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 .
В 2017 году Нобелевские лауреаты Джеффри Холл, Майкл Росбаш и Майкл Янг смогли заглянуть вглубь наших биологических часов. Их открытия объясняют, как растения, животные и люди адаптируют свой биологический ритм так, чтобы он синхронизировался с вращениями Земли .
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 .
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 приводим нормы, которые соответствуют «классическому» режиму сна и характерны дня большинства людей.
Сколько нужно спать
Взрослому человеку в среднем требуется около 8 часов сна, причем женщинам — из-за более сложной структуры нейронных связей — необходимо в среднем на 20 минут больше, чем мужчинам.
Плохая новость для тех, кто спит 5–6 часов в сутки: ни один нейробиолог, серьезно исследующий сон, не пришел к выводу, что этого времени достаточно. Может казаться, что все нормально, — но это лишь означает, что негативный эффект недосыпа уже замаскировался под норму.
Лайфхак: «синий свет», который излучают экраны современных девайсов, препятствует выработке мелатонина («гормона сна»). Поэтому установите на ваши устройства специальные программы, которые в темное время суток будут изменять цветовую палитру экрана на «теплую ламповую».
При каких симптомах необходимо обращение к сомнологу?
Врач-сомнолог относится к числу редких специалистов, и далеко не всем пациентам полностью понятна специфика его деятельности, а также симптомы, при которых следует записаться на прием.
Помощь специалиста по сну требуется в следующих случаях:
- даже после нормального ночного сна (порядка 8 часов) пациент испытывает слабость, сонливость, апатию. Состояние постоянной усталости отмечается каждый день и продолжается более 7-10 дней;
- внезапное появление сильного ночного храпа. Храп может быть беспричинным или провоцироваться эндокринными или сердечно-сосудистыми заболеваниями;
- лунатизм, ночные панические атаки, постоянные кошмары, скрежет зубами;
- проблемы со сном, вызванные спецификой трудовой деятельности или сменой часового пояса;
- бессонница, возникающая на фоне медикаментозной терапии;
- ощущение падения во время сна, боль в мышцах и суставах, возникающая именно во сне;
- спонтанные ночные пробуждения.
Часто человек привыкает к особенностям своего сна, переставая замечать нарушения. Но хроническая усталость ускоряет старение организма и снижает иммунитет, поэтому не стоит пренебрегать визитом к сомнологу.
Привычки для засыпания
Для мозга важно отличать день от ночи на уровне рефлексов. Вечерние ритуалы могут ему в этом помочь: приглушённый свет, монотонные дела, проветренная комната, учебник английского на тумбочке.
Кровать всегда намекает на сон
Если в постели едят или работают, мозг отвыкает там спать.
Поспать днём часик не смертельно, но пользы никакой. Мозг только зашёл в стадию сновидений, а его уже подрывают. Можно вздремнуть на 20–30 минут, если нужно чуть взбодриться. Или поспать полный цикл 1,5 часа и вычесть это время из ночного сна.
Матрас — это важно. Не экономьте на нём.
Плотные шторы очень помогают качественному сну.
Как восстановить режим сна
Существует несколько методов, которые помогут выспаться. А если их объединить, это может стать эффективной стратегией для улучшения продолжительности и качества сна.
Основные рекомендации:
-
Добавьте темноты. Чем темнее будет ваша спальня во время сна, тем лучше вы будете спать. Ведь только в полной темноте организм способен вырабатывать гормон мелатонин, “ответственный” за сон. Для этого купите плотные шторы и выключите или спрячьте любые электронные устройства, которые могут излучать свет.
Если вы не можете контролировать свет в спальне так, как хотите, подумайте об использовании маски для сна. В первый раз это может показаться дискомфортным, но качество сна будет намного лучше.
-
Создайте приятную прохладу. Чем прохладнее в спальне, тем лучше вы будете спать. Идеальная температура для комнаты — от 18 до 22 градусов.
Цель — согреться не температурой воздуха, а под простынями. Чем ниже температура тела, тем легче заснуть.
-
Купите хороший матрас. Хотя этот совет кажется очевидным, многие люди спят на изношенном матрасе, откладывая покупку нового. Посмотрите на это приобретение как на инвестицию, которая повысит качество вашей жизни. Выберите материал в соответствии с вашим ростом, весом, возрастом, с учетом аллергичности и других особенностей вашего здоровья. Например, если у вас проблемы в поясничном отделе позвоночника, стоит выбирать мягкие модели, обеспечивающие хорошую поддержку поясницы.
-
Будьте внимательны к напиткам. Кофеин, содержащийся в чае и кофе, — мощные стимуляторы, которые могут быть очень вредны для качества сна. После приема внутрь требуется от 5 до 6 часов, чтобы кофеин начал выводиться, и от 10 до 12 часов, чтобы он полностью “растворился” в организме.
Поэтому пить чай или кофе днем или вечером не рекомендуется.
-
Выключите синий свет. Большинство экранов, на которые мы смотрим (смартфоны, телевизоры, компьютеры и т.п.), излучают синий свет, который обманывает наш мозг, заставляя его поверить, что еще не так поздно. Затем мозг перестает вырабатывать мелатонин, необходимый для засыпания.
В идеале нужно выключить все экраны и дисплеи после наступления темноты. Или как минимум загрузить приложения, которые уменьшают излучение синего света с наступлением ночи. Например, приложение Twilight для смартфона.
-
Планируйте время отхода ко сну. Не ложитесь спать только тогда, когда устали, планируйте время отхода ко сну заранее.
Если каждый день ложиться спать в одно и то же время, тело привыкнет к этому, и процесс засыпания будет проходить легче. В результате вы сможете вставать раньше и чувствовать себя более отдохнувшим.
-
Продумайте дела на вечер. Один и тот же ритуал каждый вечер даст вашему телу сигнал, что пора ложиться спать.
Вот несколько примеров:
-
Приглушите свет в определенное время;
-
Подготовьте одежду на следующий день; -
Запишите все, что вы думаете (что вам нужно сделать, свои идеи и т. д.), на бумаге, чтобы очистить свой разум и не прокручивать одни и те же мысли в кровати.
-
-
Измерьте свой сон. Это можно сделать с помощью некоторых приложений на смартфоне. Они помогут измерить качество сна и мягко просыпаться в оптимальную фазу циклов сна.
-
Ложитесь спать, чувствуя себя сонным. Если вы ложитесь спать, когда вам этого совсем не хочется, у вас меньше шансов войти в более глубокие фазы сна и гораздо больше шансов проснуться поздно ночью и ворочаться до утра.
-
Заблокируйте отвлекающие звуки. Звуки питомцев, люди в вашем доме или хлопанье дверей машины — все это может нарушить сон.
Эффективный способ заглушить лишние звуки — использование белого шума в спальне. Это тип статического шума, который создается путем объединения всех звуковых частот. Многие находят этот звук весьма расслабляющим.
Как вариант — приобрести удобные беруши, специально разработанные для сна.
-
Избегайте снотворного. Хотя оно может помочь быстрее заснуть, известно, что снотворные препараты снижают качество сна. А если к этому добавить еще и похмельный эффект от снотворного, вы, скорее всего, будете чувствовать, будто не спали всю ночь.
Используйте эти рекомендации, и они постепенно помогут вам высыпаться хорошенько. Однако при таких нарушениях сна как апноэ необходимо обратиться к специалистам за качественным лечением.
Восстановить качественный сон могут, например, врачи антивозрастной медицины.
Как мозг создает сновидения?
Ключевая фигура в науке о сне Уильям Демент, профессор Стэнфордского университета, в 1957 году совершил революционное открытие: во время фазы быстрого сна мозг человека так же активен, как и во время бодрствования. При этом он работает в особом режиме. Демент выдвинул теорию о том, что человеческий мозг функционирует по-разному в соответствии с тремя периодами: сон, бодрствование и фаза быстрого движения глаз.
Следующим важным событием в изучении сновидений, как пишет «Теории и практики» стал «кошачий» эксперимент французского исследователя Мишеля Жуве. В ходе эксперимента ученый нанес животным небольшие повреждения в области ствола головного мозга и обнаружил, что механизмы, которые блокируют движения во время фазы быстрого сна можно остановить. В результате спящие кошки выгибали спины, шипели и набрасывались на невидимых врагов, разыгрывая свои сны. Они «бывали настолько свирепы, что экспериментатору даже приходилось отскакивать», — записал он. Стоило кошке яростно броситься на врага, как она внезапно просыпалась и сонно огладывалась вокруг, не понимая, где находится.
Вскоре стадию сновидений обнаружили у всех птиц и млекопитающих, в связи с чем ценность человеческих снов несколько снизилась. Как только у ученых появилась возможность опознавать и фиксировать сны при помощи нейронных колебаний, сны перестали казаться сложным мистическим отражением нашего подсознания и интерес исследователей к этой области несколько поубавился.
Сны – сложный процесс, протекающий в несколько этапов
Так было до тех пор, пока Кэлвин Холл, преподаватель психологии Западного резервного университета Кейза в Кливленде не создал каталог человеческих снов, о чем стало известно лишь в год его смерти (1985). Оказалось, ученый собрал описание более пятидесяти тысяч снов людей различных возрастов и национальностей. Вывод, к которому пришел Холл после 30 лет работы, был диаметрально противоположным идеям Фрейда: сны вовсе не наполнены скрытым смыслом — напротив, в основном они крайне незамысловаты и предсказуемы. Холл утверждал, что ему достаточно знать кто действующие лица, чтобы с точностью угадать дальнейшее развитие событий во сне.
В апреле 2017 года, как пишет издание Discover, группа ученых из Университета Висконсин-Мэдисон выявила «заднюю кортикальную горячую зону» (posterior cortical hot zone) в головном мозге, которая могла указывать, спит человек или нет. Эта часть мозга участвует в восприятии реальности в более общем смысле. Исследователи обнаружили, что когда испытуемые сообщали о сновидениях — независимо от того, помнили ли они сон, — в этой горячей зоне наблюдалось снижение низкочастотной активности или медленных волн.
Так как сновидения связаны с повышением высокочастотной активности в горячей зоне, это снижение медленных волн в мозговой активности может служить сигналом для того, когда происходят сновидения, как если бы внезапно загорелся красный свет записи
Это очень важно, потому что знание того, когда происходят сны, может позволить ученым более надежно их записывать
Несмотря на череду достижений в области науки сна, сновидения ассоциируются с мистикой и тайнами
В дополнение к выявлению сигналов от мозга, которые указывают на то, что человек спит, ученые также обнаружили, что части мозга, участвующие в восприятии во время бодрствования, ведут себя точно так же во время сна. Оказалось, что определенные типы восприятия во сне активируют те же области мозга, что и восприятие во время бодрствования.
Что такое лунатизм и как он работает?
Научное название этого расстройства – сомнамбулизм (дословно с латыни – «ходить во сне»). Также встречаются названия «снохождение» и «лунатизм».
Несмотря на современное научное название, людей с сомнамбулизмом в народе все еще называют «лунатиками».
Как работает сомнамбулизм?
Конкретного ответа на этот вопрос у ученых все еще нет. Но есть примерное понимание механизма работы лунатизма.
У сна есть 2 основные фазы – быстрая и медленная:
В быстрой фазе мы видим сны, активность мозга повышена. И чтобы мы нечаянно не навредили себе на фоне сновидений, мозг блокирует двигательную активность – тело словно парализовано, сохраняется лишь активность глазных яблок. При этом пульс и артериальное давление ускорены.
В медленной фазе активность мозга снижается, как и артериальное давление, пульс. Мы уже не видим сны, наш мозг занят другими вещами – обрабатывает накопленную за день информацию, структурирует память. Происходят процессы восстановления (регенерации) тканей и клеток тела. При этом мышечная активность уже не блокируется.
Так вот, сомнамбулизм происходит именно в медленной фазе сна. Мозг достаточно активен, чтобы тело могло двигаться – но не настолько, чтобы произошло пробуждение.
Согласно исследованиям итальянских ученых, у людей с лунатизмом некоторые участки мозга в медленной фазе остаются бодрыми, в то время как другие находятся в глубоком сне. И дисбаланс между этими состояниями вызывает снохождение.
Диагностика апноэ
Учитывая, что все процессы во сне незаметны для спящего, о серьезной угрозе смерти можно и не знать. Единственным признаком высокого риска инфаркта или инсульта может быть храп. Реже, при выраженном апноэ во сне, с утра может повышаться артериальное давление, беспокоить головная боль, а днем мучить сонливость.
Проконсультироваться по вопросам качества сна, наличия и степени апноэ можно у врача-сомнолога. Если вас беспокоит качество сна, проведите диагностику апноэ во сне, чтобы понять, как вы дышите, пока спите. Помните, что среди причин появления апноэ, большую долю занимают стоматологические причины! Нарушения прикуса и потеря зубов ведут к ночному апноэ в большинстве случаев. Именно поэтому в стоматологическом центре «Диал-Дент» занимаются лечением нарушений сна.
Гигиена сна
На сон влияют и разные внешние факторы: температура окружающей среды, еда и время ее приема, дневной сон, стресс, физические упражнения, а так же наше собственное волевое поведение (работа, будильники). Умение сознательно управлять этим называется «гигиеной сна». Это то, на что мы можем повлиять и что тоже играет большую роль.
Приоритеты
Очень часто недосып – результат нашего выбора, а не внешних обстоятельств. Мы выбираем посидеть подольше в интернете, пролистать несколько раз ленты соцсетей, посмотреть еще одну серию сериала или даже поработать. Хотя есть ситуации, когда выспаться трудно (маленький ребенок, сменная работа), очень часто сон – это все-таки вопрос приоритетов.
Свет
В спальне должно быть темно, для этого можно использовать плотные шторы. Другой вариант – маска для сна.
Избегайте яркого света (особенно синего спектра от компьютеров и телевизоров) перед сном, так как это может запутать циркадные ритмы и запустить режим бодрствования. Если вы просыпаетесь ночью, то постарайтесь не включать свет.
Тишина
Хорошо, если комната звукоизолирована и не пропускает звуки из соседних квартир и с улицы. В противном случае используйте беруши.
Температура
Лучшая температура для сна 18-22 C. Сну могут помешать как слишком высокая температура окружающей среды, так и слишком низкая. Во втором случае при проблемах со сном могут помочь теплые носки, которые замедляют потерю тепла через ноги.
Еда
Не стоит ложиться на голодный желудок, равно как и объедаться. Пища с высоким содержанием белка, и продукты, содержащие аминокислоту тирамин (бекон, ветчина, баклажаны, малина, авокадо, орехи, соевый соус, красное вино), могут мешать заснуть. Продукты, содержащие аминокислоту триптофан (бананы, финики, арахисовая паста, тунец, индейка, йогурт, молоко) и углеводы (хлеб или крупы) помогают легче заснуть.
Избегайте напитков с кофеином (кофе, чай, кола, энергетики) перед сном, а в идеале последний напиток с кофеином должен быть за 3-5 часов до сна, в зависимости от индивидуальной чувствительности к кофеину. Горячее молоко или травяные чаи перед сном, наоборот, помогут быстрее заснуть.
Алкоголь может помочь быстрее заснуть, но помешает сну в будущем — нарушая глубокие фазы сна и заставляя часто просыпаться в течение ночи.
Расслабляющие ритуалы
Теплая ванна с морской солью и расслабляющими эфирными маслами, чтение и другие привычки могут помочь расслабиться физически и мысленно и легче заснуть.
Кровать
Используйте кровать только для сна, не превращайте ее в обеденный или рабочий стол и ложитесь только тогда, когда планируете спать.
Удобная подушка обеспечивает полноценное дыхание, правильное положение шеи и всего позвоночника во время сна.
Добавки и бады
Мелатонин
Мелатонин в таблетках – синтетический аналог гормона, вырабатываемого гипофизом. Хотя он широко рекламируется и продается без рецепта, это все же гормон, и может влиять на организм. Как минимум, организм и может снизить выраьотку меоатонина собственного, что создаёт проблемы со сном в будущем.
Мелатонин предназначен для приема очень непродолжительное время и идеально подходит для путешествий в разных часовых поясах. Пить его ежедневно долго не рекомендуется. Его влияние на организм за пределами регуляции сна еще предстоит изучить.
Снотворные препараты
Их следует принимать только только по рецепту врача. Долгое использование может привести к зависимости и эффекту отмены, нарушать настроение и память, а также вызвать нежелательные побочные эффекты – тремор, сонливость в течение дня и прочее, что может быть опасно, если от человека требуется концентрация.
Магний
Магний играет большую роль для мышц, сердца и мозга и известен как релаксант мышечной и нервной системы. Суточная норма от RDA – 300-400 мг, для лучшего усвоения выбирать в хелатной форме – цитрат, аскорбат, оротат, глицинат магния.
ГАМК и 5HTP
Серотонин – предшественник мелатонина, поэтому можно рассмотреть добавки, повышающие уровень серотонина – гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК) и триптофан (5HTP).
Травы
Травы, которые повышают ГАМК: валериана, ромашка и пассифлора.
Продолжительность как базовая характеристика сна
Наиболее понятной для всех характеристикой сна является его продолжительность. И без консультации у врача каждый знает, что спать мало – это плохо. Согласно мнению экспертов Американской ассоциации медицины сна, нормой для взрослого человека является отдых не менее 7 часов в сутки. Если сон длится меньше, то увеличивается вероятность проблем с сердечно-сосудистой и иммунной системами, психическим здоровьем, обменом веществ, также ухудшается качество межличностной коммуникации и возрастает риск попасть в дорожно-транспортные происшествия.
С другой стороны, излишне длительный, регулярный сон более 8 — 9 часов тоже не сулит ничего хорошего. По результатам ряда научных исследований, у любителей просыпаться к обеду наблюдались более высокая частота инсульта, заболеваний сердца и сосудов, они часто страдали от сахарного диабета и ожирения.
Источники
- Sanchez E., Arbour C., El-Khatib H., Marcotte K., Blais H., Baril AA., Bedetti C., Descoteaux M., Lina JM., Gilbert D., Carrier J., Gosselin N. Sleep spindles are resilient to extensive white matter deterioration. // Brain Commun — 2020 — Vol2 — N2 — p.fcaa071; PMID:32954326
- Chan SY. Sleep architecture and homeostasis in children with epilepsy: a neurodevelopmental perspective. // Dev Med Child Neurol — 2020 — Vol62 — N4 — p.426-433; PMID:31879946
- Gorzkiewicz A., Szemraj J. Brain endocannabinoid signaling exhibits remarkable complexity. // Brain Res Bull — 2018 — Vol142 — NNULL — p.33-46; PMID:29953913
- Thein-Nissenbaum J. The postpartum triathlete. // Phys Ther Sport — 2016 — Vol21 — NNULL — p.95-106; PMID:27497835
Фазы сна
У любого человека сон делится на две фазы – быструю и медленную. Быстрые и медленные фазы чередуются между собой, составляя цикл сна. Каждый цикл равен примерно одному или полутора часам.
В медленной фазе обновляются клетки и внутренние структуры организма, выделяются гормоны (о них мы писали выше), происходит процесс восстановления энергии. Во время медленного сна, дыхание у человека ровное, глаза неподвижны, мышцы расслаблены.
За фазой медленного сна наступает фаза быстрого сна (по длительности это 10-20 мин). Учащается сердцебиение, повышается температура и давление, человек может видеть сны.
Влияние сна на здоровье
Помните, мы писали о том, как работает мозг, пока мы спим? Удивительно, не правда ли? Все взаимосвязано, все четко и по полочкам. Гормон вырабатывается – мы спим, мозг работает. Мы не спим, гормон не вырабатывается, а мозг все равно продолжает работу. Но всему есть предел.… К чему приведет недостаток сна?
Набор веса. Привет от гормонов лептина и грелина! Меньше спим, больше едим.
Хроническая усталость. Мы же не выспались, вечно уставшие, опять идем на работу, выполняем задачи, а сами мечтаем о выходных, чтобы наконец-то поспать.
Плохо выглядим. Мешки под глазами, плохой цвет кожи, ее преждевременное старение.
Снижается иммунитет. Пока мы спим, в крови синтезируются белки – цитокины (это боевые ракеты нашей иммунной системы)
Соответственно, меньше спим – меньше цитокинов – слабее иммунитет.
Снижается внимание и скорость реакции. Вы же не дали мозгу отдохнуть! Откуда будет внимание? Увы, страдают еще и другие когнитивные функции – память, мышление
Все помнят, как от недосыпа начинают «тупить»?