медленного сна, и мы просыпаемся. Повторное засыпание происходит в считанные секунды, и большинство людей даже не замечают такого кратковременного бодрствования.

И тут происходит еще одно удивительное явление. Вместо того, чтобы вернуться на прежний цикл, мозг начинает загружать новую программу. И эта программа настолько необычна, что ее выделили в особенный тип сознания.

Сон с быстрым движением глаз или быстрый сон многие сравнивают с состоянием безумия, психоза. Фаза медленного сна — лишь вступление к грандиозному представлению.

К представлению, в котором ведущая роль отводится ярчайшим сновидениям, схожими с галлюцинациями. Перенасыщенные эмоциями, мы полностью уверены, что видим то, чего нет. Мы принимаем как должное место действия, развитие сюжета, действующих лиц. В какой-то момент все декорации и актеры внезапно появляются и внезапно исчезают. Мы верим в невероятное. Очарование, тайна, агрессия, интрига, страх, восторг, радость, любовь – мы испытываем всю гамму чувств этой великой постановки. И это не случайно. Во время быстрого сна почти полностью отключаются логические центры и области самоконтроля, и править балом начинает лимбическая система – самый загадочный древнейший лабиринт нашей нервной системы, благодаря которому появились основные инстинкты и примитивные эмоции еще у первых людей. Ей помогает варолиев мост – небольшой отдел ствола головного мозга. Одни электрические импульсы идут от моста в участок мозга, управляющий мышцами глаз, и приводят в движение глазные яблоки. Другие – к участкам мозга, ответственным за двигательные функции: возникает ощущение полета и падения. Мозг, величайшая машина виртуальной реальности, не дает нам ни тени сомнения в реалистичности наших сновидений.  

Но, к сожалению, как правило, все эмоции снов лишены смысла. И, чтобы хоть как-то компенсировать это разочарование, после пробуждения мозг в поисках смысла старается склеить сюжет из беспорядочных обрывков наших воспоминаний. Он старается найти им применение в период бодрствования. Не так ли появились «вещие сны»?

Так может быть были правы ученые в 30-40-е годы ХХ столетия, которые полагали, что можно просто отменить ненужные части сна, и это прибавило бы несколько десятилетий к нашей сознательной жизни? 

Давайте посчитаем… Обычно здоровый сон проходит через четыре стадии, затем происходит мгновенное возвращение к бодрствованию, а далее следует от пяти до двадцати минут быстрого сна. С каждым последующим циклом (2 – 3 – 4 – 3 – 2 стадии медленного сна – быстрый сон) время быстрого сна увеличивается примерно вдвое. То есть мы могли бы украсть более четверти от времени, отпущенного на сон. Зачем нам тратить столько времени на ненужные эмоции?

Однако, последние исследования доказали, что определенная последовательность медленного и быстрого сна оптимизирует наше физическое и умственное восстановление. На клеточном уровне во время быстрого сна увеличивается синтез белков, необходимых для функционирования организма. На организменном уровне большая часть тела, за исключением глаз и дыхательных мышц, испытывает временный паралич, отдых. Но самое интересное — отмечается значительное повышение активности мозга, а именно его ключевых функций, таких как память и обучение.

Плод в утробе матери (вероятно, с 26 недели беременности) пребывает в состоянии, похожем на быстрый сон. Новорожденные дети спят до 17 часов в сутки, и половина этого времени – быстрый сон. С возрастом мозг, становясь менее гибким, получает меньше информации во время бодрствования, и необходимость в большом количестве времени для ее обработки отпадает. Как следствие — сокращение длительности быстрого сна. То есть, чем больше организм нуждается в сведениях об окружающем его мире, чем больше его потребность к адаптации в среде, тем интенсивнее идет созревание глубоких структур мозга, коры больших полушарий, и тем длительнее оказывается фаза быстрого сна.

Выше упоминалось про редактирование и запоминание информации во время фазы медленного сна. Ученые предполагают, что данный факт касается только простых сведений, эмоционально нейтральных. Если же информация сложна или эмоционально заряжена, то основная роль в этом процессе отводится быстрому сну. Например, информацию, что Париж – столица Франции, мозг запишет во время медленного сна. А то, что Эйфелева башня была построена вместо гигантской гильотины и занимает первое место в списке самых разочаровывающих туристических достопримечательностей, отложится в память в период быстрого сна.

Такое же разделение мы встречаем и в сохранении знаний, полученных во время различных методик обучения. Знания, полученные во время моторного обучения (например, постоянное повторение незнакомого слова), регистрируются в нашей памяти в медленном сне. Все, что касается визуально полученной информации (например, красочные ассоциации незнакомого слова) — в быстром.

И, возможно, самая замечательная вещь, связанная с быстрым сном, заключается в том, что мозг работает независимо от наличия внешних раздражителей. Он как художник в тайной студии, отпускает свое воображение в свободный полет и создает невероятный шедевр. В этом шедевре мы – главные герои. Умные, проницательные, оригинальные, изобретательные. Герои невероятного приключения.