Що сон і навіщо потрібен. Іван Пігарёв: Навіщо нам потрібен сон і чому ми бачимо сни. Мозок не спить

Майже кожна людина по час сну переживає якісь «бачення». Нам сняться люди, місця, події, якісь предмети або явища. Найчастіше людина бачить сон від першої особи і під ранок більшу частину сну забуває. Деякі сни впливають на емоції і можуть бути дуже реалістичними. Сьогодні вчені точно не можуть сказати, чому сняться сни, але існує кілька непоганих теорій, що пояснюють це явище.

Чому людина спить

Для початку розберемося, навіщо взагалі нам потрібен сон.

Сон - природний стан організму, що включає в себе кілька циклів. У цей період активність мозку знижена, як і реакція на зовнішні подразники.

Довгий час механізм стану сну і причина бачення сновидінь були під завісою таємниці, і вчені різних часів висували припущення, ґрунтуючись на своїх домислах. Сучасні технології дозволили вивчити мозок людини під час сну, і люди отримали відповіді, правда, лише на деякі питання.

До сих пір багато хто вважає, що сон необхідний для відпочинку мозку і організму в цілому. Але ще в 20 столітті з'ясувалося, що це не зовсім так: під час сну активність мозку нижче тільки на 10-15%, ніж при неглибокій дрімоті, А м'язи цілком можуть відпочити, просто перебуваючи в стані спокою. Так навіщо ж ми витрачаємо майже третину нашого життя на особливий стан сну?

Сьогодні це фізіологічне явище розглядається не як просто відпочинок, а як механізм саморегуляції організму. У стані сну відбувається систематизація спогадів, розвантажується психіка, знижується рівень стресу, оновлюються клітини і виводяться шлаки.

Що буде, якщо не спати

Саме в період швидкого сну людина бачить яскраві сновидіння, частина яких можна згадати на ранок. Кожні стадії змінюють одна одну кілька разів, при цьому по тривалості вони нерівномірні, і поступово швидкий сон займає все більше часу.

У давнину сновидіння сприймалися як зашифровані послання з потойбічного світу, що містять відомості стосовно майбутнього людини. Розшифровувати ці послання допомагали «знаючі» люди (). Згодом з'являлися сонники, які і сьогодні користуються популярністю.

Однак з розвитком психології і фізіології почали з'являтися нові погляди на це явище, що відбиваються в декількох теоріях.

Теорія 1: Сни - образи бажань людини

Знаменитий психотерапевт Зігмунд Фрейд припустив, що у снах людина бачить пригнічені бажання і приховані прагнення. Підсвідомість як ніби спілкується з нами через сни. Іноді це точне зображення, а іноді воно завуальовано в якихось символах (образах).

Фрейд вважав, що обговорення снів з психотерапевтом, може сприяти вирішенню внутрішніх психологічних проблем людини. Він навіть написав книгу «Тлумачення сновидінь», де говорить про типові символах у снах, які можуть мати схоже значення у різних людей.

По Фрейду сни мають прихований сенс

Теорія 2: Особливість роботи мозку

А ось іменитий психіатр Джон Хобсон навпаки говорив, що ніякого смислового навантаження сни не несуть. Він вивчав те, як саме виникає сновидіння з фізіологічної точки зору. З'ясувалося, що до бачення правдоподібною реальності призводять випадкові сигнали зі стовбура головного мозку.

Мозок намагається якось інтерпретувати випадкові імпульси і складає їх в певні сюжети. За основу він часто бере спогади.

Цікавий факт! Експериментально доведено, що такі ссавці, як кішки і собаки теж переживають сновидіння.

Теорія 3: Постійна активація

Психіатр Чжан Цзе погоджується, що до виникнення сновидінь приводять нервові імпульси. Ось тільки на її думку, вони не випадкові.

Мозок під час сну систематизує спогади, і в момент їх переміщення з короткострокової пам'яті в довгострокову вони можуть частково активізуватися, і ми бачимо сновидіння.

Сновидіння може бути наслідком «нічної роботи» мозку

Теорія 4: Моделювання загрози

Це досить незвичайне пояснення того, чому ми бачимо сни. Вважається, що ця здатність дісталася людині від стародавніх предків, які за допомогою сновидінь могли імітувати потенційно небезпечні ситуації.

Фактично сни - захисний біологічний механізм, що дозволяє «тренуватися» переживати загрози. У сучасної людини не така небезпечна життя, як у предків, тому є думка, що функції снів трохи змінилися. Звідси і наступна теорія.

Був період, коли вважалося, що сон - це хворобливий стан, що виникає через накопичені отрут в організмі людини.

Теорія 5: Природний відбір думок

Психолог Марк Бленчер передбачає, що ситуації, які мозок моделює уві сні, дозволяють йому вибирати найкращі емоційні реакції. Він їх запам'ятовує і використовує вже в реальному житті.

Тобто в цьому випадку ми теж тренуємося, але вже з урахуванням того, що найчастіше відбувається в нашому сучасному житті.

Цукуба, Японія. За межами Міжнародного інституту об'єднаної медицини повітря наповнене важким і солодким запахом ОСМАНТУС, а великі золоті павуки плетуть свої павутини в кущах. Двоє людей в касках тихо перемовляються, вимірюючи площу синювато-сірих стін поруч зі входом і наносячи на них клей. Будівля настільки нове, що на нього навіть ще вивіски не встигли повісити.

Інституту всього п'ять років, самої будівлі ще менше, але в нього вже з'їхалося понад 120 дослідників з таких різних областей, як пульмонологія і хімія, і з різних країн, від Швейцарії до Китаю. У годині їзди на північ від Токіо, на території Цукубского університету при фінансуванні від японського уряду і інших джерел директор інституту Масаси Янагісава створив простір для вивчення основ біології сну - що відрізняється більш поширених предметів вивчення, на кшталт причин виникнення проблем зі сном і методів їх лікування. Тут повно кімнат з блискучим обладнанням, тихих палат, в яких сплять миші, і просторих робочих місць, об'єднаних спіральними сходами. Тут величезні ресурси сконцентровані на вивченні того, навіщо, власне, живим організмам потрібен сон.

Задайте дослідникам це питання і послухайте, як в їх голос пролазить почуття благоговіння і розчарування. Дивно, наскільки універсальний сон: посеред гарячкових битв за виживання, в усі епохи кровопролить, смерті, пагонів, незліченні мільйони живих істот лягали, щоб побути без свідомості якийсь час. Це не виглядає, як відповідний спосіб проводити повну боротьби життя. «Це безумство, але так справи і йдуть», - каже Тар'я Поркка-Хейсканен з Гельсінського університету, провідний біолог-сомнолог. Те, що така ризикована звичка так поширена і постійна, говорить про те, що йдуть під час сну процеси повинні бути вкрай важливими. Те, що сон дає тому, хто, варто того, щоб знову і знову спокушати смерть протягом усього життя.

Точна користь сну все ще залишається загадкою, і багатьох біологів ця невідомість заворожує. Одним дощовим ввечері в Цукубі групі вчених інституту, присутніх в Ізак-барі, вдається не згадувати сон всього лише перші півгодини спілкування. Навіть найпростішої медуз доводиться довше відпочивати, якщо змусити її не спати більше звичайного - про це з подивом повідомляє один з учених, цитуючи нову роботу, яка описує експеримент, в якому цих дрібних істот періодично підштовхували струменями води. А голуби - ви читали роботу про голубів? - запитує інший вчені. Всі дослідники погоджуються, що уві сні відбувається щось дивне. На столі овочі і темпура остигають, забуті перед обличчям дивовижних загадок.

Зокрема саме цю потребу заповнити недолік сну, яку спостерігали не тільки у медуз і людей, а й у всіх представників тваринного світу, намагаються використовувати вчені, щоб вирішити задачу необхідності сну в цілому. Необхідність в сні багато хто вважає ключем до розуміння того, що він нам дає.

Біологи називають цю потребу «сонним тиском»: якщо не лягайте спати надто довго, тиск зростає. Чи відчуваєте сонливість вечорами? Природно - ви весь день не спали, і нагнітали сонне тиск. Але, як і «темна матерія», ця назва описує те, природу чого ми поки не розуміємо. Чим більше ви роздумуєте над сонним тиском, тим більше воно походить на гру в загадки від Толкіна: що росте, коли ви спите, і розсіюється уві сні? Це що, таймер? Молекула, що приростає протягом дня і вимагає видалення? Що це за метафоричний підрахунок годин, захований в якомусь відділі мозку, що очікує, поки його не обнулять вночі?

Інакше кажучи, запитує Янагісава, який розмірковує про це в своєму персональному, залитому сонцем офісі інституту: «Яка фізична основа сонливості?»

Біологічні дослідження сонного тиску почалися понад сто років тому. У деяких з найзнаменитіших експериментів французький учений не давав собакам спати по десять днів. Потім він викачував рідина з їх мозку і вводив її в мозок добре відпочили собак, які миттєво занурювалися в сон. У цій рідині містилося щось, що накопичується під час недосипання, що змушувало собак засипати. Так почалося полювання за цим інгредієнтом - помічником Морфея, пальцем на вимикачі світла. Очевидно, не вдасться знайти гипнотоксинов, як назвав його французький дослідник, повинно було розкрити секрет того, чому тварин хилить в сон.

У першій половині XX століття інші дослідники почали прикріплювати електроди до скальпу людей, намагаючись через череп подивитися на сплячий мозок. Використовуючи електроенцефалограми (ЕЕГ), вони виявили, що уві сні мозок зовсім не вимикається, а працює за певною схемою. Після того, як очі закриваються, а дихання стає більш глибоким, щільне і гарячковий мельтешение електричних хвиль ЕЕГ зсувається і перетворюється в незвично довгі, пульсуючі хвилі раннього сну. Через 35-40 хвилин сповільнюється метаболізм, дихання вирівнюється, і сплячого вже не так легко розбудити. Через деякий час мозок перемикається і хвилі знову стають короткими і щільними: це фаза швидкого сну, в якій ми бачимо сновидіння. Один з перших дослідників REM виявив, що, спостерігаючи за рухами очей по століттями, він може передбачити, коли немовля прокинеться - матерів такий трюк вражав. Люди раз по раз повторюють цей цикл, прокидаючись в кінці фази REM, з пам'яттю, заповненої крилатими рибами і мелодіями, які вони не можуть пригадати.

Сонне тиск змінює ці мозкові хвилі. Чим більше випробуваному не давали спати, тим більше будуть хвилі під час фази повільного сну, що передує REM. Це явище спостерігалося практично у всіх живих істот, яких постачали електродами і тримали без сну занадто довго - у птахів, морських котиків, кішок, хом'яків і дельфінів.

Якщо вам потрібні ще докази того, що сон, з його дивною багатоступінчастої структурою і тенденцією до заповнення вашої свідомості всякою нісенітницею, це не просто якесь пасивне стан, що заощаджує енергію, то знайте, що у сирійських хом'ячків спостерігали таку особливість: вони прокидалися від сплячки, щоб поспати. Те, що вони отримували в результаті сну, недоступно їм під час зимової сплячки. Навіть незважаючи на те, що вона уповільнює практично всі процеси в їхніх тілах, сонне тиск все одно накопичується. «Я хочу дізнатися, чому саме ця активність мозку так важлива?» - каже Каспер Вогт, один з дослідників, які зібралися в новому інституті в Цукубі. Він показує на свій екран, де видно дані по спрацьовуванню нейронів у сплячих мишей. «Що тут такого важливого, щоб ризикувати бути з'їденим, не їсти самому, відкладати розмноження - кидати все, заради цього?»

Пошуки гипнотоксинов не можна назвати невдалими. Кілька субстанцій продемонстрували чітку можливість викликати сон - включаючи молекулу аденозину, що накопичується в певних ділянках мозку стережуть мишей, і зникаючу під час сну. Аденозин особливо цікавий тим, що, судячи з усього, саме на аденозинові рецептори впливає кофеїн. Коли він зв'язується з ними, у аденозину це вже не виходить - так працює бадьорить властивість кави. Але робота над гипнотоксинов повністю не пояснює, як саме організм відстежує сонне тиск.

Наприклад, якщо аденозин присипляє нас в момент переходу від неспання до сну, звідки він береться? «Ніхто не знає», - зауважує Майкл Лазарус, дослідник інституту, що вивчає аденозин. Дехто каже, що з нейронів, деякі - що це інший клас клітин мозку. Але згоди немає. У будь-якому випадку, «питання не в зберіганні», - каже Янагісава. Іншими словами, самі ці субстанції не зберігають інформацію про сонному тиску. Вони являють собою лише реакцію на нього.

Викликають сон речовини можуть з'являтися в процесі створення нових зв'язків між нейронами. Чиара Чіреллі і Джуліо Тонони, дослідники сну з університету Вісконсіна, припускають, що, оскільки наш мозок будує ці зв'язки під час неспання, то, можливо, під час сну він прибирає непотрібні зв'язку, усуває спогади або образи, які не узгоджуються з іншими, або непотрібні з точки зору пізнання світу. «Сон - це корисний для мозку спосіб позбутися від спогадів», - міркує Тонони. Ще одна група вчених виявила білок, впроваджуються в мало використовувані синапси і руйнує їх, а робити у нього це виходить, зокрема, при високому рівні аденозину. Можливо, цей процес очищення відбувається уві сні.

У цьому процесі все ще багато невідомих величин, і дослідники опрацьовують безліч інших напрямків в прагненні дістатися до витоків сонного тиску і сну. Одна група з Цукубского університету під керівництвом Ю Хайаса, знищує певну групу клітин в мозку мишей - і ця процедура може призводити до несподіваних наслідків. Заважаючи мишам відчувати фазу швидкого сну, струшуючи їх якраз в той момент, коли вони збираються в неї входити, викликає сильний тиск швидкого сну, яке мишам доводиться заповнювати в наступному циклі сну. Чи страждають миші від цього - інше питання, а поки команда досліджує те, як швидкий сон впливає на їх здатності в когнітивних тестах. Але з експерименту випливає, що ці клітини, або якісь набори клітин, в які вони входять, можуть зберігати в собі записи сонного тиску, коли справа стосується перегляду сновидінь.

Янагісава завжди схилявся до проектів епічного розмаху - наприклад, до масового дослідженню тисяч білків і клітинних рецепторів з метою зрозуміти їх призначення. Саме такий проект і привів його до вивчення сну приблизно 20 років тому. Вони з колегами, відкривши нейромедіатор, який назвали орексин, зрозуміли, що при його нестачі миші падають в обморок тому, що засинають. Виявилося, що цього нейромедіатора не вистачає у людей, які страждають нарколепсією - вони не можуть його виробляти. Ця ідея допомогла викликати справжню хвилю досліджень, які вивчають цей стан. Група хіміків з Цукубского університету працює спільно з фармакологічною компанією над дослідженням потенціалу імітують орексин речовин для лікування такого захворювання.

В даний час Янагісава з колегами працюють над великим проектом масштабного вивчення генів, покликаним визначити гени, пов'язані зі сном. Які беруть участь в проекті мишам вводять речовину, що викликає мутації. Потім їх постачають датчиками для ЕЕГ, і коли вони лягають спати на підстилці з тирси, машини записують їх мозкові хвилі. На сьогодні вчені проаналізували сон вже більше 8000 мишей.

Коли миша спить якось неправильно - часто прокидається, або спить занадто довго - дослідники починають копатися в її геномі. Якщо вони знаходять ту мутацію, яка може викликати цей ефект, вони намагаються створити миша, з такою мутацією, і вивчають питання переривання сну. Багато успішних вчені роками ведуть подібні дослідження у таких тварин, як плодові мушки, і досягають вражаючих результатів. Але перевага використання мишей, хоча такі експерименти в порівнянні з експериментами над мушками, дуже дорогі, полягає в тому, що до мишей можна підключити електроди ЕЕГ, прямо як до людини.

Кілька років тому ця група вчених виявила миша, яка ніяк не могла позбутися від сонного тиску. Її ЕЕГ показував, що вона живе в стані постійної виснажливої \u200b\u200bсонливості. Ті ж симптоми демонстрували і миші з такою мутацією, створені спеціально. «У цього мутанта сонних хвиль з великою амплітудою було більше звичайного, вона постійно була в невиспані стані», - говорить Янагісава. Мутація відбулася в гені SIK3. Чим більше мутанти не спали, тим більше білок набирав хімічних міток SIK3. Дослідники опублікували своє відкриття SIK3 в журналі Nature в 2016 році.

Поки ще не зовсім зрозуміло, як SIK3 пов'язаний з сонливістю, але те, що мітка накопичується на ферменті подібно піщинок на дні пісочного годинника, дуже зацікавило дослідників. «Ми переконані, що SIK3 - один з центральних гравців в цій області», - каже Янагісава.

Дослідники продовжують пробиратися в загадковій темряві сонливості, і подібні відкриття освітлюють їм шлях подібно променям ліхтарів. Як вони пов'язані один з одним, як вони можуть зійтися разом і скласти більш загальну картину, поки неясно.

Дослідники сподіваються, що прояснення прийде - може, і не через рік, і не через два, але коли-небудь, і раніше, ніж можна було б уявити. А тим часом в Міжнародному інституті об'єднаної медицини миші займаються своїми справами, прокидаються і засинають, в пластикових лотках, що стоять ряд за рядом. А в їх мізках, як і в наших, таїться секрет.

Вважається, що для повноцінного відпочинку дорослій людині щодня необхідно вісім годин сну. Нескладно порахувати, що 8 годин складають третину доби. Третина доби день за днем \u200b\u200bвиливається в третину життя. Ця нескладна арифметика змушує задуматися і задатися питанням: «А навіщо взагалі ми спимо?». Дійсно, повинні ж існувати якісь об'єктивні причини, які обґрунтовують необхідність сну?

Щоб визначити основні функції сну і отримати відповідь на питання «навіщо потрібен сон», вчені вирішили скористатися одним з перевірених в науці методом - доказом від противного. Було проведено цілий ряд експериментів, в ході яких піддослідним частково або повністю не давали спати. Висновки, зроблені на підставі результатів спостережень, дозволили фахівцям скласти кілька елементів мозаїки і визначити функціональну значимість сну.

А якщо взагалі не спати?

Що ж відчуває людина, яка не спить кілька днів поспіль? Відповісти на це питання допомогли добровольці, яких, по всій видимості, не менше ніж вчених цікавили результати експерименту (зауважимо, що випробування безсонням проводилися в різних куточках земної кулі і в різні відрізки історії). Максимальний термін перебування людини без сну (офіційно зареєстрований) склав 11 діб. Рекорд встановив в 1965 році школяр Ренді Гарднер. Інші експерименти закінчувалися, як правило, на 8 добу. Спостереження дозволили виявити певну закономірність в реакції організму людини на відсутність сну.

Отже, в перші 3-4 дні, проведені без сну, люди відчувають втому і дратівливість. На п'яту добу падає гострота зору, слуху, порушується координація рухів, людина втрачає здатність до цілеспрямованих дій, зосередженості, спостерігається неуважність, а так само різке зниження ваги при збалансованому і своєчасному харчуванні. Продовження експерименту продемонструвало поява галюцинацій і параної. Так, наприклад, Ренді Гарднер бачив в дорожньому знаку людини і твердив, що ведучий радіостанції хоче його вбити. Ще через пару днів у хлопчика виникли проблеми моторних функцій, мова перестала бути виразної, з'явився тремор пальців. Школяр не міг вирішити найелементарніших завдань, забуваючи в процесі рішення, в чому, власне, полягало завдання. Випробування безсонням закінчилося тим, що ініціатор досвіду заснув.

Стан, в якому перед закінченням випробування безсонням виявлялися добровольці, явно вказувало на те, що відсутність сну надає аж ніяк не позитивний вплив на організм. Продовжувати досліди з участю людей було б жорстоко і досить небезпечно. Тому, подальші експерименти проводилися за участю тварин. В кінці 19 століття лікар М.М. Манасеіна довела, що результатом двох-трьох тижневої безсоння собак стає неминуча смерть. Наступними піддослідними стали мавпи, але й інші представники тваринного світу не змогли жити без сну. Очевидно, що і людини чекає подібна доля.

Чому ж гинули піддослідні? Під час дослідів тваринам постійно робили різні аналізи. Вдалося виявити, що у всіх піддослідних тварин спостерігалося різке збільшення вірусів і бактерій в крові, що дозволило судити про те, що відсутність сну викликає ослаблення імунної системи. Однак, це не єдина причина загибелі. До неї варто додати і розлад нервової системи, і порушення звичного для організму режиму роботи внутрішніх органів і систем.

Отже, сон виконує цілий комплекс захисних функцій, А саме дає можливість всім органам і системам відновлювати стан, необхідне для повноцінної життєдіяльності і протистояння численним зовнішнім реагентів, а так само регулює протягом всіх внутрішніх процесів.

Відкриття фазової організації сну зажадало продовження експериментів з метою з'ясувати, яка з фаз є більш значущою, і яке функціональне навантаження несуть швидкий і повільний сон.

«Спати швидко» або «спати повільно»?

У 80-і роки група американських фахівців (А.Речшаффен і його помічники) провели експерименти над тваринами із застосуванням електроенцефалограми і отримали ряд важливих висновків.

Якщо тварина будити при перших ознаках сну на ЕЕГ, виникає "дроблення" сну на дуже короткі періоди. У перші дні експерименту тварина стає млявим, погано орієнтується в просторі, але поступово його мозок адаптується до нових умов. Різні ділянки мозку починають спати по черзі, спостерігається так звана просторова "локалізація" сну. Дослідники прийшли до висновку, що хоч би тривалим не було втручання в повільний сон, повністю виключити його не можливо. Тварини від «урізання» тривалості повільного сну не гинуть. Більш того, для багатьох з представників тваринного світу, наприклад, дельфінів, такий послідовний відпочинок різних ділянок мозку є нормою.

Функції повільного сну були вивчені вченим Н.І. Пігаевим. Для цього кішкам імплантували в мозок електроди і одночасно здійснювали вимір потенціалу різних відділів мозку і внутрішніх органів. Результати експерименту дозволили зробити висновки, що під час повільного сну відділ головного мозку, що відповідає за обробку зорової інформації, перемикається на обробку сигналів від внутрішніх органів (зокрема від органів травної системи). Таким чином, потрібен для регуляції процесів, що протікають всередині організму.

Досліди Речшаффена дозволили судити про те, що відсутність швидкого сну має більш критичні наслідки. Був проведений експеримент, під час якого щура поміщали на повільно обертається диск, встановлений в неглибокому басейні. У період дрімоти і повільного сну м'язова маса тваринного залишалася в тонусі, і тварина утримувалася на диску. Як тільки наступала фаза швидкого сну, м'язи розслаблялися, і щур падала в воду. Тварина прокидалося, і експеримент тривав. Поступово змінювався зовнішній вигляд тварини, погіршувалися показники роботи внутрішніх органів, і в результаті 40 денний безсоння щури гинули.

Перевірити, що ж відбувається з людиною в відсутності швидкого сну, допомогли, знову ж таки, добровольці. Фахівці в галузі нейрофізіології тестували 2 групи людей. Перша група мала можливість парадоксального сну, друга була її позбавлена. Тестування показало, що відсутність фази швидкого сну критично позначається на здатності людини до сприйняття і засвоєнні нового матеріалу і відтворенні вивченого раніше. А значить, швидкий сон відповідає за увагу і пам'ять людини. Мабуть саме ця функція швидкого сну і пояснює феномен хорошого рівня засвоєння матеріалу, прочитаного або повтореного перед сном.

У багатьох лабораторіях різних країн світу і до цього дня триває вивчення функцій сну. Ймовірно, що нові методи та інструменти дослідження, в тому числі, позитронно-емісійна томографія, нейрохімія окремих груп клітин, допоможуть сформулювати ще більш повний спектр послуг, який надає сон організму людини.

Відразу обмовимося, що сучасна наука поки слабо розуміє, навіщо живі істоти - від мух дрозофіл до коханої дружини - на деякий час зовсім добровільно впадають в стан, кілька схоже на смерть.

Є деякі припущення, про які йтиметься далі, а є і деякі точно встановлені факти.

Головний з них: позбавлення сну обов'язково призводить до болісної смерті.

Що буває, якщо не спати

У сучасному світі позбавлення сну визнано тортурами, І заборонено міжнародними конвенціями. Так що якщо, у вас за стіною посеред ночі влаштували гучну вечірку сусіди, сміливо можна скаржитися не тільки в міліцію, але і в ООН. Втім, в міліцію ефективніше.

На людях експерименти з науковим контролем, зрозуміло, не проводилися, а ось досліди на тваринах показали: бідні жертви науки, позбавлені сну, вмирають. Завжди, незалежно від виду - собака це чи тарган. При цьому всі тканини і органи при розтині виглядають абсолютно здоровими.

Досліди на людях проводилися лише з метою встановити, як людина буде відчувати себе, якщо його на чотири-п'ять діб позбавити сну, і привели до передбачуваному результату: дуже погано. На п'ятий день не може координація рухів, майже відсутня увагу, починається втрата ваги, хоча годували піддослідних добре. І навіть починаються галюцинації. Доводити експеримент до логічного завершення добровольці чомусь відмовилися.

Як ми спимо

Коли людство дійшло до електроенцефалографії, дещо про сон стало зрозуміло. За інтервал від «добраніч» до «доброго ранку» проходило багато чого цікавого.

З'ясувалося, що за час ночі ми спимо дуже по-різному. Вчені виділили два типи сну. один називається повільний сон (Ще - повільнохвильової, або ортодоксальний сон). У ньому ми проводимо близько 75 відсотків часу.

Набагато цікавіше другий тип. «Швидкий», або бистроволнового сон, Він же сон REM, або БДГ-сон. Обидва останніх назви є абревіатурою вислову «швидкі рухи очей». З одного боку, під час цієї фази у нас повністю розслабляються майже всі м'язи. За винятком кількох дрібних, в тому числі м'язів, які керують рухом очних яблук.

В результаті у людини рухаються очі, повністю знерухомлені тіло, зате надзвичайно висока мозкова активність. Не дивно, що цю фазу назвали парадоксальною. Саме в цю фазу нам сняться сни. І саме позбавлення цієї фази позбавляє людину життя.

Скільки нам треба?

Вважається що для нормального функціонування нам потрібно мінімум 6-8 годин сну на добу. А в нормі краще 8-10. Дітям же потрібно спати більше (тривалість сну залежить від віку).

Полуектов Михайло Гурович, лікар-сомнолог, кандидат медичних наук, доцент Першого московського медичного університету імені І.М. Сеченова

До сих пір сон представляється загадковим станом, про природу якого сперечаються фізіологи, хіміки, психологи та інші вчені мужі. За уявленнями фізіологів, які набули популярності ще в XIX столітті, сон виникає від того, що у вечірній час «кров відливає від голови» - мозковим клітинам не вистачає живлення і вони переключаються в режим гальмування. Ця теорія, активним поборником якої виступав французький фізіолог Моссо, доводилася досвідом на ліжку-вагах. Коли людина, поміщений на цю ліжко горизонтально, засипав, головний кінець ліжка підводився. Але як з'ясувалося при подальшому спостереженні, через деякий час сну кров, навпаки, приливає до голови і ногах ліжка підводиться.

У 1937 році Альфред Лумис з колегами запропонували першу класифікацію стадій сну людини, засновану на зміни електроенцефалограми. Однак подальший розвиток нейрофізіології показало, що для більш точного визначення стадій сну потрібна реєстрація більшого числа показників, ніж тільки електричні потенціали мозку. У 1953 році американськими вченими Натаніель Клейтманом і Юджином Азерінскій була відкрита остання, п'ята стадія сну, названа швидким сном. Встановлення чітких критеріїв сну і неспання дозволило визначати, як функціонують фізіологічні системи організму - серцево-судинна, нервова, дихальна, сечостатева і інші, в різні періоди сну. Це дозволило отримати відповідь на багато питань, що стосуються призначення сну для людського організму.

До розуміння природи сну люди не могли прийти дуже довгий час, так як були відсутні методи об'єктивної реєстрації стану організму під час сну. Це стало можливим лише в XX столітті, коли німецький психіатр Ганс Бергер ввів в клінічну практику метод електроенцефалографії (ЕЕГ). При використанні цього методу дослідження з різних зон черепа реєструвалися електричні струми, що представляють різницю потенціалів між двома електродами. Виявилося, що в різні періоди часу реєстрації, особливо якщо порівнювати сон і неспання, картина електроенцефалограми у одного і того ж людини може істотно відрізнятися.

Психологічні теорії сну, особливо, теорія Зигмунда Фрейд, відмовлялися відповідати на питання про те, яка речовина або дія викликають сон. Вони вважали, що потреба у сні запрограмована спочатку, так як людина час від часу повинен занурюватися в стан свободи від зовнішнього світу, як це було в лоні матері. При цьому, на думку психолога, людина отримує можливість переварити велику кількість різнорідної інформації, отриманої днем, і відновити психічну рівновагу.

Наступною популярною теорією виникнення сну стала теорія гипнотоксинов - «сонного отрути». Французькі психологи Лежандр і Пьерон припустили, що посилення до вечора схильності до засипання може бути пов'язано з накопиченням в організмі людини під час неспання якогось речовини - гипнотоксинов. Коли ж людина засинає, цей «сонний отрута» починає нейтралізовуватися і до моменту ранкового пробудження зникає з організму майже повністю. Вчені проводили досліди на собаках, яким не давали спати - коли ті гинули, в мозку у них дійсно знаходили зміни, схожі на поразку при отруєнні. Більш того, якщо виспався собаці переливали кров від невиспаний, перша собака починала проявляти ознаки сонного поведінки і засинала. Проте, не дивлячись на титанічні спроби виділити «речовина сну», зробити це нікому досі не вдалося.

Що таке сон?

Отже, що ж являє собою сон людини? Як зазвичай відбувається перехід від неспання до сну? Зазвичай до вечора людина починає відчувати втому, відзначає зниження енергії, погіршується розумова діяльність, притупляються емоції. Це стає сигналом, що настав час відправлятися в спальну кімнату. Людина лягає на ліжко, вимикає світло і розслабляється. Через деякий час усвідомлення ним навколишнього починає «згасати», з'являються грезоподобние відчуття, після чого довільне свідомість «вимикається» аж до пробудження вранці або вночі.

Якщо спостерігати за цією людиною за допомогою спеціального приладу - полісомнографію, то дослідник може побачити, як при переході від неспання до сну змінюється електрична картина мозку - на зміну швидким і організованим електричним потенціалом приходить розрізнена повільніша електрична активність. У цей час можна спостерігати також повільні, плаваючі рухи очних яблук. Це перша стадія сну. Вона займає короткий відрізок часу - за ніч зазвичай 5-10 хвилин.

На зміну першій фазі приходить друга стадія сну. Її досить легко визначити по картині електроенцефалограми, так як в цей час можна спостерігати специфічні феномени: мають кілька піків і западин комплекси і дуже специфічні періоди швидкої електричної активності - веретена сну. Друга стадія займає зазвичай найбільшу частину часу сну - близько 50%.

При подальшому поглибленні сну друга стадія переходить в 3-ю і 4-ю стадії - так званий дельта сон. В цьому періоді сну на електроенцефалограмі визначаються у великій кількості повільні високоамплітудні електричні потенціали. Дельта сон займає зазвичай близько 20% часу сну і завершує так званий «повільний сон» - частина сну, якої характерна повільна електрична активність, невластива станом неспання.

Далі зазвичай слідує швидкий сон, який займає в цілому 20-25% всього сну. Визначити швидкий сон тільки по одній електроенцефалограмі неможливо. Це пов'язано з тим, що біоелектрична картина швидкого сну дуже сильно нагадує картину неспання. Однак, якщо поспостерігати за людиною в стані швидкого сну, то стає ясно, що він спить - очі прикриті, сплячий ніяк не реагує на звуки, дотики. При цьому можна відзначити епізодичні посмикування рук або ніг і різкі, швидкі рухи очних яблук під неприкритими століттями. За назвою цього феномена дана частина сну і отримала назву швидкий сон. Якщо розбудити людину в цей час, то найчастіше (близько 80% випадків) він розповість про те, що бачив сон - точніше, сновидіння. Від активних дій під час сновидіння (коли уві сні людина може бігти, битися, кричати і т.д.) організм захищається вимиканням тонусу поперечно-смугастої мускулатури в цей період.

Стадії сну чергуються в певному порядку, формуючи так званий цикл сну - спочатку проходять чотири стадії повільного сну, завершує цикл швидкий сон. За час нічного сну зазвичай повторюється 4-6 циклів сну. Тривалість такого циклу у дорослої людини становить 90 хвилин, у дітей - близько 60 хвилин. Абсолютно строго закономірність чергування стадій сну не витримується. Періодично під час сну людина може подбужіваться (на деякий час переходити в більш поверхневу стадію сну) через різке звуку або відчувши незручність або навіть прокинутися і сходити в туалет, але все одно через якийсь час цикл сну завершується і змінюється новим.

Іншою важливою закономірністю сну є різне співвідношення повільного і швидкого сну в циклі, мінливий з плином ночі. Професор Теодор Штекманн пропагував тезу про те, що «одна година сну до опівночі дорівнює двом годинам після». Дійсно, в перші години після засипання розбудити людину зазвичай важче, ніж під ранок. Це пов'язано з тим, що в першу половину сну переважає повільний сон, в другу - швидкий. Саме тому ми частіше згадуємо сновидіння, якщо прокидаємося вранці, а не серед ночі. У той же час загальний відновлювальний ефект вище у повільного сну, тому, поспавши кілька годин на початку ночі, ми можемо відчувати себе майже відновленими після денного неспання.

Навіщо потрібен сон?

Призначення повільного і швидкого сну було з'ясовано на основі численних дослідів, заснованих на психічних і фізичних навантаженнях або на позбавлення тієї чи іншої частини сну. Було показано, що фізичне навантаження, особливо що проводилася у вечірній час, призводить до збільшення кількості повільного сну, переважно найглибших його стадій (3-й і 4-й). Застосування розумового навантаження призводить до збільшення кількості глибоких стадій повільного сну і прискоренню настання швидкого сну. Біохімічні дослідження показали, що 80% добової кількості гормону росту (соматотропного гормону) виділяється в період глибокого повільного сну. А при деяких порушеннях сну, коли кількість глибокого повільного сну падає, наприклад, при синдромі обструктивного апное сну, у дітей відзначається затримка росту і набору ваги. Таким чином, вважається, що в найбільшій мірі повільний сон, особливо його глибокі стадії, відповідальні за фізичне відновлення організму людини.

Роль швидкого сну вдалося визначити в дотепних дослідах позбавленням цієї частини сну, що проводилися на щурах. Тварина містилося на плаваючу у воді платформу, утримуватися на якій вона могла лише активно балансуючи. При засипанні і переході в швидкий сон наставав зниження м'язового тонусу - при цьому тварина втрачала здатність утримуватися на платформі, падала в воду і тут же прокидалося. Таким чином вдавалося значно обмежити кількість одержуваного щуром швидкого сну. Далі проводилися досліди з навчання тварин пробиратися в лабіринті до годівниці. Виявилося, що якщо навчену таким чином щура потім позбавити швидкого сну, то вона забувала шлях до жаданої приманки. Цей досвід став одним з яскравих підтверджень важливу роль швидкого сну для запам'ятовування попередніх подій у ссавців.

У людей досліди з позбавленням швидкого або повільного сну давали неоднозначні результати, що пов'язано зі складністю вищої нервової діяльності та формування мотивацій. Найчастіше на тлі позбавлення швидкого сну випробувані ставали емоційно нестійкими, іноді агресивними. У деяких виникали галюцинації. Узагальнюючи результати цих дослідів, можна стверджувати, що швидкий сон необхідний для процесів запам'ятовування і збереження психічного здоров'я людини. Сновидіння, що є супутником цієї частини сну, відображають глибинну психічну активність і в символічній формі можуть представляти нашій свідомості інформацію про існуючі внутрипсихических конфліктних ситуаціях.

Чому людина засинає?

Звідки ж об'єктивно береться стан сну? Чому в середині дня звичайна людина абсолютно не відчуває тяги до сну, а вночі, навіть на відповідальному посту, готовий все віддати за солодкі миті сну?

Людський організм функціонує в двох режимах. Один з них - це добре вивчене стан неспання. Інший, відповідно, стан сну. У стані сну і неспання майже всі процеси життєдіяльності відбуваються по-різному. Це дуже добре видно на прикладі зміни електроенцефалограми: електричні процеси в мозку людини істотно відрізняються не тільки при порівнянні сну і неспання, але навіть між різними стадіями сну. Так само разюче може відрізняється і діяльність інших систем організму. Наприклад, дихання під час сну стає в 2-2,5 рази менше глибоким, ніж в стані неспання, серцевий ритм уві сні сповільнюється, зменшується секреція гормонів стресу - кортизолу, адреналіну і виробляються гормони, специфічні для сну - мелатоніну, соматотропний гормон. Можна навести й масу інших прикладів.

Головним фактором ініціації сну є зміна взаємодії двох систем нейронів головного мозку - активує і гальмує. Активує система, яка складається з 8 центрів, забезпечує стимуляцію коркових і підкіркових відділів мозку. Це необхідно для того, щоб зберігати достатній рівень свідомості, швидко реагувати на мінливі обставини, забезпечувати злагоджену реакцію внутрішніх органів на ці зміни, отримувати і використовувати інформацію. Якщо активує система пошкоджується, наприклад при мозковому інсульті, людина занурюється в кому. Основними «переносниками» інформацію від активують центрів до інших відділів мозку є ацетилхолін, норадреналін, глутамат, гістамін і ряд інших субстанцій.

Центрів, що відносяться до синхронизирующей системі мозку, або «центрів сну», значно менше. Два з них є головними - вони знаходяться в області переднього мозку і гіпоталамуса і містять універсальне гальмівне речовина гамма-аміномасляна кислота і важливий для сну пептид Галанін. Людина починає відчувати сонливість тоді, коли центри сну починають інтенсивно працювати і пригнічують діяльність активують мозкових центрів. Надалі включається самоподдерживающийся механізм, коли мозок починає відключати себе від зовнішніх подразників, в той же час змушуючи коркові нейрони генерувати електричну активність, властиву станом сну. Після того, як мозок достатній час пропрацює в режимі повільного сну, складну взаємодію нейронних ядер стовбура мозку запускає швидкий сон. Закінчення швидкого сну завершує перший цикл сну, після чого вся послідовність стадій сну повторюється.

Дослідники припускають, що більшу роль в процесах ініціації сну (повільного сну) грають два додаткових фактори: накопичення протягом дня медіатора аденозину (медіатор втоми) і посилення в вечірній час імпульсації від внутрішнього годинника організму (супрахіазменних ядер). Крім цього на ймовірність виникнення сну впливає і накопичення «гормону сну» мелатоніну, продукція якого починає зростати зі зменшенням світлового потоку ззовні (коли починає темніти).

Для того, щоб пояснити, чому людина кожен день засинає, наприклад в 0 годин, а не в 11 або 15 годин дня, запропонована модель «двох процесів». Відповідно до неї, у міру неспання в організмі накопичується якась речовина або комплекс речовин - гипнотоксин (згадаємо досліди французьких дослідників на невисипавшіхся собаках). На звання гипнотоксинов претендує більше десятка субстанцій, але жодне з них ще не проявило однозначного снодійного дії в умовах експерименту на людині. Одночасно зі збільшенням вмісту в організмі цього гіпотетичного гипнотоксинов до вечора рівень мозкової активації, що залежить від діяльності внутрішнього годинника, йде на спад. Таким чином відкриваються «ворота сну», потрібно тільки увійти в них. Якщо людина усуне зовнішні подразники, прийме розслаблену горизонтальну позу в ліжку, то, швидше за все, і станеться запуск сну - центри сну почнуть пригнічувати активують центри і настане засинання. Протягом ночі, коли сон триватиме, гипнотоксин поступово нейтралізується, а мозкова активність відповідно до сигналів від внутрішнього годинника почне посилюватися. При цьому настане момент, коли «ворота сну» закриються - пробудження виявиться можливим навіть від незначного внутрішнього або зовнішнього подразника і сон закінчиться.

Скільки потрібно спати?

Чи може людина не спати зовсім? Часто згадується, що катування позбавленням сну була найстрашнішою з тих, що застосовувалася до людини, змушуючи його за кілька тижнів втрачати «людську подобу» і все розповідати своїм мучителям. У Книзі рекордів Гіннеса в 1965 році був зареєстрований перший (і єдиний підтверджений) рекорд перебування без сну протягом 264 годин (11 діб), що належав американському студенту Ренді Гарднера. Через 4-5 діб відсутності сну випробуваний став відчувати слабкість, дратівливість, підозрілість, у нього періодично траплялися галюцинації. Після закінчення дослідів Ренді поспав 14 ч. 40 хв., Лікарі визнали його абсолютно здоровим. Надалі представники агентства Гіннеса відмовилися від реєстрації подібного роду рекордів, оскільки вони пов'язані з небезпекою для життя і здоров'я. Проте в 1977 році у Великобританії Морін Вестон, беручи участь в марафоні крісел-качалок, зуміла протриматися без сну протягом 449 годин (18,7 днів).

Вчені, що займаються сном, скептично налаштовані щодо достовірності подібного роду рекордів. Щоб довести, що людина абсолютно точно не спав все це брешемо, необхідно безперервно реєструвати показники полісомнограмми. У дослідах на добровольцях було показано, що навіть після 2-3 ночей без сну періоди «мікросна» тривалістю 10-30 секунд починають вторгатися в звичайну ЕЕГ неспання і чистого експерименту не виходить, адже сумарно на добу все одно набирається кілька годин сну. Швидше за все, сон є настільки життєво необхідної мотивацією організму, що повністю виключити його появу протягом тривалого часу просто неможливо.

Скільки ж потрібно спати людині, щоб висипатися і відчувати себе добре? В даний час вважається, що потреба у сні закладається генетично і після досягнення людиною повноліття практично не змінюється. Неправильним є твердження, що люди похилого віку менше потребують уві сні, ніж молоді, просто у них виявляється більше причин спати погано. Існують історичні свідчення про людей, які спали дуже мало і при цьому активно працювали і навіть мали значний вплив на хід історії. Так стверджують, що Леонардо да Вінчі спав 1,5 години на добу, Нікола Тесла - 2 години, Наполеон Бонапарт - 4 години, Уїнстон Черчилль і Томас Едісон - по 4-6 годин. Перевірити ці твердження не представляється можливим. Вченими було проведено кілька досліджень малоспящіх людей, які спали по 3-5 годин. Особливістю їх сну було те, що найглибший сон - дельта-сон займав у них не менше половини часу усього сну, тобто ефективність сну у них була максимальною за рахунок обмеження часу менш важливих стадій сну.

Вважається, що для більшості людей «здорової нормою» є сон протягом 7,5-8,5 годин. Щоб визначити особисту, індивідуальну потребу уві сні, на час «дослідів» необхідно забезпечити собі максимально сприятливі умови і виключити зовнішні фактори, які можуть спотворити картину, - роботу, стреси, несприятливі природний і соціальний фон. Визначати приблизну тривалість власного сну слід на 2-3 тижні відпустки, «без надмірностей», після того як хронічне недосипання, характерне для багатьох активно працюючих людей, буде компенсовано.

Характерним для сучасного суспільства є свідоме обмеження сну на користь збільшення часу роботи або, навпаки, часу відпочинку у вечірній і нічний час. Цей ефект називають ще «ефектом Едісона», віддаючи належне знаменитому американському винахіднику, вдосконалити електричну лампу розжарювання з тим, щоб випускати її в масових кількостях і, фігурально висловлюючись, «перетворити ніч на день». Точно визначити, наскільки довго людина може існувати в умовах обмеження сну без наслідків для себе, поки не представляється можливим. Проте вже зараз отримано ряд свідчень про негативний вплив тривалого обмеження часу сну на здоров'я.