Зачем нужен сон?
Сон — удивительный феномен, который так до сих пор и не получил исчерпывающего объяснения. По субъективными ощущениям мы все знаем, что сон нам необходим для отдыха. Однако измерения параметров функционирования нашего организма не так однозначно подтверждают этот постулат. Во сне в нашем теле происходят интенсивные процессы. Так зачем нам нужен сон?
Все вокруг спать должны?
Несмотря на то, что изучение проблем, которые разные живые организмы решают при помощи сна, началось давно, все еще нет полного понимания, почему в процессе эволюции возник сон. Во сне любое существо становится уязвимым и беззащитным. Зачем же тратить значительную часть жизни на столь опасное и малопродуктивное занятие? Достоверно известно, что спят все млекопитающие и птицы. Близкий к человеческому сон также обнаружен у высокоразвитых рептилий.
Эволюционные корни сна уходят намного глубже, чем принято думать. Неактивные стадии жизнедеятельности наблюдаются у большого числа организмов, в том числе не имеющих нервной системы, — от растений до микрорганизмов.
Сноподобное состояние отличается рядом особенностей: циклическое чередование состояния активности и покоя; меньшая способность отвечать на стимул в покое; увеличение длительности периода покоя, если состояние активности искусственно продлено; увеличение периодов бодрости и покоя как реакция на применение стимуляторов и успокоительных. Ключевая задача этого состояния — повышение энергетической эффективности организма, а также оптимизация времени и сил, затрачиваемых на различные аспекты жизнедеятельности.
Покой нам и не снится
Для изучения сна у человека регистрируют ряд показателей активности организма: суммарную электрическую активность мозга (энцефалограмма), запись движений глаз (окулограмма), активность мышц (миограмма), сердечный ритм (кардиограмма). Согласно этим измерениям, сон состоит из 
чередования медленноволновой и парадоксальной фаз. Медленноволновой сон характеризуется высокоамплитудными колебаниями электрической активности мозга (частота — 0,5–4 Гц); мышцы расслаблены, но тонус сохраняется; глаза неподвижны или очень медленно двигаются; сердечный ритм замедляется.
Во время парадоксального сна картина резко меняется: в мозге наблюдается высокочастотная низкоамплитудная активность; мышцы фактически «парализованы» (атония); глаза совершают резкие и очень быстрые скачки с не характерными для бодрости размахом и скоростью; может отмечаться нарушение ритма работы сердца (аритмия). В целом ни та, ни другая фаза не похожа на отдых и расслабление. Во время быстрого сна снижается секреция почти всех гормонов. В стадии медленного сна некоторые эндокринные системы активируются.
Температура открытых частей тела человека во сне понижается на несколько градусов, преимущественно в фазах глубокого сна. В течение ночи нашему мозгу удается пройти через 4–5 стадий сна продолжительностью 90–110 мин, преодолевая множество состояний между спокойным, глубоким и активным сном. Интересно, что чередование медленноволнового и парадоксального сна есть у всех плацентарных млекопитающих.
Без сна
Очевидный способ выяснить, зачем нужен какой-то процесс — это проверить, что происходит при его отсутствии. При лишении сна (депривации) щенки умирают в течение 4–5 дней, даже несмотря на все усилия по сохранению их жизни. Причем чем моложе щенок, тем быстрее он умирает.
Полная депривация сна у крыс неизбежно вызывает их гибель через 2–3 нед. У лишенных сна крыс уменьшается масса тела на фоне увеличивающегося потребления пищи. У них появляются изъязвления на коже и выпадает шерсть. Температура тела сначала повышается, затем начинает снижаться, крысы явно начинают мерзнуть. Иногда у них развивается заражение крови, предположительно из-за ухудшения барьерных свойств пищеварительного тракта. Однако антибиотики не предотвращают смерть крыс от депривации сна. При этом окончательная причина их смерти остается неясной. Возможно, происходит одновременное ухудшение функций слишком многих систем. Удивительно, что при этом мозг крыс практически не повреждается.
Смерть от бессонницы
В закрытых тюрьмах и специальных лагерях пытки с применением депривации сна являются самой эффективной формой принуждения. В Древнем Китае лишение сна выбрали в качестве способа казни на том основании, что это повлечет максимальные страдания и будет служить наглядным примером для большинства других потенциальных преступников. Приговоренные редко проживали дольше 10 дней. В ХІХ в. китайский купец был приговорен к смертной казни за убийство своей жены. Он умер на 19-й день, после ужасных мучений.
Современные ученые проводили эксперименты по частичной депривации сна с участием людей. Уже на 5-е сутки при четырехчасовом сне ухудшаются слух и зрение, нарушается координация движений, рассеивается внимание, могут начаться галлюцинации. На 8-е сутки эксперимент был остановлен по требованиям его участников. У большинства из них за это время уменьшилась масса тела, несмотря на обильность питания. Это произошло вследствие нарушения энергетического обмена, особенно в результате проблем с утилизацией глюкозы.
Особый режим работы мозга
В основном все объяснения необходимости сна основаны на особенностях работы нервной системы. Наш мозг остается активным даже во сне, но во время глубокого сна его различные части теряют связь друг с другом. Ученые обнаружили, что уровень протеинов, которые помогают передавать информацию через синапсы, во время сна снижается примерно на 30–40%.
Сон помогает мозгу избавиться от всего лишнего, в буквальном смысле счищая с нейронных соединений ненужные белки. Наслоение этих протеинов тормозит работу мозга, заставляя его тратить больше энергии на обработку информации, поэтому синапсы «сбрасывают» лишнее в процессе сна, а слабые связи нейронов и вовсе исчезают. Таким образом, мозг как бы избавляется от ненужной информации, чтобы иметь возможность на следующий день «записать» новую.
Результаты других исследований, наоборот, доказывают важность сна для закрепления в мозге человека полученной накануне информации. Во время сна включаются определенные биохимические механизмы долговременной памяти, происходит усиление и объединение ранее установленных связей между клетками головного мозга, в результате чего свежие знания структурируются и «раскладываются по полочкам». Это значит, что некоторые процессы обучения, благодаря обработке сном, отчасти переходят в «автоматический режим», который не требует затраты большого количества «сознательных ресурсов» мозга, когда человек бодрствует.
Как спят коалы и ослы
Гипотеза, что сон нужен для перемещения в долговременную память новых сведений, может трактовать
предназначение снов как «проигрывание» образовавшихся за день новых связей и воспроизведения разных памятных следов. Но тогда непонятно, зачем так долго спят коалы (22 ч в сутки) и опоссумы (19 ч), неужели у них накапливается больше воспоминаний, чем у человека?
Можно, конечно, предположить, что эти животные не настолько умны, как люди, и им требуется больше времени, чтобы обработать всю новую информацию. Но тогда получается, что мы гораздо глупее, чем ослы и жирафы, которым для полноценного сна требуется всего 3 и 1,9 ч в день соответственно. Разумеется, при депривации сна страдает и память. Недостаток сна приводит к тому, что отдельные области мозга начинают хаотично «выключаться», несмотря на то, что животное бодрствует. Но на фоне других разрушительных эффектов депривации нарушение процесса запоминания представляется наименьшим из зол.
Жизненно важен, но по-прежнему непонятен
Ряд важнейших процессов в организме может осуществляться только во сне. Мозг неспроста периодически переходит в принципиально иной режим активности — в это время существенно изменяются многие процессы метаболизма.
У тела во время бодрствования накапливаются метаболические проблемы, которые можно решить только во сне, а мозг в это время занят чем-то своим, например, реорганизацией памяти. Именно такой способ приведения организма в порядок был отобран природой в ходе эволюции как наиболее целесообразный для здоровья и выживания. Сон явно нужен для устранения каких-то метаболических проблем, но пока окончательно не выяснено, что это за проблемы и как именно происходит их устранение.
«Бессонные» болезни
С хронической потерей сна напрямую связаны сердечно-сосудистые заболевания, сахарный диабет, ожирение. В настоящий момент описано более 100 расстройств, связанных с нарушениями сна. Анализ влияния на организм человека привычного уменьшения количества сна на больших выборках выявил, что систематическое ограничение сна до 6 ч в сутки приводит к ожирению (вероятно, вследствие гиперкомпенсации ухудшения обмена веществ увеличением количества съедаемой пищи), нарушениям со стороны пищеварительного тракта и сердечно-сосудистой системы.
У людей, вынужденных постоянно менять ритм сна и бодрствования, например, работающих «сутки через двое», возможно развитие язвенного колита и других нарушений работы кишечника.
Те, кто хорошо высыпается ночью, обладает гораздо большей сопротивляемостью к возникновению рака, чем работающие по ночам.
Как выяснилось, от того, как люди спят, зависит баланс гормонов, которые в определенной степени действуют на развитие онкологических заболеваний. Прежде всего это касается женщин, поскольку у 67% из них ежемесячно нарушается сон во время менструации. Случается это в основном из-за быстрого снижения уровня гормона прогестерона, обладающего седативными качествами. Недостаток сна, кроме того, связан со снижением уровня мелатонина — естественного антиоксиданта, вырабатываемого в мозге, который может замедлить или остановить рост опухоли. Мелатонин достигает пика своей выработки ночью.
Что происходит в нашем организме во время сна, пока так и не выяснено окончательно. Тем не менее достоверно известно, что без сна человек не выживет. Сон так же необходим для нормального функционирования организма, как воздух, вода и пища.
Татьяна Кривомаз, канд. биол. наук
“Фармацевт Практик” #10′ 2014
