Что происходит с людьми, когда они спят
Сон является обязательной частью нашей жизни, от него зависит правильная работа организма, настроение и внешний вид. Здоровый и регулярный сон необходим для всех. Во время сна человек как будто выпадает из реального мира, однако мозг все равно работает. Кроме того, в это время с нами происходит что-то удивительное.
Непрерывная работа без ощущения запахов
Человек во время сна не чувствует запахов, и даже самый едкий не всегда может его разбудить. Обоняние притупляется, а почему это происходит неизвестно. В это время мозг способен создавать различные иллюзии, одной из которых может быть резкий запах, чего на самом деле нет.
Мозг никогда не спит, даже когда человек видит сны, его голова все равно работает, при этом решаются какие-то проблемы. Это вполне нормально и пословица: «Утро вечера мудренее», как раз объясняет данный факт.
20 минут временного паралича
Тело человека на некоторое время «парализуется», потому что происходит отключение головным мозгом нейронов, которые отвечают за движение. Это состояние необходимо нашему телу для его же безопасности. Человек полностью обездвижен и не выполняет никаких действий из сновидений. Длится явление не более двадцати минут. В основном это случается перед самим сном или же перед тем, как человек проснется.
«Очистка памяти»
На протяжении целого дня каждый из нас получает слишком много различной информации, и запомнить каждую мелочь невозможно. Потому что усиленная работа мозга начинается в тот момент, когда человек открыл глаза после сна, он старается запомнить все: где что стоит, лежит, кто говорит и что говорит – это в своем большинстве ненужная информация. Поэтому мозг во сне ее сортирует и стирает излишки.
Все что важно, мозг хранит в долгосрочной памяти, переместив информацию из кратковременной. Поэтому ночью лучше отдыхать.
Когда сон достаточно глубокий, головной мозг отключается от реальности, поэтому некоторые могут ходить во сне, разговаривать или же просто совершать какие-либо движения. Американские специалисты провели исследования, результаты которых показали, что такое поведение объясняется нехваткой сна. Он должен длиться не менее семи часов.
Что происходит с мышцами тела
Каждому понятно, что наиболее удобное положение для сна – лежа. Но почему не сидя или стоя? А потому что для полного расслабления тело должно быть ровным, как в положении стоя, но в таком случае мышцы не смогут расслабиться.
Конечно, человек может спать и в других позах, но сон при этом будет неполноценным. К примеру, сидя, мышцы спины и шеи не расслабляются, потому как не чувствуют опоры. Волокна мышц, связывающие позвонки, растягиваются, а суставы, отвечающие за их подвижность ‒ сжимаются. Поэтому после такого сна человек чувствует боль в области шеи и поясницы.
Люди, которые спят сидя и даже стоя, могут падать (мышцы расслабляются, а тело ищет удобное положение для отдыха). Стремление лечь – защитная реакция.
Но не стоит думать, что во время сна, расслабляются и отдыхают все мышцы человеческого тела, например, глаза и века всегда напряжены.
Как работают внутренние органы
Кровоток в теле человека не останавливается в ночное время, он лишь немного замедляется, как и сердцебиение. Частота дыхания уменьшается и оно становится не таким глубоким. Работа почек и печени аналогичная. Температура тела снижается на один градус. Желудок не изменяет свой рабочий темп.
Различные органы чувств работают по-разному. Например, человек просыпается от громких или непривычных звуков, но не всегда может отреагировать на запах.
Изменение температурного режима заставляет организм пробудиться. Это можно заметить, когда человек сбрасывает с себя во сне одеяло. Как только температура тела снизится до 27 градусов, он проснется. То же происходит и при повышении до 37 градусов.
Движения тела во время сна
Интересно, почему человек во время сна может переворачиваться, поджимать или распрямлять ноги, ложиться на живот или спину? В ходе проведенных исследований, ученые установили, что такое случается при появлении некоторых раздражителей: свет, изменение температуры воздуха, движение человека, спящего рядом. Все это влияет на процесс, и организм не может перейти в стадию глубокого сна. Поэтому утром может наблюдаться чувство разбитости, усталости.
Однако лежать всю ночь не двигаясь также не получиться, потому как те части тела, которые соприкасаются с кроватью, испытывают сильное давление. Для здорового и полноценного сна необходима комфортная поверхность, например, полужесткий диван или пружинный матрац.
Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru
Что происходит с мозгом, когда мы спим?
В среднем, сон занимает примерно треть жизни человека. Это физиологическая потребность, без которой мы не смогли бы нормально существовать. Известно, что без сна человек может прожить 11 суток — это зафиксированный рекорд, который установил Рэнд Гарднер. Другой вопрос, как это повлияло на его когнитивные функции и организм в целом? Чтобы это понять, разберем, как происходит процесс сна.
Фазы сна
Сон является своеобразной перезагрузкой организма — тело отдыхает, мы восстанавливаемся физически, а мозг обрабатывает всю поступившую информацию от органов чувств. Чтобы полноценно отдохнуть, нам необходимо получить комплекс из 2 фаз сна — медленного и быстрого, вместе они занимают примерно 1,5–2 часа времени и циклично сменяют друг друга.
Фаза медленного сна занимает примерно три четверти цикла:
3–4. Глубокий сон, который объединяет 3 и 4 стадии. Он сопровождается максимальным расслаблением мышц, сердцебиение и дыхание замедляются. Это самый важный период, поскольку именно от качества глубокого сна будет зависеть, насколько мы выспимся.
Фаза быстрого сна
Что в это время делает мозг
Ученые давно доказали, что мозг не отключается во сне, а проявляет даже большую активность, чем во время бодрствования. Он обрабатывает данные, полученные в течение дня и собирает их в определенную структуру. В это время происходит большая аналитическая работа для правильного распределения информации. Результаты этой деятельности хорошо отражены в пословице «утро вечера мудренее».
Сновидения, которые мы видим, являются продуктом ночной работы мозга. Все наши переживания, новый опыт и нерешенные задачи отражаются в них. Поскольку мыслительная деятельность не прекращается, на утро к нам приходят свежие идеи и ответы. Знаменитая легенда создания таблицы Менделеева — что он увидел ее во сне — есть ничто иное, как показатель продуктивной работы мозга. Накануне Дмитрий Иванович купил в лавке карточки, на них написал свойства элементов и их названия, и далее из этих карточек раскладывал пасьянс. Он делал это везде: в поездах, в столовых, в гостях, у себя дома. И однажды, придя домой после карточной игры, он задремал, а на утро понял, что решение найдено. Он увидел некую комбинацию, согласно которой разложил эти карточки.
Как мы видим, мозги во сне вовсе не отдыхают, а активно работают. Это очередной раз доказывает, что деятельность мозга непрерывна и очень сложно устроена. Чтобы поддерживать ее в тонусе, необходимо регулярно тренировать когнитивные функции — внимание, память и мышление. 15 минут онлайн-тренировок в день дадут быструю подзарядку мозгу для продуктивной работы и новых свершений.
Вы спите, а он работает. Правда и мифы о нашем мозге
Вы спите, а он работает
Головной мозг – один из самых малоизученных органов, поэтому его работа овеяна множеством тайн и загадок. Мы собрали самые распространенные и попросили заместителя директора по научной работе Института физиологии Национальной академии наук, руководителя Центра мозга Владимира Кульчицкого рассказать, где правда, а где вымысел.
– В данном случае логично задать вопрос: а сердце или легкие ночью прекращают работу? Нет. Такая же ситуация и с мозгом, который, пока мы спим, продолжает работать и совершает своего рода инвентаризацию: перераспределяет полезные вещества и удаляет ненужные, нейроны обмениваются информацией, обрабатывают ее. Для живого организма состояние полного покоя и отключение всех органов не характерны, такая картина наступает лишь после смерти. У каждого из нас в период бодрствования есть два состояния: пониженной и повышенной работоспособности. Во время сна мозг «проживает» похожие фазы. Так, в стадии активного сна нервные клетки функционируют еще более энергично, чем при бодрствовании. В голове в этот момент происходит процесс, напоминающий брейнсторм, и человека может озарить идея нового изобретения или открытия. В этом контексте уместно вспомнить Дмитрия Менделеева, который таблицу химических элементов увидел именно во сне.
«В мозге жира больше, чем в других органах»
– Действительно, в мозге человека есть жир, но это не тот, что откладывается, к примеру, на животе или руках. Речь об омега жирных кислотах, которые выступают строительным материалом для мембран клеток. В составе миелиновой оболочки, которая покрывает отростки нервных клеток в головном мозге, также присутствует жировая ткань. Она нужна для того, чтобы улучшить коммуникацию между нейронами, позволяет быстрее передать информацию между ними. Жира по сравнению с количеством белков и углеводов в мозге все же больше, на него приходится около 60 процентов от общего объема. В других органах содержание этого питательного вещества меньше.
– Мозгу, как и телу, нужны нагрузки. Если за красивой и рельефной фигурой мы идем в тренажерный зал, то прокачать умственные способности помогут чтение книг, периодической печати, тематические дискуссии, просмотр видеолекций и вечерние обстоятельные размышления. В процессе обучения между нейронными сетями обмен информацией усиливается, это помогает держать мозг в тонусе. Брейн-тренировки лучше вводить постепенно, ведь в спорте тоже никто не начинает с часовых тренировок и марафонских дистанций. По дороге на работу в общественном транспорте вместо просмотра социальных сетей и переписки с друзьями читайте литературу, а если передвигаетесь на машине – включайте аудиокниги. Главное, желание.
«Люди используют мозг лишь на десять процентов»
– Представьте, вы завели машину и отправились в долгое путешествие. В дороге не останавливались, не обращали внимания на показания на панели приборов и гнали на высокой скорости по ухабам. Сколько времени пройдет до того момента, когда авто выйдет из строя? Согласитесь, немного. Так же и с мозгом: если бы он постоянно трудился на пределе своих возможностей, то его нейроны быстро бы износились. Чаще всего организм экономит, чтобы вещества не использовались напрасно, накапливалась энергия и информация, которые понадобятся человеку в стрессовой ситуации.
– Да, в течение жизни происходят изменения, по которым можно отличить мозг старца от мозга юноши. В первую очередь эти трансформации касаются межклеточного пространства и состояния кровеносных сосудов. С годами артерии, которые питают главный орган центральной нервной системы, сужаются, в них образуются атеросклеротические бляшки. В результате кровоснабжение различных отделов мозга снижается, эффективность его работы уменьшается. Человек начинает забывать информацию, и на то, чтобы сосредоточиться, у него уходит куда больше времени, чем раньше. На этом фоне с возрастом могут развиваться различные хронические заболевания нервной системы, например болезнь Альцгеймера.
«Шоколад улучшает работу мозга»
– Шоколад – это не только вкусное, но еще и полезное лакомство. В его составе есть компоненты, которые запускают процессы передачи информации между нейронами. Одним из главных «двигателей» в этом случае выступает глюкоза. Вместе с кровью она разносится по всему телу и поставляет энергию для метаболизма. Для продуктивной работы мозгу, кроме глюкозы, нужен еще и кислород. Поэтому, если хотите воспользоваться возможностями главного органа центральной нервной системы по максимуму, съешьте кусочек шоколадки и сделайте несколько глубоких вдохов.
– Считается, что средняя масса мозга человека около 1300 граммов, но встречаются далекие от этой цифры примеры. И прямой связи между размером и умственными способностями человека не существует. У французского писателя и литературного критика Анатоля Франса вес мозга был чуть больше килограмма, но это не мешало ему писать прекрасные новеллы, романы и стать лауреатом Нобелевской премии.
• В головном мозге нет болевых рецепторов, так что он не может чувствовать боль.
• Во время бодрствования ваш мозг генерирует от 10 до 23 Вт энергии, которой достаточно для питания лампочки.
• Мозг может жить от четырех до шести минут без кислорода, а затем он начинает умирать. Отсутствие кислорода более шести минут приводит к необратимым последствиям.
• В среднем у взрослого человека на мозг приходится около двух процентов массы тела.
Как устроен механизм сна — и что в нем может сломаться?
Разбираемся, из каких слагаемых состоит здоровый сон
Список снотворных препаратов, которые можно купить в аптеке по рецепту, длинный: барбитураты, бензодиазепины, Z-гипнотики — и это только названия групп лекарств. Но лучшим лечением проблем со сном все еще остаются гигиена сна и когнитивно-поведенческая терапия бессонницы. Снотворное помогает уснуть, но не выспаться. Состояние мозга после приема таблеток не похоже на естественный сон, а бессонница усиливается, а не исчезает. Почему снотворное не работает? Чтобы понять это, нужно сначала разобраться, как работает сон. Тогда сразу станет понятно, и откуда берутся проблемы со сном, и как на них правильно воздействовать.
Проблема в том, что ученые до сих пор не разобрались в механизме сна и даже не могут выделить один главный «центр сна». Чтобы мы могли уснуть, пожить в мире грез и проснуться, в организме 24/7 работает сложная система. Одни ее механизмы действуют параллельно друг другу, другие — связаны теснее и функционируют по цепочке. Представьте фабрику: в одном цехе занимаются белками циркадного ритма, в другом — синтезируют из серотонина мелатонин, в третьем — охлаждают и прогревают тело, в четвертом — активируют или успокаивают нервную систему. Случись в одном отделе забастовка или поломайся оборудование, конечный продукт (сон) станет неправильным. Кособоким или поломанным. Речь не только про проблему с засыпанием: это и про ночные пробуждения, и про дневную сонливость, и про сон, который не приносит отдыха, — то есть и про количество, и про качество сна одновременно.
Отдел медленного и быстрого сна
Кажется, что у нашего организма есть два главных состояния: сон и бодрствование. На самом деле это не так. В этом месте сомнологи часто ссылаются на древнеиндийские трактаты Упанишады, и это правда захватывающая история.
В Упанишадах сказано, что есть бодрствование, когда человек осознает окружающий мир, дрема со сновидениями, где он из увиденного в бодрствовании формирует новый мир, и сон, в котором мы освобождаемся от желаний, тревог уз тела, сливаемся с Брахманом и испытываем блаженство. Эти три формы сознания соединяются в форме сверхсознательного подлинного Я — но его ученые, увы, не нашли. Зато доказали, что мы действительно переживаем первые три состояния как в Упанишадах: бодрствование, глубокий медленноволновой сон (Non-REM-сон, тот, который более всего похож на стандартное представление о сне как об отдыхе организма) и быстрый сон (БДГ-сон, REM-сон, в котором наш мозг работает совсем особенным образом).
Зачем такие сложности? Никто точно не знает. Красивое объяснение смен фаз сна дает британский нейробиолог, профессор Калифорнийского университета в Беркли и автор книги «Зачем мы спим. Новая наука о сне и сновидениях» Мэттью Уолкер: сон — это генеральная уборка в мозге. Лишние воспоминания удаляются, актуальные — проигрываются заново и переносятся из краткосрочной памяти в долгосрочную. Во время медленного сна мозг определяет мусор — ненужные нейронные связи — и удаляет их. Во время быстрого сна мы рефлексируем и укрепляем нейронные связи — возможно, потому и видим сновидения.
Важно, чтобы в нашем сне присутствовали обе фазы. Недостаток быстрого сна делает нас менее способными различать чужие эмоции и регулировать свои — то есть снижает эмоциональный IQ. Интересно, что у детей с аутизмом быстрого сна меньше, чем у детей без этого расстройства (хотя о причинно-следственной связи говорить рано). Избирательное лишение крысят в экспериментах быстрого сна искажало процесс формирования синапсов между нейронами в нервной системе и делало их во взрослом возрасте замкнутыми и депрессивными.
Похожие исследования с депривацией глубокого сна замедлили развитие мозга крысят и сделали их менее социально активными. Что касается сна взрослых людей, то он и без вмешательства ученых неэффективен: к 40 годам человек теряет 60–70% глубокого сна, к 70 годам — 80–90%. Эти цифры не безобидны: вместе с глубоким сном мы теряем способность обучаться и помнить, а еще копим токсичный амилоидный протеин в мозге и из-за этого рискуем заболеть Альцгеймером.
Чтобы испытать влияние депривации той или иной фазы сна, не обязательно ждать до 70 лет. В первой половине ночи мы переживаем медленный сон с короткими промежутками быстрого, во второй — быстрого с вкраплениями медленного. Уснув в полночь и проспав шесть часов вместо положенных восьми, мы теряем не 25% сна, а 60–90% быстрого сна. А уснув в два часа ночи и проснувшись в восемь утра — какую-то долю медленного сна. Быстрый сон также блокируют алкоголь, многие антидепрессанты и — снотворное. Но об этом позднее.
Отдел биоритмов
Каждая наша клетка подчинена биологическим часам, которые регулируют циркадные ритмы. Те адаптируют организм к разным этапам дня. Это не только переключение из режима «сон» на «бодрствование», но и все, что происходит с организмом в течение дня: температура, давление и пульс, как быстро протекает метаболизм и даже хочется есть или нет.
Стоит держать в уме, что вообще-то в биологическом дне человека не 24 часа, а примерно 24 часа: в среднем 24 часа 15 минут. (В среднем — потому что период циркадного ритма отличается от человека к человеку. Так что и с партнером, и с котом мы живем по разному времени, даже если спим в одной постели.) «Внутренние часы» спешат, и мы неизбежно переживаем мини-джетлаг. Каждый день.
Цех супрахиазматического ядра
Над пересечением зрительных нервов в самом центре нашего мозга, в передней доле гипоталамуса, есть небольшой, но важный участок — супрахиазматическое ядро. Все 20 000 его нейронов ежесекундно анализируют световые сигналы и подводят «биологические часы». Даже слепота не мешает супрахиазматическому ядру понимать, день сейчас, вечер или ночь: свет распознают особые нейроны в структуре сетчатки глаза, светочувствительные ганглионарные клетки (pRGC). Полная и частичная слепота чаще всего вызвана повреждением других фоторецепторов глаза, палочек и колбочек, а светочувствительные ганглионарные клетки не затрагивает — поэтому, если глаза на месте, организм знает, день сейчас или вечер.
Цех мелатонина
Сигнал о свете или его отсутствии идет от нейронов супрахиазматического ядра через гипоталамус и спинной мозг в верхний шейный ганглий и эпифиз или шишковидную железу (интересно, что в аюрведе ее называют «чакрой третьего глаза»). Эпифиз синтезирует всем знакомый нейромедиатор серотонин — а после сигнала от верхнего шейного ганглия превращает его в «гормон сна» мелатонин (тот самый, который покупаешь в аптеке без рецепта — только естественный).
Мелатонин не создает состояние сна, а только говорит организму: «Сейчас самое время для этого полезного действия!» Его концентрация плавно возрастает в сумерки, достигает максимума около четырех-пяти утра по местному солнечному времени (около 05:00–06:30 в Москве) — после чего медленно снижается. С рассветом, который дает эпифизу сигнал перекрыть кран с мелатонином, мы просыпаемся.
Достаточно небольшого светящегося предмета мощностью от 8 люксов, чтобы сбить с толку наше супрахиазматическое ядро и задержать синтез мелатонина. Для сравнения: самая скромная лампа накаливания мощностью в 20 Вт или светодиодная в 3 Вт производит 250 люксов.
Цех «циркадных» белков
«Циркадный» ген, period, кодирует белок PER — тот накапливается ночью, разлагается в течение дня и определяет, чувствуем мы себя бодрыми или уставшими. PER-белку помогают два вспомогательных белка, TIM (кодируется геном timeless) и DBT (кодируется геном doubletime). TIM стимулирует накопление PER в организме, DBT — наоборот, блокирует это накопление. Из-за этой взаимной работы или, даже можно сказать, постоянной борьбы TIM и DBT уровень PER в течение суток нестабилен и колеблется — в соответствии с циркадными ритмами. Мутации в PER приводят к проблемам со сном.
Вообще, сегодня известно даже не три «часовых» гена, а 14, и «циркадных» белков тоже больше. Например, белок CRY активируется при освещении и влияет на TIM, TIM — на PER. Взаимодействие этих и подобных им белков формирует наш хронотип — образ жизни в биологические сутки согласно индивидуальному циркадному ритму.
Представьте шкалу с двумя полюсами: на одном конце — «жаворонки», которые рано ложатся и рано встают, на другом — «совы». Большинство людей находятся не на полюсах, а где-то между ними — таких «середнячков» от 60 до 80%. Исследовав это пространство «между», хронобиологи выделили семь хронотипов. (Выяснить свой можно с помощью опросника Munich Chronotype Questionnaire (MCTQ).)
Так что «отдел биоритмов» работает по такой схеме:
Циркадные белки задают общий ритм, то есть хронотип → света нет → светочувствительные ганглионарные клетки успокоились и больше не передают нервные импульсы → супрахиазматическое ядро успокоилось → эпифиз увеличивает секрецию мелатонина → пора спать.
Проблемы со сном, которые возникают в «отделе биоритмов», коррелируют с самыми разными болезнями: депрессией и БАР, диабетом, непереносимостью глюкозы и даже раком. Международное агентство по исследованию рака при ВОЗ уже назвало работу в ночную смену «вероятно канцерогенной». При этом «ночная смена» — просто удобное определение. На самом деле это про всех, кто так или иначе вынужден бодрствовать во время, которое его внутренние часы считают ночью (например, вставать в 6 утра, если вы «сова»), или часто пересекает часовые пояса.
«Циркадные» нарушения сна называют расстройствами циркадного ритма сна (circadian rhythm sleep disorders, CRSD), но диагностировать их сложно. Например, синдром задержки сна (delayed sleep phase syndrome/delayed sleep phase disorder): человек засыпает под утро и чувствует себя уставшим просто потому, что ему пришлось подняться слишком рано по его биологическим часам. Этот синдром связан с генетической мутацией и не мешает жить, если спать, допустим, с 4 до 13 часов. Не-специалист, да и специалист тоже, может перепутать синдром задержки сна с бессонницей.
Отдел торможения и активации
По-настоящему сон рождают нейромедиаторы, тормозящие или активирующие центральную нервную систему. Если «тормозных» медиаторов мало или «активирующих» много, мы долго ворочаемся в постели без сна — даже если не перелетали в другой часовой пояс, вовремя отложили гаджеты и с биоритмами тоже все в порядке.
За процессы активации и торможения отвечают два конкурирующих блока внутри вегетативной нервной системы. Первый блок, симпатическая нервная система, мобилизует организм: заставляет сердце биться чаще, ускоряет метаболизм, расширяет зрачки. Похоже на состояние «бей или беги», верно? Не зря. Стресс — именно тот элемент, который активирует симпатическую нервную систему. Второй блок, парасимпатическая нервная система, готовит нас к отдыху.
Цех норадреналина
Когда сигнал об отсутствии света идет в «цех мелатонина», он проходит через верхний шейный ганглий. Тот не только подает сигнал эпифизу, что пора нажать на кнопку «мелатонин», но и уменьшает синтез нейромедиатора норадреналина. Норадреналин вырабатывается в ответ на стресс вместе с адреналином и кортизолом, что тормозит центры сна и активизирует центральную нервную систему. Это главный медиатор симпатической нервной системы, и поэтому после ссор или накануне важного дня так сложно забыться: все дело в лишней дозе норадреналина.
Цех таламуса
Когда мы забываемся естественным и здоровым сном, а точнее — его глубокой медленноволновой фазой, то не слышим шума машин за окном, не осознаем, холодно или жарко в комнате, и не чувствуем, что легли на руку и отдавили ее. Сигналы сенсорной системы блокируются таламусом — зрительным бугром в центре мозга. Он не пропускает сигналы в кору головного мозга и не дает ей осознанно воспринять их. Грубо говоря, вы слышите — но не слушаете, смотрите — но не видите. Кора головного мозга отдыхает и не концентрируется на мелочах.
Если таламус вышел из строя и его «сенсорные ворота» ночью не закрываются, сон не приходит. Так получается при фатальной семейной бессоннице (FFI, Fatal familial insomnia) — редкой генетической болезни, при которой мутация одного гена превращает нормальные белковые молекулы в инфекционные прионы. В результате атаки прионов на таламусе появляются амилоидные бляшки, он перестает блокировать сенсорные ощущения, больной не может уснуть — и со временем умирает.
Цех орексина
Цех аденозина
Пока мы бодрствуем и расходуем энергию, вспомогательные клетки нейронов головного мозга, астроциты, выделяют аденозин. Каждую секунду не-сна концентрация аденозина растет, пока мы не чувствуем sleep pressure (давление сна): веки слипаются, а челюсть неудержимо рвется зевнуть. Кофеин блокирует чувствительные к аденозину рецепторы, то есть чувство усталости — но не саму усталость и потребность во сне.
Пик концентрации аденозина, после которого мы отключаемся (если только не выпили кофе), наступает через 16–20 часов после пробуждения — то есть, проснувшись в 8 часов утра, вы почувствуете сонливость около полуночи. Пока мы спим, концентрация аденозина падает до минимального уровня. Чтобы организм разобрался с усталостью прошедшего дня и был готов уставать снова, нужно примерно 8 часов сна — то есть уснув в полночь, к 8 утра мы расправились с аденозином и готовы бодрствовать.
Цех ацетилхолина
В нервных окончаниях парасимпатической нервной системы образуется ацетилхолин — медиатор, который снижает уровень возбуждения, когда пора отдохнуть, или, наоборот, тормошит мозг, если тот слишком вялый. Поэтому его воздействие на организм называют нормализующим. Во время глубокого сна концентрация ацетилхолина падает на 50%, в быстром сне — увеличивается до значения вдвое большего, чем при бодрствовании.
Взаимодействие ацетилхолина с другими «цехами» сна выглядит как-то так:
Накапливается аденозин → снижается уровень ацетилхолина → мы засыпаем и погружаемся в глубокий сон.
Во время сна выделяется ацетилхолин → из глубокого сна мы переходим в быстрый.
Выделяется ацетилхолин + выделяется орексин → мы просыпаемся и бодрствуем.
У пациентов с болезнью Альцгеймера концентрация ацетилхолина всегда снижена — поэтому, считают ученые, именно ацетилхолин через сон помогает нам запомнить что-то новое.
Цех ГАМК
Отростки ацетилхолиновых нейронов дотягиваются до гиппокампа и в нем уже сообщают другим нейромедиаторам, что пора бы уже работать или, наоборот, отдохнуть. Так они действуют на гамма-аминомасляную кислоту, нейромедиатор ГАМК — самый важный элемент сна с точки зрения фармакологии: именно его активизируют большинство снотворных.
Когда ГАМК соединяется с соответствующим рецептором в нервной клетке, в клетку проникают отрицательно заряженные ионы хлора. За счет этого клетка «тормозится». ГАМК постоянно гасит действие глутамата и других возбуждающих медиаторов — для 40% клеток нашего организма, так что ее значение огромно. Это происходит не только во сне, но и когда, к примеру, нам нужно сконцентрироваться: нейроны мозга выделяют ГАМК, те тормозят центральную нервную систему, и мы сосредотачиваемся на главном.
Когда ГАМК недостаточно, чтобы затормозить наши движения и эмоции, появляются тревожность и бессонница. С нехваткой ГАМК связаны и синдром дефицита внимания (СДВГ), когда ребенку или взрослому тяжело усидеть на одном месте, и эпилепсия, когда единичная зона мозга перевозбуждается и инициирует эпилептический припадок.
Резюме
Итак, механизм сна — это фабрика. Вместе работа трех отделов — «отдела медленного и быстрого сна», «отдела биоритмов» и «отдела торможения и активации» — превращает наш сон в настоящее предприятие, в котором от работы одного отдела зависят все остальные. Первый отдел отвечает за то, чтобы ночью мы проходили две фазы сна — медленного и быстрого. Второй подстраивает организм под время суток: напоминает, когда нужно уснуть, а когда — проснуться. Третий отдел включает механизмы торможения центральной нервной системы, когда мы устали, и, наоборот, активирует нервную систему, когда мы отдохнули. Или когда испытали стресс — потому-то после нервного дня так тяжело уснуть.