Зачем мы спим. Почему мы спим? Понимаем почему мы спим
Запускает проект «Вопрос учёному», в рамках которого специалисты будут отвечать на интересные, наивные или практичные вопросы. В новом выпуске доктор биологических наук Владимир Ковальзон объясняет, зачем нам сон.
Почему мы спим?
Владимир Ковальзон
Доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Института проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН.
Людям свойственен сон, поскольку это заложено в наших генах. Смысл сна лежит в отдыхе, который наш организм получает в это время. Однако, чем больше мы занимаемся исследованием сна, тем больше открывается тайн, касающихся работы мозга.
Сон - состояние очень сложное. Во время сна мозг не останавливает свою активность. Внутри сна происходят очень важные ритмические 90-минутные циклы. Каждый из этих циклов состоит из постепенного, медленного погружения в более глубокий сон, а затем резкого перехода в фазу сновидений - так называемый быстрый или парадоксальный сон. В окончании фазы быстрого сна цикл либо завершается, и мы просыпаемся, либо начинается новый цикл. Структура мозга человека такова, что в первую половину ночи преобладает глубокий медленноволновый сон, а к утру усиливается быстрая фаза сна. Другими словами, сны снятся под утро. Как предполагают учёные, с быстрым сном связаны многие заболевания. Большинство смертей, инсультов и инфарктов происходят под утро – как раз, когда наступает стадия парадоксального сна.
Большинство смертей, инсультов
и инфарктов происходят под утро – как раз когда наступает стадия парадоксального сна
Если во времена Павлова, в первой половине XX века, считалось, что сон – универсальный лечебный фактор, что он всегда полезен, то сейчас мы знаем, что это далеко не всегда верно. Наоборот, при многих заболеваниях сон бывает и вреден, и опасен. Иногда нужно стараться его сокращать или дробить. Например, при депрессивных заболеваниях сон - это фактор, усиливающий депрессию. Лишения сна - один из способов вывода человека из этого состояния. Этот факт был открыт в сомнологии сравнительно недавно.
Почему такое состояние появилось в процессе эволюции - загадка. Кроме теплокровных животных (млекопитающих и птиц) , ни у кого из живых существ этих форм сна нет. У хладнокровных позвоночных и безпозвоночных период сна монотонный. Однако по ряду признаков форма сна с разными фазами очень древняя. Скорее всего, такая форма сна даёт какое-то преимущество для выживания, поскольку она закрепилась в ходе эволюции. Но в чём заключается это преимущество - до сих пор совершенно непонятно.
Было много опытов с помещением человека в изолированное пространство, в котором круглые сутки поддерживалось монотонное, неяркое освещение. У испытуемого нет часов, и он теряет контроль над освещением. Внутренние ритмы его организма начинают течь свободно, они не запускаются внешними факторами. Такой эксперимент показывает, что наши биологические часы за 24 часа не успевают совершить полный оборот. В ходе эксперимента у тестируемого смещается субъективный ход времени. Тем не менее, желание сна у него остаётся и чередуется через определённые интервалы, поддерживаемые нашими внутренними часами.
Сон далеко не всегда полезен. Наоборот, при многих заболеваниях он бывает
и вреден, и опасен
Каждое утро, когда мы открываем шторы, свет попадает нам на глаза, наши часы перезапускаются, переводятся. Именно поэтому вставать затемно очень вредно. Если человек после такого просыпания садиться за руль, он легко может попасть в аварию. Однако есть люди, которые легко переносят раннее вставание или лишение сна в течение одной ночи. Сейчас генетику людей, которые легко переносят ночные бдения, активно изучают в Америке, чтобы привлекать их к ответственным работам, связанным с общественными дежурствами (медработники, представители спецслужб, операторы, диспетчеры в аэропортах и другие).
Мы проводим во сне треть жизни. Наверняка, вопрос о том, зачем нужно спать и проводить львиную долю жизни в пустом времяпрепровождении нет-нет, да и возникает у вас в мыслях.
Во все времена люди пытались д о минимума. История сохранила немало интересных фактов об этом.
Например, Петр I и Наполеон спали по пять часов, а Эдисон всего два. Кант, немецкий философ эпохи Просвещения, экономя время, спал в сутки семь часов. Его слуге каждое утро приходилось прикладывать неимоверные усилия, чтобы разбудить хозяина. Оказывается, маловато было Канту для отдыха семи часов!
С другой стороны, если сон занимает львиную долю в нашей жизни (двадцать из шестидесяти лет, двадцать пять из семидесяти пяти), большую, чем еда, то он более значим и необходим, чем . Добровольное или вынужденное голодание может длиться до полутора месяцев, а без сна человек не выдержит больше недели. Лечебное голодание оздоравливает, а о мало кто слышал. Лишение сна, пусть даже добровольное, ничего кроме упадка сил не приносит (за некоторым исключением).
Мигель де Сервантес в «Дон Кихоте» говорит о , как о бесценной всемирной монете, которая позволяет купить все: пищу и влагу, тепло и прохладу, и сравнивает сон с весами, уравновешивающими императора и пастуха, мудреца и невежду.
Со времен Аристотеля ученые, философы и психологи пытались ответить на вопросы: что такое сон, зачем мы спим, какой потребности он служит?
Психологическая теория.
Георг Лихтенберг (немецкий философ, писатель, профессор физики) еще в XVIII веке высказал гипотезу, что во время сна человек превращается в растение – прерывается деятельность органов, необходимых для функции души, мышления. Мы спим для , в котором предстаем венцом творения.
Врач и психолог Зигмунд Фрейд считал, что люди не в силах долго переносить мир, в который так неохотно явились. Нам жизненно необходим периодический возврат в состояние до своего рождения: темно, тепло и тихо. Некоторым для полного комфорта еще и хочется.
Цель сна – отдых, признак – . Мир словно не овладевает нами полностью, одна треть ему не подвластна, и каждый раз просыпаясь утром, мы как будто рождаемся заново. Психолог считал, что человек спит для отдыха от бодрствования, сознанию необходимо
Но зачем сознанию нужна изоляция? Если тысячелетние инстинкты и неумолимы, то почему нельзя лечь в постель и просто отдохнуть, предаваясь мечтам и размышлениям? Зачем нужно спать, отключая сознание?
Информационная теория.
Память человека состоит из непосредственной и долговременной. Непосредственная память ограничена постоянным объемом, долговременная способна принять любое количество информации на пожизненное хранение. В непосредственную память попадает весь поток повседневной информации. Мозг к концу дня похож на затоваренный склад, где необходимо навести порядок, закрыв на время.
Лучший способ избавиться от умственного пресыщения – сон. Во время сна происходит переработка информации, накопленной за день, ее сортировка, на долговременное хранение. Благодаря этой замечательной функции, у нас в памяти хранятся эпизоды, о которых мы даже не подозреваем, они всплывают в или под воздействием гипноза.
Во сне могут продолжаться размышления над сложившейся ситуацией, проясняется ее видение из-за отсутствия внешних помех. Восстанавливаются , острота внимания и восприятия.
Химическая теория.
В книге «Сон» (1918г) химик Н.И. Остромысленский сравнивает человеческий организм с фабрикой ядов: продуктами собственных органов мы отравлены с головы до ног. Ночью происходит очищение организма от накопленных за день шлаков и ядов, утром отравление от засорения возобновляется.
Сторонники этой теории относили к ядам, так называемые, продукты усталости - легкоокисляющиеся, активно поглощающие кислород, вещества. Когда кислорода для активной жизнедеятельности не хватает, чтобы пополнить его запасы. Продукты усталости во сне не образуются (уставать не от чего), окисляясь и разлагаясь, они выводятся из организма. Вредными веществами считались мышечный креатин, холестерин, мочевые яды Бушара и образующаяся в молочная кислота.
Бытовало мнение, что люди, испытывавшие физические нагрузки, спят крепче из-за избыточной выработки молочной кислоты в мышцах. По этой теории сон – это очистительный отдых в самом буквальном смысле.
Энергетическая теория – во время сна происходит восстановление энергии, которая затрачивает на активное бодрствование.
Каждая из этих и многих других теорий имеет свою долю истины. Назначение сна – отдых, отдых от информационной и физической перегрузки, от рассогласования и накопления ядов. Каждая перегрузка – это часть единой системы рассогласования.
Поэтому правильнее говорить:
во время сна мы отдыхаем от бодрствования, во время бодрствования – от сна.
Сон и бодрствование - два неразрывных дополняющих друг друга состояния нашей жизни.
Мы спим и бодрствуем, чтобы жить.
Прежде, чем думать о на сон, необходимо оценить свое бодрствование: рационально ли распределено время, насколько насыщена и интересна наша жизнь, какие дарования нам следует развить, какую пользу способны принести своим ближним? Достойны ли мы сна праведника, крепкого и ничем не омраченного?
В статье использованы материалы книги А.М. Вейна «Три трети жизни».
Елена Вальве для проекта Сонная кантата
Это интересно:
- можно ставить или нет.
Главным ответом на вопрос "зачем нужен сон?" становится вывод - сон нужен для того, чтобы жить.
Год за годом, век за веком, люди пытались понять значение сна в их жизни, но до сих пор его точное предназначение никто не разгадал. Современные специалисты имеют сразу несколько версий на этот счет, но ни одна из них не имеет утвердительного значения, лишь предположительные. Основным из предположений специалистов до сих пор остаётся то, что объясняет сон, как состояние, при котором становится возможным разрушение так называемых "факторов сна" - определенных веществ, накапливающихся в мозгу людей за период бодрствования. Их разрушение - это отдых для мозга, который, после сна, вновь становится способным к активной и "плодотворной" работе.
Впрочем, мы все знаем одно - сон нам необходим, чтобы отдохнул и мозг, и тело. Может быть учёные ещё разгадают его настоящее предназначение или современная версия и есть ответ на вопрос "зачем нужен сон?"... А может, “версия” мудрого Аристотеля, ещё две тысячи лет назад сказавшего, что сон является половиной пути по дороге к смерти, наиболее близка к правде...
Прежде всего, сон нужен нам для восстановления потраченных за день сил, уставших органов. Во время сна организм сам займётся восстановительными процессами, постепенно выведет из организма вещества, дающие нам чувство усталости, зарядит энергией мышцы. В нашем организме заложены уникальные механизмы самовосстановления, чтобы их запустить "по полной программе", нужно просто больше спать.
Именно во время сна старые клетки удаляются, замещаются новыми. К больным клеткам доставляются необходимые вещества для самоизлечения, а в случае неудачи клетка просто отмирает, и на её месте появляется новая. То есть во сне организм сам лечит себя, причем без всяких лекарств!
Если человек болеет или недавно у него была операция, то ему требуется больше времени на сон, ведь именно во время сна идет восстановление и регенерация тканей. Не случайно больной человек испытывает повышенную сонливость - это защитные рефлексы, заложенные в нас природой. Не зря же говорят: "Сон - лучшее лекарство".
В процессе сна клетки мозга восстанавливают свою работоспособность, они активно усваивают питательные вещества, накапливают энергию. Сон восстанавливает умственные силы, создавая чувство свежести, бодрости, готовности работать. Он охраняет мозг от перенапряжения. (http://www.peroni.ru/useful/35/)
4. Сновидения
Сновидение - субъективное восприятие образов (зрительных, слуховых, тактильных и прочих), возникающих в сознании спящего человека. Сновидящий во время сна обычно не понимает, что спит, и воспринимает сновидение как объективную реальность.
Человек непременно видит сны, но многие забывают их. Часто думают, что они длятся лишь секунды. Но это неверно. Они продолжаются столько же времени, сколько потребовало бы реальное действие наяву. Они могут продолжаться от 8 до 30 минут.
Было доказано, что сон, как правило, сопровождается сновидениями, а сон без сновидений приводит к серьёзным расстройствам. Полагают, что сновидения служат человеку своеобразными «клапанами» для выхода неиспользованной нервной энергии.
Зачем нужны сновидения? По одной теории, во время сновидений происходит пересортировка информации, и решается вопрос, что помнить, а что забыть. А вот психолог З.Фрейд предположил, что во снах выражаются те идеи и побуждения, которые во время бодрствования скрыты в подсознании человека.
Жизнь во сне “небывалая комбинация былых впечатлений”. В древние времена сновидения принимались за откровения богов. Люди верили, что добрые и злые духи могут вселяться в тело спящего и путем сновидений сообщать ему разные сведения, склонять его к тем или иным поступкам, предвещать события. Но и тогда уже было замечено, что в сновидениях боги и духи предпочитают выражаться неясно, порой символически, предоставляя самим людям разгадывать тайный смысл сновидений.
Начало научного подхода к изучению сновидений относится к концу XVIII века. Одно из первых более или менее серьезных сочинений по этому вопросу - «Опыт построения теории сна» доктора Нудова появилось в 1791 году. Автор, между прочим, приводит ценное наблюдение, послужившее отправным пунктом для последующих исследований в том же направлении: одному спящему, лежавшему на спине с открытым ртом, влили в рот несколько капель воды; спящий перевернулся на живот и стал производить руками и ногами плавательные движения; ему приснилось, что он упал в воду и был вынужден спасаться вплавь. Наблюдения такого рода показывают, что сновидения могут возникать от случайного раздражения во время сна тех или иных органов чувств.
Интересен тот обычный для сновидений факт, что богатые содержанием сновидения, кажущиеся спящему весьма продолжительными, на самом деле протекают очень быстро - всего несколько секунд. Представления о времени и пространстве во сне резко нарушены. О том, что и в бодрственном состоянии представления и воспоминания могут иногда проноситься с необычной скоростью, свидетельствуют показания людей, переживших миг смертельной опасности. В такой миг якобы вмешаются воспоминания чуть ли не всей прожитой жизни.
Не менее частым источником сновидений являются возбуждения, приходящие в мозг не из внешнего мира, а из внутренних органов тела - желудка, кишок, мочевого пузыря, легких, сердца и пр. Все эти органы обладают чувствительностью и связаны нервными путями с «органом психики» - корой больших полушарий головного мозга. Днем мы обычно не замечаем «сигналов», идущих из внутренних органов. Ночью обстановка меняется: чем более замирает деятельность наружных органов чувств, тем отчетливее начинают ощущаться раздражения, возникающие во внутренних органах, - особенно эти раздражения вызываются какими - либо болезненными процессами. Так возникают тягостные, кошмарные сны, пугающие суеверных людей.
Сновидения - это частичная деятельность угнетенной во время сна мозговой коры, вызываемая различными раздражениями внешних или внутренних органов чувств. Таков смысл вышеприведенных положений доктора Окса, высказанных сто лет назад, но уже приближающихся к современному учению о сне и сновидениях, экспериментально обоснованному Павловым и его сотрудниками.
Бывает так, что какая-нибудь тревожная или творческая мысль или бурное чувство мешают нам заснуть. В таких случаях в мозговой коре действуют очаги особенно сильного и устойчивого возбуждения; они-то препятствуют иррадиации торможения, наступлению сна. Если же сон все же наступит, он будет неполным, частичным.
В коре сохранится «сторожевой пункт возбуждения». Через него спящий мозг может поддерживать связь с окружающим. Сон со сновидениями - другая разновидность неполного торможения коры больших полушарий. Если сон глубок, то кора глубоко заторможена и импульсы возбуждения, приходящие в нее от органов чувств, тут же заглохнут. Сновидений не будет. Ближе к утру, когда клетки коры достаточно отдохнут, охранительное торможение ослабевает, и проникающие в нее импульсы начинают пролагать себе путь в лабиринте сплетающихся своими отростками нейронов. Подобно блуждающему огоньку, возбуждение перебегает от одной группы клеток к другой и, растормаживая их, оживляет ту прихотливую вереницу образов, преимущественно зрительного характера, которую мы называем сновидением. Поразительна яркость, жизненность возникающих при этом образов! В состоянии бодрствования никакое воображение не может нарисовать ничего подобного.
Нельзя увидеть во сне то, что не было когда-то воспринято нашим мозгом. Во время сна в нашем мозге может ожить, всплыть в сознании в виде яркой картины только то, что когда-то оставило свой, пусть мимолетный, след в нервных клетках мозга. Образно говоря, во время сна сознание может вынуть из кладовой памяти то, что туда когда-либо положено. Взять из этой кладовой то, чего там нет, - невозможно. Хорошо известно, что слепым от рождения не снятся зрительные образы.
Ответственными за сновидения признавались клетки коры головного мозга. И только. Новые исследования ученых раскрыли более сложную картину. Еще в 30-х годах известный советский ученый П.К. Анохин, исследуя работу мозга, высказал мысль: в механизме сна участвуют наряду с клетками коры и подкорковые отделы головного мозга. Исследования показали, что так оно и есть. Это было открыто, когда ученые принялись детально изучить работу отдельных частей головного мозга, в том числе и тех, которые находятся под большими полушариями
Было установлено: как только ствол мозга отделяют от больших полушарий, животное погружается в беспробудный сон. Стало ясно, что именно тут, в стволе мозга, действует какой-то механизм, организующий наш сон. Оказалось, что ретикулярная формация будем называть ее проще, РФ, - дает энергию нейронам коры головного мозга, что и позволяет организму бодрствовать.
Подобно электростанции, РФ обеспечивает энергией нейронный город - мозг. Выключается рубильник, и в городе гаснут огни, город спит. Были найдены и источники питания самой РФ. Ими оказались органы чувств и некоторые вещества: углекислый газ, гормоны, кровь, лишенная питательных веществ. Нашли ученые и такие вещества, которые подавляют деятельность клеток РФ, а значит, и вызывают сон.
. Сколько человек должен спать
Все мы беспокоимся о том, сколько питательных веществ мы получают ежедневно, достаточно ли мы занимаемся, и растём ли мы здоровыми. Одной из проблем, которой уделяется или излишнее, или недостаточное внимание, является то, достаточно ли спят современные дети. Сколько же нужно спать детям?
До 4-х лет большинство детей спят по 12 часов, а вот взрослому человеку в среднем необходимо спать ночью 8 часов, хотя есть люди, которым мало и 10 часов. В то же время император Наполеон спал не более 2-3 часов в сутки.
Согласно исследованиям, одна треть детей в возрасте младше пяти лет, и один из четырех детей школьного возраста не получают достаточного количества сна. Каждому человеку, независимо от возраста, присущ свой ритм деятельности. Одни любят рано вставать и рано ложиться отдыхать, другие предпочитают допоздна засиживаться с книгой, смотреть телевизор, принимать гостей, третьим безразлично, в каком режиме они живут. Первых обычно называют «жаворонками», вторых - «совами». И они очень болезненно относятся к резкой смене привычного распорядка и режима сна. Но еще хуже, если какой-либо режим вообще отсутствует.
Много спать - мало жить: что проспано - то прожито. В любом отдыхе важна умеренность. Доктора рекомендуют восемь часов сна для обычного человека. Но многое все же зависит от образа жизни каждого индивида. Кому-то достаточно 5-6 часов сна за сутки, а кому-то необходимо гораздо больше чем 8 часов. Основное правило - человек должен спать столько, сколько требуется для его хорошего самочувствия и восстановления организма.
Все мы знаем, как это чувствовать себя в бессонные ночи. На следующий день мы чувствует себя переутомленными и нам постоянно хочется прилечь и немного поспать. Все родители сталкивались с хаосом, который возникает из-за перевозбужденного ребенка, который не может сидеть ни минуты. Помимо чувства излишней усталости, какими могут быть другие проблемы, связанные с ребенком, лишенным сна:
Недостаток сна ведет к проблемам с памятью. Проще говоря, если ребенок находится в сонном состоянии в течение дня, снижается его внимательность, что, в свою очередь, приводит к плохому развитию и успеваемости в школе.
Недостаток сна является причиной проблем, связанных с поведением. Психологи выяснили, что существует связь между недостаточным сном и проблемным поведением детей. Они еще не определили, влияет ли недостаток сна на поведение, или же проблемное поведение является причиной того, что ребенок не может успокоиться, когда приходит время для сна. Несмотря на это, психологи пришли к заключению, что поведение детей улучшается, если они больше отдыхают. Многие родители согласятся, что если ребенок был чрезмерно активен в течение дня, лучшим лекарством является сон и, возможно, решением проблемы может стать, если отправить ребенка спать пораньше. (http://www.bessonnize.net/04_skolko.html)
Какое же количество сна является достаточным? Родители, которые сталкиваются с проблемой того, что их ребенок не высыпается достаточным образом, будут интересоваться: сколько же времени нужно ребенку для сна? Ответ на этот вопрос является индивидуальным для каждого ребенка, но рекомендуемым количеством является: для детей дошкольного возраста - 11-13 часов в сутки, в возрасте от пяти до двенадцати лет - 10-11 часов, и подросткам - 9-10 часов сна.
Подросткам особенно сложно высыпаться по ночам. Они всегда перегружены домашними заданиями, частичной работой, дополнительными занятиями и социальной жизнью, уже не говоря о том, что подростки считают, что они защищены от всех болезней, поэтому чаще всего они поздно встают, и в результате им сложно просыпаться по утрам и оставаться в бодрствующем состоянии в течение всего дня. Даже всего один дополнительный час сна может значительным образом увеличить их способность концентрироваться и преуспевать на занятиях.
Каждому человеку необходим достаточный отдых в течение дня. Особенно это важно для детей, чтобы они могли расти и развиваться, как физически, так и эмоционально. Если дополнительный сон не помогает поведению вашего ребенка или его сосредоточенности, возможно, вам нужно проконсультироваться с педиатром.
Наблюдения учёных показали, что нормальная продолжительность сна у новорожденных - от 11 до 23 часов. С возрастом она, само собой, уменьшается, но колеблется все же в значительных пределах. Так, у детей до двух лет время сна может различаться на 10-12 часов, у детей от 2 до 4 лет - в пределах 5-6 часов, у ребят школьного возраста - в пределах 1-6 часов.
У 20-30-летних потребность во сне различается в пределах 2-5 часов. А уже в возрасте после 60 лет нормальный сон может продолжаться и 5, и 13 часов. Таким образом, существует индивидуальная, личная норма часов, которую необходимо знать каждому. Замечено, что если человек спит на свежем воздухе, то продолжительность сна сокращается примерно на один час. Встречаются люди, которым для сна необходимо совсем мало времени. Так, Петр I на сон тратил не более 5 часов, Т. Эдисон - немногим более 2 часов, а Наполеону достаточно было немного вздремнуть, чтобы он почувствовал себя выспавшимся.
Существует общее правило. Человек должен спать ровно столько, сколько необходимо для его хорошего самочувствия и полного восстановления сил. Важно, чтобы во время сна отдохнуло и тело, и мозг. (http://home.damotvet.ru/parenting/698180.htm)
Треть своей жизни мы спим. При этом мы не достигаем карьерных вершин и пребываем в беззащитном состоянии. С позиции жизненных амбиций, сон – занятие бесполезное, однако нет ни одного человека, который бы не спал.
Когда появился сон?
Долгое время считалось, что спят только беспозвоночные, однако последние исследования, проводившиеся в научном сообществе, доказали, что спят даже раки и пчелы. Cегодня ученые уже не сомневаются, что сон как эволюционный механизм появился очень давно, примерно 600 миллионов лет назад. По мнению доктора Гуилио Тонони, психиатра из Висконсинского университета, сон возник как средство для отдыха нервных клеток после «тяжелого учебного дня».
Кровь к голове
До начала XX века серьезных исследований в области сомнологии не проводилось. В XIX веке среди физиологов была популярна теория, что человек засыпает тогда, когда у человека кровь отливает от головы, мозгу перестает хватать питания и в нем включаются процессы торможения.
Сторонником этой теории был французский физиолог Моссо. Он даже проводил опыты на кровати-качели. Через некоторое время после того, как человек засыпал в ней в горизонтальном положении, её изголовье приподнималось, что подтверждало теорию, однако потом напротив – поднималось изножье кровати, что теорию опровергало.
Более точными методами определения того, почему человек засыпает, в то время ученые ещё не обладали.
Свобода и «сонный яд»
По теории Фрейда, потребность во сне запрограммирована, и сон – это естественный механизм, который позволяет человеку уйти от внешнего мира в царство свободы, вернуться в «лоно матери». Также по Фрейду сон – способ усвоить приобретенную за день информацию и восстановить психическое равновесие.
Другие психологи, французы Лежандр и Пьерон, стали авторами более физиологичной теории потребности человека во сне. По их мнению, человек засыпает под влиянием гипнотоксина – «сонного яда», который накапливается в организме в течение дня, а во время сна нейтрализуется.
Лежандр и Пьерон проводили эксперименты на собаках. Собаке не давали спать. Когда животное в конце концов умирало от недосыпания, в его мозгу действительно находили изменения, похожие на следы отравления. Больше того, когда ученые переливали кровь невыспавшейся собаки собаке выспавшейся, вторая проявляла признаки сонного поведения и засыпала.
Несмотря на все усилия ученых выделить этот гипотетический «сонный яд», у них этого так и не получилось.
Электричество мозга
В 1937 году сомнология сделала большой шаг вперед: Альфред Лумнис впервые предложил классификацию стадий сна, основанную на показаниях электроэнцефалограммы.
Ученый выделил четыре фазы сна, и только в 1953 году американские ученые Натаниэл Клейтман и Юджин Азерински открыли пятую стадию сна, названную «быстрым» сном. Такое название эта фаза сна получила на основании наблюдений за спящим – глазные яблоки быстро двигаются под неприкрытыми веками, руки и ноги эпизодически подергиваются. При этом биоэлектрическая активность мозга сильно напоминает период бодрствования.
За время ночи проходит обычно 4-6 циклов сна, средняя продолжительность цикла у взрослых людей 90 минут, у детей – час.
Зачем же мы спим?
Несмотря на то, что во время сна организм как будто бездействует, он по-прежнему работает, в нем происходит масса изменений, как на биохимическом, так и на нейронном уровне.
Во время сна дыхание становится в 2-2,5 раза менее глубоким, замедляется сердечный ритм, уменьшается секреция гормонов стресса адреналина и кортизола, усиливается выработка соматотропного гормона и мелатонина.
В мозгу человека условно можно выделить 10 главных центров, отвечающих за сон и бодрствование (в пропорции 2/8). Центры сна содержат такие универсальные тормозящие вещества как гамма-аминомасляная кислота и пептид галанин.
Человек испытывает сонливость, когда центры сна начинают интенсивно работать, подавляя активность центров бодрствования, в том же время корковые нейроны мозга переходят на уровень электрической активности, свойственный для состояния медленной фазы сна.
Главную роль в переходе из состояния бодрствования в состояние медленного сна играет накопление медиатора усталости аденозина и гормона сна мелатонина, а также импульсация внутренних часов организма (супрахиазменных ядер).
Может ли человек не спать?
Не спать совсем человек, конечно, не может. Рекорд по бессонице на сегодняшний день принадлежит англичанке Морин Вестон, которая, участвуя в марафоне кречел-качалок, продержалась без сна 449 часов (почти 19 суток). Официально зарегистрированный рекорд, вошедший в Книгу рекордов Гиннеса (1965), принадлежит американскому студенту Рэнди Гарднеру. Он не спал 264 часа (11 суток). После этого он проспал 14 часов 40 минут, а гинессовский комитет отказался от продолжения подобных экспериментов, так как они небезопасны для здоровья.
Карл Циммер
Ученые ищут ответ в истории эволюцииВ террариумах лаборатории университета штата Индиана живут безмятежно с десяток зеленых игуан. Часами они греются в лучах инфракрасных ламп, а по ночам закрывают по оба глаза. Иногда, правда, по одному. Их жизнь не отличается от той, которую ведут обычные домашние игуаны, за одним важным исключением: к их головам подсоединены пучки проводов, ведущих к датчикам работы мозга.
Ученые университета хотят выяснить, что происходит в мозгу игуан, когда свет не горит. Спят ли они также как мы? Полностью ли отключается их мозг, или половина его бодрствует? Исследователи надеются, что игуаны помогут дать ответ и на более фундаментальный вопрос: для чего все-таки существует сон?
"Интерес науки к проблемам сна огромен, но на самом деле мы еще не знаем, что это такое", - говорит Стивен Лима, биолог из университета Индианы.
Доктор Лима принадлежит к небольшой, но растущей, группе ученых, которые проводят глубокие исследования сна в царстве животных. Они предполагают, что большинство видов нуждаются во сне и что эволюция сна продолжается уже более полумиллиарда лет.
Современные животные спят очень по-разному. Например, крыса-пасюк спит 20 часов в сутки, а жираф – менее двух. Для того чтобы понять, почему люди спят именно так, как они это делают, ученым надо найти объяснение поведению миллионов других видов, которые также спят.
"Одна из причин, не позволивших нам понять природу сна, состоит в том, что мы не рассматривали проблему в преломлении эволюции", - говорит доктор Лима.
Долгое время считалось, что спят только позвоночные, но недавно ученые выяснили, что такие беспозвоночные, как пчелы и раки также спят. Самая большая работа была проделана с дрозофилами. "Они отдыхают по 10 часов за ночь, а если заставить их бодрствовать дольше, они захотят доспать", - говорит доктор Гуилио Тонони, психиатр из Висконсинского университета.
Аналогии между дрозофилами и людьми можно проводить вплоть до нервных клеток. В течение части ночи оба вида проявляют низкочастотную электрическую активность, получившую название медленноволнового сна.
"Удивительно, но во многом мухи очень похожи на нас", - говорит доктор Тонони.
Узнав, что спят как позвоночные, так и беспозвоночные, ученые пришли к выводу о том, что сон появился на очень ранних стадиях эволюции животных, возможно 600 миллионов лет назад. "Наше поведение во сне – очень древнее эволюционное явление", - говорит доктор Лима.
У ученых есть много соображений по поводу изначальной функции сна. По мнению доктора Тонони, он возник как средство дать нервным клеткам отдохнуть после "тяжелого учебного дня". "Бодрствуя, мы все время узнаем что-то новое, сознательно или бессознательно", - говорит он.
Познание укрепляет связь между клетками, так называемый синапсис, и даже создает новые такие связи. Вместе с тем, синапсис требует много дополнительной энергии. "Это означает, что к концу дня мозг потребляет больше энергии, - говорит доктор Тонини. – Теперь-то и нужно поспать".
Он утверждает, что "медленный сон" ослабляет синапсис в течение ночи. "Даже если все связи ослабевают, мы все равно кое-что помним, но в целом напряженность спадает, - говорит он. – На утро у нас больше свободной энергии, выше трудоспособность".
Предшественники человека стали отличаться от предшественников мух почти 600 миллионов лет назад. По мере их эволюции эволюционировал и их сон. Люди спят не только медленноволновым сном, в некоторые периоды сна мы часто моргаем, в это время нам снятся сны. Этот так называемый "быстрый сон" обычно приходит к концу ночи, после периодов глубокого медленноволнового сна.
Другие млекопитающие, а также птицы, спят подобным образом. Исследователи намерены выяснить, существовали ли эти общие признаки у общих предшественников птиц и млекопитающих, а также у рептилий, живших 310 миллионов лет назад. Возможно также, что у птиц и млекопитающих такая структура сна развивалась независимо, подобно тому, как у птиц и летучих мышей выросли крылья, а у млекопитающих нет.
Не исключено, что ответ на этот вопрос поможет ученым понять, почему существует "быстрый сон". Они давно обсуждают, зачем он нужен, предполагая, что он играет важную роль в работе памяти и познания. В одном из октябрьских номеров журнала Nature Джером Зигель, эксперт по вопросам сна из Калифорнийского университета, утверждал, что "быстрый сон" физиологически мене важен, чем медленноволновый. Он отмечает, что травмы мозга и даже антидепрессанты могут резко сократить период "быстрого сна" без каких-либо видимых побочных эффектов.
По мнению доктора Тонони, что, в конечном счете, изучение животных поможет врачам найти более эффективные способы лечения расстройств сна. "Не существует приемлемых рекомендаций по вопросу здорового сна, поскольку совершенно неизвестно, что это такое, - говорит он. – Достаточно ли вздремнуть семь часов? Что важнее, глубокий сон или "быстрый" - неизвестно".
"Вполне возможно, что вам достаточно спать меньше, чем вы сейчас спите, лишь бы сон выполнил свою задачу. Поэтому критически важно понять, в чем эта задача состоит", - добавляет доктор Тонони.
Почему нас тянет в сон?
Ученые исследуют сон животных в надежде ответить на фундаментальный вопрос: зачем существует сон?
| Животное | Спит в сутки, часов | Доля "быстрого сна" | Состояние глаз во сне |
| Мешотчатый прыгун | 20.1 | 16% | Оба закрыты |
| Крыса-пасюк | 19.9 | 10% | |
| Опоссум | 19.4 | 29% | |
| Трехполосый дурукули | 17.0 | 11% | |
| Сумчатая крыса | 16.0 | 17% | |
| Тупайя обыконовенная | 15.8 | 16% | |
| Зебровая амадина | 14.7 | 2% | Иногда один открыт |
| Суслик | 14.5 | 19% | |
| Горный бобр | 14.4 | 17% | |
| Кроличья сова | 14.3 | 5% | |
| Кошка | 13.2 | 26% | |
| Шиншилла | 12.5 | 12% | |
| Голубь | 11.9 | 8% | |
| Домашний цыпленок | 11.8 | 10% | |
| Макак-резус | 10.8 | 12% | |
| Шимпанзе | 10.8 | 15% | |
| Собака | 10.7 | 29% | |
| Трехпалый ленивец | 10.5 | 11% | |
| Императорский пингвин | 10.5 | 13% | |
| Еж | 10.1 | 29% | |
| Дрозофила | 10.0 | 0% | Нет век |
| Утка | 9.1 | 16% | |
| Кролик | 8.7 | 14% | |
| Свинья | 8.4 | 26% | |
| Куропатка | 6.6 | 17% | |
| Индийский слон | 5.3 | 34% | |
| Краснохвостый сарыч (ястреб) | 4.5 | 9% | |
| Корова | 4.0 | 19% | |
| Лошадь | 2.9 | 27% | |
| Жираф | 1.9 | 21% |
Источники: Dr. Charles Amlaner, Indiana State University; Jerry Siegel, UCLA; Dr. Giulio Tononi, University of Washington
Публикуется с сокращениями с разрешения The New York Times News Service and Syndicate Co.
Оригинал сообщения находится на сайте