Урок 1. Что такое сон?

Самый важный и одновременно самый загадочный процесс в человеческом организме собрал вокруг себя немало слухов и догадок. Ученые в лабораториях по исследованию сна стремятся постичь природу этого процесса, чтобы мы могли иметь представление о том, как устроен сон и сколько на самом деле нужно спать, чтобы высыпаться.

В первом уроке этого курса мы поговорим о том, с чего начинается засыпание и какие процессы в организме человека происходят на границе бодрствования и сна.

Содержание:

• Что происходит во сне?
• Как человек засыпает?
• Почему мы «дергаемся» во сне?
• Что происходит после засыпания?
• Как мозг понимает, что пора просыпаться?
• Сколько нужно спать?
• Проверочный тест

Предлагаем двигаться последовательно по каждому пункту всех процессов сна, чтобы в конце у вас сложилась полная картина и не осталось вопросов. Поэтому начнем с того, что узнаем, как все же получается, что человек начинает засыпать и какие процессы отвечают за это.

Что происходит во сне?

Если взглянуть со стороны на сам факт существования сна как части нашей жизнедеятельности, он даже может показаться странным. Во сне мы не двигаемся и большинство реакций, которые происходят в состоянии бодрствования, отсутствуют или происходят не так интенсивно. Это связано с тем, что информация не поступает в мозг через один из основных каналов восприятия – глаза, потому что они закрыты.

Следовательно, обработка данных и восприятие происходят не так интенсивно. Одновременно с этим в головном мозгу продолжается психическая деятельность, которая ощущается нами как более слабая, будто через какую-то призму. Мы не всегда можем ясно воспроизвести мысли и образы после сна, а просыпаемся бодрыми и полными сил. Эти факты приводят нас к выводу, что влияние сна на человека в период бодрствования неоспоримо. Но как же происходит процесс сна?

Во время сна в мозге возникают нервные процессы возбуждения и торможения, которые и являются причиной того, что все млекопитающие, включая человека, спят. Журнал Nature опубликовал  исследование, где сообщается, что ученые нашли ионный канал, который отвечает за механику переключения человеческого мозга со сна на бодрствование и наоборот [Nature, 2016].

Профессор нейробиологии Геро Мизенбек из Оксфордского университета полагает, что искать ответ на вопрос, что же влияет на засыпание, нужно  в гомеостазе сна. «Гомеостаз измеряет нечто, что происходит в нашем мозге во время бодрствования, и отслеживает необходимость человека во сне. Во время сна система перезапускается, и после пробуждения цикл начинается заново» – рассказывает ученый [G. Miesenboeck, 2016].

Как человек засыпает?

Процесс засыпания представляет собой набор совокупностей мелких незаметных микропроцессов и изменений, которые все вместе делают так, что человек засыпает не резко, а постепенно. Данное явление называется локальный сон. Суть его заключается в том, что часть за частью кора головного мозга переключает свою работу с поддержки бодрствующего состояния на обслуживание внутренних проблем тела. Как раз в этот момент ослабляются функции обработки информации через внешние каналы восприятия и органы чувств.

Академик Иван Петрович Павлов в своей теории сна описывает причины сна как особые нервные процессы, которые сменяют друг друга – торможение и возбуждение.

Всем нам с детства знакомы признаки сонливости, которые предшествуют сну:

Кроме этих внешних проявлений есть масса других, которые могут отличаться и варьироваться у разных людей. Например, некоторые замечают у себя резкие вздрагивания. Вздрагивать может рука, нога или появляется ощущение, что вздрагивает все тело полностью. Иногда вдруг кажется, что вы словно проваливаетесь в пропасть во время засыпания. Осознание, что вы вот-вот упадете, также вынуждает тело вздрагивать. Такое явление считается не опасным для здоровья, и специалисты по изучению сна не связывают его с какими-либо нарушениями [Центр здорового сна, 2020].

Несмотря на это, данный феномен привлекает к себе внимание не только ученых, но и обычных людей, ведь он кажется весьма загадочным. Сомнологи (специалисты по изучению сна) еще не пришли к окончательным причинам возникновения этих «вздрагиваний», но многие из них сходятся на определенных выводах. О них мы расскажем в следующей части урока.

Почему мы «дергаемся» во сне?

Движения, которые мы воспринимаем, как «дергания» во время сна, называются «ночными подергиваниями». Обусловлены они мышечными сокращениями в теле, которые носят непроизвольный характер. Сокращения происходят в разных частях тела или во всем теле. Эффект может вас удивить или даже напугать. Но важно знать следующее: движения возникают в момент, когда мозг переходит от контроля над телом к режиму отдыха, давая мышцам рук, ног, лица и туловища непроизвольные реакции.

В настоящее время выделяются две основные теории, почему мы вздрагиваем и дергаемся во сне:

Если же подергивания случаются часто и приносят дискомфорт, беспокойство, нужно обратиться к специалисту, чтобы исключить неврологические заболевания (мышечная дистрофия, эпилепсия, синдром апноэ и т.п.) Сомнолог проведет необходимые исследования и сможет установить причины подергиваний [А. Малков, 2020].

Что происходит после засыпания?

С научной точки зрения, сон является сложным биохимическим процессом, в котором принимает участие множество гормонов. А именно: серотонин, норадреналин, дофамин, мелатонин и некоторые другие. Кроме этого, задействуются разные участки головного мозга. Так, например, эпифиз отвечает за выработку мелатонина [Основы психофизиологии, 2003].

На практике, благодаря многолетним исследованиям ученые выяснили, что именно происходит в течение сна. Удалось определить циклы сна, фазы и различные стадии. Дальше мы подробнее разберем эти составляющие.

Структура сна включает себя определенные стадии, которые циклично повторяются на протяжении ночи. Существует две фазы сна: медленный сон и быстрый сон. Первые четыре стадии сна происходят в фазе медленного сна, а пятая стадия относится к фазе быстрого сна.

Схематично стадии сна можно изобразить так:

Эта последовательность называется циклом сна. Длительность первого после засыпания цикла примерно 90-100 минут. Далее циклы повторяются, но с каждым следующим циклом доля медленного сна укорачивается, в то время как доля быстрого сна удлиняется. Считается, что если сон полноценный и человек здоров, у него будет пять вот таких полных циклов.

Представление о такой структуре сна ученым удалось получить с помощью аппарата ЭЭГ (электроэнцефалограммы). Исследования проводились и на людях, и на животных. Полученные данные о ритмичности сна и позволили сделать выводы о том, что такое чередование и есть критерий «нормальности». Т.е. циклическое повторение первой, второй, третьей и четвертой стадий медленного сна и следующей за ними быстрой фазы.

Именно эти данные позволили определить сон как «особое генетически детерминированное состояние организма человека (и теплокровных животных, т.е. млекопитающих и птиц), характеризующееся закономерной последовательной сменой определенных полиграфических картин в виде циклов, фаз и стадий» [В. М. Ковальзон, 1999].

Теперь давайте рассмотрим более детально, какие особенности и отличия имеет каждая стадия сна. Сначала рассмотрим стадии медленного сна:

Остается одна стадия быстрого сна:

Быстрый сон:

Все стадии одинаково важны для организма, потому что только полноценный сон способствует нашему хорошему самочувствию во время бодрствования. Кроме этого, он помогает клеткам организма обновляться, укрепляет иммунитет, активизирует процессы очищения, снижает стрессовую нагрузку и многое другое, о чем мы расскажем в других уроках нашего курса.

Как мозг понимает, что пора просыпаться?

Все  живые существа на Земле адаптировались к вращению нашей планеты, к смене дня 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 дня 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 [The Nobel Prize, 2017].

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 [РБК, 2017].

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

В этом разделе урока мы обсудим, сколько должен спать человек каждую ночь в зависимости от возраста, во сколько лучше ложиться и просыпаться. А также более подробно разберем влияние циркадных ритмов на наш сон.

Прежде всего, хотим отметить, что здоровый и крепкий сон складывается из множества факторов: от удобной постели до вовремя завершенных дел, которые могут мешать расслабиться вечером и настроиться на отдых. Также известно, что если сна достаточно и человек высыпается, то у него увеличивается продолжительность жизни. При этом сильный пересып, как и недосып, ведет к преждевременному старению и увеличивает смертность. Происходит это по причине того, что развиваются различные патологии и заболевания, например, болезни сердечно-сосудистой системы и сахарный диабет [NCBI, 2012].

Цифра 8 принята как среднее значение для возраста от 25 до 65 лет. В книге «Загадки сна. От бессонницы до летаргии» кандидат медицинских наук и врач-сомнолог Михаил Полуэктов пишет о том, что кратковременное сокращение сна не представляет большого вреда для здоровья. Но есть минимальное количество (около 5) часов сна, которые критически важны для восстановления жизненно важных функций организма человека. В долгосрочной перспективе, если мы хотим иметь максимальную энергию, бодрость и отличные показатели здоровья, спать нужно 7-9 часов [М. Полуэктов, 2019].

Для разных возрастных категорий нормы сна выглядят так:

• Младенцы до 3 месяцев – до 17 часов в сутки. В этом возрасте новорожденные не различают времени суток, а сон их отличается частыми просыпаниями, но циклы сна у них уже есть. В первые месяцы жизни у малышей идет перестройка на преимущественно ночное время сна.
• Младенцы до 1 года – 12-15 часов. В этом возрасте увеличивается длина циклов сна и формируется продолжительность сна, который уже может происходить до 6 часов непрерывно.
• Дети до 2 лет – 12-14 часов. Как правило, после одного года днем ребенок спит все меньше. Считается, что до 3 лет вырабатываются основные привычки, связанные со сном.
• Дети 3-5 лет – 10-13 часов. Детям этого возраста еще необходим сон после обеда
• Дети до 13 лет – 9-11 часов. После первых 5 лет жизни постепенно уходит привычка спать после обеда.
• Подростки 14-17 лет – 8-10 часов. Подростковый период крайне важен, поэтому ребенок должен спать достаточно, чтобы организм справлялся с учебой и одновременной гормональной перестройкой организма.
• Молодые люди 18-25 лет – 7-9 часов. Человек продолжает еще расти и сон играет важную роль в окончательном формировании организма.
• Пожилые люди после 65 лет – 7-8 часов. Пожилые люди, как правило, испытывают меньше потребности во сне, это связано с уменьшением выработки гормонов, которые отвечают за сон. При этом частое явление для людей в возрасте – ложиться и просыпаться гораздо раньше обычного времени.

Из приведенных данных можно сделать вывод, что количество циклов сна за ночь у взрослого человека и ребенка дошкольного возраста будет варьироваться. Это совершенно нормально и закономерно.

Кроме учета норм сна для людей разных возрастных категорий нужно учитывать и время, в которое мы засыпаем и просыпаемся. Благодаря природным сменам дня и ночи и циркадным ритмам существуют определенные промежутки времени, в которые рекомендуется отходить ко сну и пробуждаться, чтобы высыпаться, быть бодрыми и полными сил. Но тут важно понять: со стороны человека может потребоваться немало усилий для выработки правильного режима сна. А выработать его непременно нужно как минимум для собственного здоровья.

Сегодня мы располагаем результатами сотен исследований и экспериментов с участием добровольцев. Люди были готовы жертвовать сном, недосыпать, пересыпать и даже жить в темноте, не зная, какое время суток за стенами помещения. Благодаря этим людям и исследователям сна известны закономерности, соблюдая которые мы имеем все шансы спать здоровым сном [BMJ, 2010].

Итак, чтобы утром просыпаться с легкостью, быть бодрыми в течение дня и легко засыпать, ученые разработали простую таблицу. Они опирались на данные о том, что в фазу быстрого сна легче всего проснуться, учитывали количество циклов нормального сна (4-5-6) и длину одного цикла (90-120 минут). Таблица выглядит следующим образом:

Время в таблице указано с учетом того, что человеку нужно около 15 минут на засыпание. Важно помнить о том, что наиболее здоровым будет сон, который синхронизирован с 24-часовым циркадным ритмом. Это значит, что организм наиболее предрасположен к здоровому сну примерно с 22.00 до 6.00. Гормон сна мелатонин вырабатывается у человека с 22.00 до 02.00 – вот почему важно засыпать вовремя.

Если вам приходилось ложиться спать под утро, вы наверняка замечали, как трудно уснуть, даже если хочется спать и вы устали. Это происходит как раз потому, что мелатонин в организме уже не вырабатывается. А летом, когда световой день максимально длинный, еще и дневной свет совершенно не способствует засыпанию. Если ложиться под утро, циркадные ритмы уже настроили тело на бодрствование. Вот почему важно соблюдать режим, засыпать и просыпаться в одно и то же время и стремиться к соблюдению режима сна.

Итак, в этом уроке мы изучили процесс засыпания и выясняли из каких фаз, циклов и стадий состоит сон. Также мы узнали, как мозг понимает, что пора проснуться, во сколько нужно засыпать и просыпаться и почему.

Теперь предлагаем проверить свои знания по материалу урока и перейти к следующему.

Проверьте свои знания

Если вы хотите проверить свои знания по теме данного урока, можете пройти небольшой тест, состоящий из нескольких вопросов. В каждом вопросе правильным может быть только один вариант. После выбора вами одного из вариантов система автоматически переходит к следующему вопросу. На получаемые вами баллы влияет правильность ваших ответов и затраченное на прохождение время. Обратите внимание, что вопросы каждый раз разные, а варианты перемешиваются.

Далее поговорим о том, что происходит во сне.