Что такое сон и зачем он нам?
Хотя он кажется нам чем-то естественным и простым, сон – это результат сложных отношений между нейронами в разных частях мозга и выработкой химических веществ. Причины, по которым люди спят, до сих пор вызывают споры среди ученых, однако принято считать, что во время сна мозг организует и обрабатывает информацию, полученную в течение дня, а также пополняет запасы нейромедиаторов.
Время, когда мы засыпаем, и продолжительность сна контролируются внутренними часами нашего мозга.
Эти часы находятся внутри гипоталамуса в месте, называемом супрахиазматическим ядром (проще говоря, СХЯ). СХЯ синхронизирует циклы сна и бодрствования, контролирует температуру тела и время питания, а также играет важную роль в ежедневной регуляции генов и белков. Цикл регуляции, как вы, вероятно, уже догадались, занимает 24 часа. Сейчас мы сосредоточимся непосредственно на сне.
Клетки мозга в СХЯ получают от глаз сообщения о количестве дневного света вокруг. В результате в течение дня оно ингибирует выработку шишковидным телом, крошечной областью прямо над ухом, гормона мелатонина. При отсутствии дневного света он производится и высвобождается, говоря мозгу о приближении ночи. Но есть сигналы, например потребление пищи или физическая активность, благодаря которым мы не засыпаем, как только заходит солнце. Когда мозг понимает, что пора спать, выработка мелатонина увеличивается и через два часа достигает пика.
Бывает такое, что вы просыпаетесь каждое утро в один и тот же час без будильника? Это означает, что у вас идеально отрегулированный цикл мелатонина. Время пробуждения тоже определяется его уровнем.
Цикл сна и бодрствования, также известный как циркадный ритм, – это нечто гораздо более важное, чем пробуждение в одно и то же время. Низкое качество и короткая продолжительность сна могут привести к повышенному артериальному давлению и сердечно-сосудистым заболеваниям. Его связь с болезнью Альцгеймера еще крепче: плохая регуляция внутренних часов мозга [11] способна усугубить симптомы этого заболевания. Интересно, что болезнь Альцгеймера сама по себе вызывает изменения в цикле сна и бодрствования, показывая, насколько важен сон для мозга.
Что происходит, если вы живете в месте, где очень много или очень мало дневного света? В некоторых регионах за полярным кругом несколько месяцев практически не показывается солнце, но люди там как-то выживают. Это доказывает, что для контроля циркадного ритма мозг опирается на множество сигналов, помимо дневного света. Тем не менее исследования показывают, что постоянный свет снижает способность организма бороться с инфекциями и повышает риски для здоровья, так же как и постоянная тьма.
Что такое мозговые волны?
Ученые наблюдали за спящими людьми и заметили определенную последовательность мозговых волн, возникающую во время засыпания. Мозговые волны – это отражение электрической активности всего мозга. Это своего рода его пение во время работы. Когда мозг очень активен, он поет быстро и громко, но, когда хочет спать, переключается на мягкую джазовую песню. Мозговые волны можно отследить с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ).
Когда вы не спите и ваш мозг бодр и внимателен, он производит низковольтные, но высокочастотные колебания, называемые бета-волнами. Это фоновый гул, который слышен, пока он занят повседневными делами. Когда вы пытаетесь заснуть, мозг переключается на альфа-волны, более низкой частоты. Как только происходит погружение в легкий (медленный) сон, он начинает петь тише и спокойнее, переключаясь на тета-волны, а потом на дельта-волны. Эти длинные и медленные колебания наблюдаются, когда мозг впадает в фазу быстрого сна. Дельта-волны – это медленная и нежная джазовая песня ночи. А как только вы начинаете видеть сны, биоэлектрическая активность мозга изменяется кардинально.
Медленный и быстрый сон
Ученые делят сон на медленный и быстрый. Это разделение связано с движениями глаз на каждой стадии. Более глубокий быстрый сон получил свое название благодаря активному движению глаз, которое происходит, когда нам что-то снится. Сны можно видеть и во время медленной фазы, но их труднее вспомнить. Медленный и быстрый сон отличаются друг от друга, и мозг циклично повторяет их в течение ночи. Как правило, он проходит 3–5 циклов (около 90 минут) быстрого сна за ночь. Ученые до сих пор точно не знают, почему мы спим именно так. Однако им известно, что если человек не будет получать достаточно быстрого сна, особенно в течение нескольких недель или месяцев, то это отрицательно скажется на его психическом здоровье.
Как мозг переходит от легкого сна к глубокому?
Мозг переходит от поверхностного сна к глубокому под действием нейромедиаторов гипоталамуса, одной из старейших частей мозга. Гипоталамус выполняет многие функции, такие как выработка гормонов, поддержание баланса в организме (гомеостаза) и сон. Известно, что он, как и весь мозг, разделен на множество маленьких областей. Ученые дали им замысловатые названия, поэтому подготовьтесь к серьезным научным терминам.
В значительной степени активность контролируется чем-то вроде администратора. Он следит за тем, чтобы определенные части мозга засыпали, когда им об этом говорят (им нельзя допоздна смотреть телевизор!). Этот администратор, называемый вентролатеральным преоптическим ядром (ВЛПЯ), находится в передней части гипоталамуса и делает то, что должен делать хороший управленец: делегирует задачи кому-то другому. Зачем выполнять всю работу самому, если этого можно избежать?
ВЛПЯ командует другим клеткам мозга прекратить высвобождение орексинов (нейромедиаторов типа «нейропептиды»). Орексины – маленькие рабочие лошадки, выполняют в мозге множество функций. Например, они следят за тем, чтобы его заполоняли такие нейромедиаторы бодрствования, как норадреналин, серотонин и дофамин. Но, поскольку команда ВЛПЯ сокращает высвобождение орексинов, они больше не могут стимулировать выработку вышеперечисленных нейромедиаторов, и баланс смещается в сторону сна. Наступает медленный сон.
Как я уже говорил, орексинам нравится работать, а не долго слоняться без дела [12]. Они пробираются в другую часть мозга под названием покрышка моста. Там орексины говорят клеткам мозга высвободить большое количество важного нейромедиатора ацетилхолина, после чего человек стремительно погружается в быстрый или глубокий сон. В то же время клетки мозга в туберомамиллярном ядре, структуре гипоталамуса, вырабатывающей для бодрости гистамин, затихают. Уровень гистамина снижается, и человек возвращается в фазу быстрого сна.
На этот процесс можно повлиять с помощью препаратов, которые меняют баланс нейромедиаторов и обманывают мозг, заставляя людей чувствовать сонливость. Препараты также могут сделать обратное и взбодрить нас (с этим отлично справляются рекреационные наркотики, например кокаин). Некоторые антидепрессанты усиливают выработку норадреналина или серотонина, что может повлиять на продолжительность быстрого сна. Это необходимо иметь в виду, потому что быстрый сон нужен мозгу, чтобы обрабатывать полученную за день информацию. Как уже говорилось ранее, он нам действительно необходим.
Важно отменить, что, хотя нейромедиаторы играют
