Сон. Почему мы спим и как нам это лучше всего удается - Питер Шпорк

Поэтому наша возрастающая по мере продолжительности бодрствования потребность в сне — тоже, вероятно, следствие процессов обмена веществ в бодрствующем мозге, считают исследователи. Чем дольше включено наше сознание, тем больше в мозге собирается продуктов обмена веществ, включая аденозин. От этого мы испытываем усталость, которая в конечном счете является сигналом нервной системы о потребности зарядиться новой энергией благодаря глубокому сну.

Однако это недостаточное объяснение. «Остается нерешенным интереснейший вопрос: что обозначают дельта-волны», — дополняет Борбели. Они возникают потому, что все большее количество нервных клеток синхронизирует свою деятельность и понижает возбудимость. Что их к этому побуждает и какие важные задачи они решают в этом состоянии, до сих пор окончательно не ясно. Ясно лишь одно: чем дольше мы бодрствуем, тем сильнее потребность клеток больших полушарий переключить коммутатор в положение сна. С тех пор как исследователям удалось показать, что дельта-волны также самостоятельно возникают в изолированных от остального тела тонких срезах коры полушарий, если искусственно поддерживать жизнь в этих препаратах, а также что электрические поля с частотой колебаний дельта-волн способны погрузить человека в глубокий сон, не приходится сомневаться, что и эта деятельность мозга вызывает сонливость и вносит существенный вклад в процесс S.

Фактор С описывает хронобиологическую компоненту в общем состоянии сонливости; он колеблется независимо от того, спим мы или бодрствуем, в ритме, заданном центральными внутренними часами в промежуточном мозге. Абсолютной кульминации он достигает примерно к середине сна — при условии, что мы не ставили будильника. Для большинства людей это время между 4 и 5 ч ночи. Если мы в это время не спим, то потребность в сне становится почти невыносимой. Но на самом деле мы обычно почти всегда засыпаем уже поздним вечером, когда компонент С повышается, а компонент S уже достаточно высок. В это время сумма обоих факторов уже так велика, что заснуть нетрудно.

Чтобы выяснить, как велика потребность в сне в конкретный момент, Александр Борбели определяет так называемый порог пробуждения, находящийся в прямой противоположности с процессом С. Потребность в сне вычисляется как расстояние между процессом S и порогом пробуждения. Чем больше С, тем ниже порог, и тем выше, при равном значении S, потребность в сне. Когда мы спим, фактор S снижается до тех пор, пока не достигнет порога пробуждения. В этот момент потребность в сне нулевая, мы просыпаемся без внешнего вмешательства и чувствуем себя выспавшимися. Если потребность в сне велика, как это бывает поздно вечером, мы легко засыпаем и с большим трудом просыпаемся. Если система работает согласованно и без сбоев, ритм сна среднего человека сам собой устанавливается на обычные 16 часов бодрствования и 8 часов сна.

Посреди ночи, когда внутренние часы с особенной силой склоняют нас ко сну, фактор S должен опуститься до крайне низкого значения — то есть мы должны спать к этому моменту уже очень долго — чтобы мы проснулись без внешних причин. К утру хронобиологическая составляющая общей сонливости снижается, порог пробуждения повышается и фактор S без труда его достигает. Если вечером мы легли вовремя, а потом хорошо и глубоко спали, то можно ожидать долгого, активного бодрствования днем.

Ситуация может быть другой: иногда мы просыпаемся очень рано и не можем снова заснуть, хотя совсем еще не выспались; тогда к вечеру усталость овладевает нами раньше обычного. Модель Борбели объясняет и это знакомое каждому явление: если мы легли необычно поздно, общее время сна сокращается, поскольку снижающийся фактор сна к концу ночи встречается с повышающимся порогом пробуждения. Мы просыпаемся, хотя фактор S еще не окончательно снизился. Он начинает подниматься снова с необычно высокого уровня — поэтому к вечеру потребность в сне оказывается выше.

Двухфакторная модель регуляции сна: вверху: Гомеостатическая компонента сонливости S непрерывно повышается с нарастанием времени бодрствования, а во время сна снижается, посредине: Хронобиологическая компонента С колеблется в суточном ритме, достигая максимума в ночные часы, внизу: Потребность в сне выше всего в моменты совпадения максимумов S и С. В это время расстояние от S до порога пробуждения (обратная компонента С) очень велико. Сон уменьшает это расстояние. Когда оно оказывается равным нулю, достигается порог пробуждения, и мы просыпаемся.

Если человек, к примеру, из-за ночной смены заснул с 12-часовым опозданием, он нередко просыпается уже через 3 ч, поскольку порог пробуждения в это время достигает минимума. С точки зрения сомнолога, было бы правильнее не ложиться еще часа 3, постараться с утра заняться какими-нибудь важными делами и уснуть лишь во второй половине дня. Тогда человек засыпает в момент понижения порога пробуждения, продлевает тем самым продолжительность сна и дает своему организму возможность максимально понизить таинственный компонент S; результат — однодневная терапия сном, заканчивающаяся посередине ночи.

Двухфакторная модель объясняет также многие проблемы с засыпанием: если накануне мы встали очень поздно или хорошо поспали после обеда, фактор S не достигает к вечеру своих обычных высоких значений. Это может вызвать проблемы с засыпанием в обычное время, поскольку потребность в сне недостаточно высока. В таком случае имеет смысл лечь попозже. Случается наоборот: мы засыпаем уже к 8 ч вечера, потому что в последние ночи нам не удавалось выспаться или приходилось ложиться слишком поздно. Гомеостатическая компонента регуляции сна при этом достигает настолько высоких значений, что мы испытываем огромную потребность в сне в такое время, когда сигнал сонливости от наших внутренних часов еще не слишком силен.

Однако в модели Борбели не предусмотрена наша склонность к послеобеденному сну. По мнению самого исследователя, ее нетрудно туда включить, если дополнить хронобиологический фактор слабой компонентой, колеблющейся в 12-часовом ритме. Тогда и в послеобеденное время потребность в сне должна немного подниматься. Однако сложные эксперименты, проводившиеся исследователями биоритмов для того, чтобы проанализировать по отдельности различные процессы в нашем теле, управляемые внутренними часами, показали, что цикл сна-бодрствования, возможно, не имеет отношения к послеобеденной сонливости.

«Это ничего не доказывает», — говорит Борбели, по-прежнему убежденный в биологическом значении послеобеденного сна. Поскольку бесчисленные суточные ритмы разных органов и системы обмена веществ

взаимно влияют друг на друга, очень вероятно, что наше утомление в послеобеденное время связано с другими процессами, управляемыми внутриклеточными биологическими часами. «Нередко это влияние пищеварения» — считает исследователь. Особенный голод в середине дня и использование значительной части энергии на пищеварение — также результат работы биологических часов.

Во всяком случае, тут замешаны и другие внутренние часы. Если цикл сна-бодрствования представляет собой так называемый циркадный ритм, который повышается и понижается примерно раз в сутки, наша склонность к отдыху или активной деятельности испытывает еще и влияние так называемых ультрадианных ритмов. Их маятник колеблется быстрее, чем у основных часов, и в течение суток они несколько раз достигают максимума и минимума. Например, кровяное давление понижается дважды в течение суток: один раз в середине ночи — до очень низкого уровня, второй раз, значительно менее сильно, ко времени послеобеденной сиесты. И если мы вообще недостаточно выспались, то этого дополнительного понижения работоспособности может оказаться достаточно, чтобы вызвать прилив сонливости. Самое разумное в таком случае — немного поспать. Это повышает работоспособность и помогает минимизировать дефицит сна.

Кроме измеряемого по высоте кровяного давления 12-часового ритма активности кровообращения, для сна особенно важны еще два ультрадианных ритма: 90-минутный ритм циклов сна и примерно 4-часовой ритм активности и покоя, которому следует, например, чувство голода. Оба ритма накладываются друг на друга и вызывают колебания суточного ритма.

В конечном счете на то, заснем ли мы и когда, влияет сумма множества ритмов. Но при нормальных условиях ультрадианные циклы большого значения не имеют. Совсем иначе обстоит дело в исключительных ситуациях: если человек болен и не встает с постели, если он очень стар или, напротив, живет всего несколько месяцев, он нередко спит кроме ночного времени еще трижды за день. Причина — в 4-часовом ритме. Особенно наглядно он проявляется в экспериментах, где людей заставляли 32 часа лежать в кровати, ничего не делая. Подопытные быстро впадали в 4-часовой график сна.