Что в это время происходит в мозге
Мозг не выключается, последовательно чередуются две фазы сна. Каждая со своими особенностями: медленный (глубокий) и быстрый сон.
Глубокий составляет около 80% всего времени сна. Для этой фазы характерны медленные мозговые волны, расслабление мышц, спокойное глубокое дыхание.
Также во время медленного сна консолидируются воспоминания: недавние события переводятся на длительное хранение. Но не все подряд — менее важные воспоминания за прошедший день вычищаются. Связи между нейронами (синапсы) сокращаются размерах, из-за чего слабые соединения «вырезаются» и эти впечатления забываются.
Остальные 20% составляет быстрый сон или фаза быстрого движения глаз (БДГ). Во время неё мы видим сны. Они могут длиться от нескольких секунд до часа. С течением ночи они становятся длиннее, но почти сразу же забываются.
В БДГ-фазе мозг очень активен, мышцы парализованы, увеличивается частота сердечных сокращений, дыхание становится неравномерным. Считается, что сновидения связаны с обучением и памятью, ведь после новых впечатлений мы обычно видим больше снов. Сокращение же времени быстрого сна связывают с риском возникновения деменции.
Сколько нужно спать
Часто говорят о восьми часах, но оптимальное количество сна варьируется для разных людей и разных периодов жизни. Исследователи из американского Национального фонда сна проанализировали 320 научных статей и составили подробные рекомендации.
Так, по их мнению, идеальное количество сна для взрослых — 7–9 часов, для подростков — 8–10 часов. Маленьким детям нужно спать дольше — 10–13 часов, а младенцам — до 17 часов.
Взрослый человек может какое-то время спать меньше и чувствовать себя нормально, если у него хорошее качество сна. Но когда процесс этот занимает меньше семи часов, появляются негативные последствия для здоровья. То же происходит и когда сна слишком много, хотя подобных случаев всё же крайне мало.
Как сон связан с суточными ритмами
В 1930-х годах американский нейрофизиолог Натаниэл Клейтман (Nathaniel Kleitman) провёл 32 дня в пещере на глубине 42 метров. Целью эксперимента было изучение внутренних часов человека. Он жил в полной изоляции, пытаясь продлить сутки до 28 часов.
И несмотря на строгий распорядок питания и сна ему это не удалось. Он всё равно чувствовал себя бодрым, когда его «день» примерно совпадал со световым. Температура его тела тоже колебалась в рамках 24-часового цикла. С этим же сталкиваются многие работающие посменно, особенно при нерегулярном графике.
Почему мы привязаны к 24-часовому циклу
За миллионы лет эволюции наша жизнь синхронизировалась с циклом смены дня и ночи, который вызван вращением планеты. Циркадные ритмы сформировались практически у всех живых организмов.
И они так прочно укоренились в нас, что работают даже без внешних сигналов. Например, стоящие в тёмном шкафу растения при стабильной температуре сворачивают и разворачивают листья, будто чувствуют солнечный свет, даже не получая его.
В 1970-х учёные обнаружили важную часть этих внутренних часов. Во время экспериментов с плодовыми мушками ими был выявлен ген period, активность которого циклично меняется в течение 24 часов.
И учёные, двое из которых затем получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине, удалось выяснить, как работает этот ген. Он запускает выработку специального белка (PER), который накапливается в клетках за ночь и разрушается днём. Уровень этого белка в клетке и используется как индикатор времени суток.
Как это проявляется
У человека обнаружили такой же ген, который экспрессируется в области мозга под названием супрахиазматическое ядро (СХЯ). Оно служит проводником между сетчаткой глаз и шишковидным телом в мозге, где вырабатывается гормон сна мелатонин. Поэтому когда темнеет, мы чувствуем сонливость.
СХЯ — это главные часы организма, но ещё существуют так называемые часовые гены. Они активны почти во всех типах клеток и контролируют деятельность примерно половины наших генов.
Активность некоторых клеток (крови, печени, почек, лёгких) меняется в зависимости от 24-часового цикла, даже когда клетки находятся в лабораторном сосуде. И практически на все процессы в организме — от секреции гормонов до подготовки пищеварительных ферментов и изменений давления до температуры — сильно влияет то, в какое время суток они обычно необходимы.
Лучше ли спали раньше
Плохой сон часто связывают с современным сидячим образом жизни, наличием электричества и использованием электронных устройств. Однако изучение сна у народов, занятых сейчас охотой и собирательством, опровергает это.
Исследователи народа хадза, проживающего в северной Танзании, обнаружили, что и там люди часто просыпаются по ночам, а индивидуальные режимы сна сильно отличаются. Так, за 220 часов наблюдения было зафиксировано всего лишь 18 минут, когда все 33 члена племени спали одновременно.
В итоге учёные пришли к выводу, что беспокойный сон может быть древним механизмом выживания, выработанным для защиты от ночных опасностей. Основная разница в том, что представители этого племени не беспокоятся из-за проблем со сном.
Что будет, если не высыпаться
В самых тяжёлых случаях недостаток сна может привести к смертельному исходу. К примеру, крысы, которым совсем не дают спать, умирают в течение двух-трёх недель.
Естественно, такой эксперимент не повторяли на людях, но даже день-два без сна могут вызвать у здорового человека галлюцинации и физическое недомогание.
Уже после одной ночи плохого сна когнитивные способности снижаются, страдают концентрация и память. В итоге мы склоняемся к импульсивным решениям и сиюминутным удовольствиям. А по данным одного исследования, недосып также повышает вероятность лжи и измен.
Как недосып влияет на физическое здоровье
Регулярное недосыпание имеет накопительный эффект. Его связывают с ожирением, диабетом, сердечными заболеваниями и деменцией. У людей, которые постоянно работают в ночную смену, на 29% чаще развивается ожирение, чем у тех, кто работает посменно. Кроме того, работа по ночам на 41% увеличивает риск сердечного приступа и инсульта.
Конечно, в этом случае сложно отделить влияние недосыпа от других факторов, например стресса и социальной изоляции. Тем не менее появляется всё больше доказательств прямого влияния недосыпа на здоровье. Уже выявлено, что он воздействует на метаболизм и баланс между жировой и мышечной массой.
Давно известно, что бессонница может быть симптомом деменции. Некоторые учёные также считают, что плохой сон — один из факторов, способствующих развитию болезни Альцгеймера.
Во время сна мозг избавляется от белков бета-амилоидов. И если спать мало, они накапливаются и со временем приводят к нейродегенеративным изменениям в мозге.
Спят ли все другие животные
Ответ зависит от того, что считать сном. Большинство учёных понимает под ним:
- состояние неподвижности;
- значительно более низкую реакцию, чем при бодрствовании.
На основе этих критериев исследователи пытались выявить неспящие виды, но достоверных доказательств пока нет.
Претендентом на это звание одно время была лягушка-бык. В 1967 году учёные провели эксперимент и оказалось, что эти лягушки одинаково реагируют на удар электрическим током в течение дня и среди ночи. Но эти результаты подверглись сомнениям.
Есть животные, которым нужно мало сна. Например, взрослые жирафы в сумме спят около получаса в день, по несколько минут за «подход». А некоторые животные могут спать только одной половиной мозга и благодаря этому сохранять активность. Такой однополушарный сон, к примеру, встречается у дельфинов, тюленей, ламантинов и некоторых птиц, а также, возможно, у акул.