Елена Белова - Автостопом по мозгу. Когда вся вселенная у тебя в голове

Естественно, большинство нейронов наиболее активны, пока животное не спит. Однако и во сне многие из них, похоже, активно работают, выполняя разнообразные задачи. В фазе медленного сна в самом основании мозга, в стволе, большинство нейронов снижают или вовсе останавливают электрическую активность, но нейроны коры головного мозга лишь слегка снижают уровень активности. Однако это небольшое замедление работы отдельных нейронов происходит на фоне того, что активность сотен и тысяч соседних нейронов в это время синхронизируется. Именно эта синхронная работа множества маленьких нейронов преображает вид записей электроэнцефалограммы. Пока мы не спим, каждый нейрон работает в собственном ритме, не оглядываясь на другие нейроны по соседству, и на ЭЭГ это выглядит как какофония из сигналов, высокочастотный шум низкой амплитуды. Когда наступает фаза медленного сна, соседние нейроны разряжаются практически одновременно, и это приводит к появлению высоких и редких волн на записях ЭЭГ. Нечто похожее можно наблюдать на спортивных стадионах, когда болельщики в секторе одновременно встают и ревут, и сразу то же самое подхватывают их соседи, запуская волну по рядам.

Пока длится фаза медленного сна, небольшая группа клеток в основании мозга работает с полной отдачей: это нейроны центров сна, благодаря которым мы и переходим из состояния бодрствования в медленный сон [8].

Однако при переходе к быстрому сну активность мозга снова меняется: теперь вместо крупных медленных волн активности мы видим мелкую рябь активно работающих, но рассинхронизированных нейронов. В это время активны не только нейроны коры, но и ствола головного мозга, отдыхавшие в фазе медленного сна. За переключение в эту фазу отвечает еще одна специализированная группа клеток в стволе головного мозга: получается, что все эти переходы происходят не сами по себе: мозг управляет тем, сколько времени проводить в каждом из состояний.

Во время сна «ненужные» впечатления и воспоминания стираются из памяти, а нужные — наоборот, закрепляются в ней.

Быстрый сон — время самых ярких и живых сновидений (разбуженные во время медленного сна люди тоже иногда сообщают о сновидениях, но обычно они бессюжетные). Пока мы видим сны, в мозге активно работают двигательные отделы. Почему же люди остаются неподвижными? Мозг заботится и об этом: передача сигналов от двигательных отделов к мышцам специально блокируется, чтобы спящий человек никуда не убежал.

Хотя снаружи этого совершенно не видно, во время различных стадий сна внутри мозга происходит множество важных и заметных событий. Меняется не только активность и синхронность работы нейронов, но и содержание нейромедиаторов, которые управляют работой мозга и могут влиять на судьбу отдельных нейронов. Фактически меняется внутренняя химия мозга, а значит, с нейронами могут происходить какие-то превращения, которые невозможно осуществить днем. Некоторые нейромедиаторы — моноамин, серотонин, норадреналин и гистамин — почти не вырабатываются во сне. Они тесно связаны с состоянием бодрствования и могут влиять на нашу сосредоточенность, ощущение бодрости, собранности и заряженности на новые свершения [51] Еще одно интересное соображение о том, насколько важно выключать эти нейромедиаторы, заключается в том, что их постоянное присутствие в мозге вызывает привыкание и снижает чувствительность рецепторов к ним: мозг перестает чутко реагировать на их присутствие. Тогда временное удаление этих нейромедиаторов помогает восстановить чувствительность рецепторов, чтобы они могли дальше выполнять свою роль [8]. — Прим. авт. . Считается, что они помогают образовывать или усиливать связи между нейронами под воздействием новых впечатлений. А еще они нужны, чтобы активировать мотонейроны, передающие сигналы к мышцам: заблокировав моноамины, мозг не дает телу активно двигаться.

Интереснее ситуация с другим нейромедиатором — ацетилхолином: во время медленного сна его уровень падает, а во время быстрого его внезапно становится много; возможно, даже больше, чем во время бодрствования [8]. Хотя о нем известно меньше, исследователи уверены, что он играет важную роль во сне: добавив ацетилхолин, можно разрушить медленный сон, а если его не хватает, нарушается быстрый. Возможно, ацетилхолин нужен, чтобы ослаблять неважные связи между нейронами, вычищая из памяти избыточную информацию и подготавливая мозг к тому, чтобы воспринимать что-то новое. Получается, что особое сонное сочетание нейромедиаторов (мало моноаминов и много ацетилхолина) работает вроде ластика, который стирает ненужные линии черновика — всех наших дневных впечатлений, — оставляя только нужные, те, что составят потом памятный след прошедшего дня [10].

Во сне идет много важных процессов. Во время медленного сна падает потребление энергии мозгом — это позволяет ему восполнить запасы энергии и подготовиться к новому дню. В это же время происходит образование или выделение некоторых веществ — например, гормона роста, регулирующего рост и обновление тканей организма, а еще мелатонина, ответственного за наши внутренние часы, устанавливающие режим сна и бодрствования [11].

По всему получается, что сон — совсем не напрасная трата времени, а сложный процесс, важность которого сложно оценить, потому что он проходит мимо нашего сознания. Само существование специализированных центров сна глубоко в основании мозга говорит о том, что они контролируют жизненно важную потребность — такую же, как, например, дыхание и сердцебиение, центры которых расположены там же.

Если сон так важен, а недосыпание может влиять на здоровье, сколько же нужно спать, чтобы не увеличить риски заболеть чем-нибудь из-за нехватки сна? Точного ответа у ученых нет — потребность во сне индивидуальна. По данным исследований, взрослые люди обычно спят семь-девять часов, и такая продолжительность сна считается нормальной [12]. Недавно на русский язык была переведена книга Мэтью Уолкера «Зачем мы спим», в которой автор убеждает читателей, что для здоровья необходимо спать как минимум восемь часов в сутки. Однако это не подтверждается научными данными: интервал сна, позволяющий человеку продуктивно работать и долго жить, варьирует в пределах четырех-восьми часов [13]. Когда исследователи изучали связь продолжительности сна и долголетия, оказалось, что дольше всего живут люди, которые спят семь часов. Люди, спящие четыре-пять часов, не отличаются по долголетию от тех, кто спит по восемь часов. Пожалуй, пока лучший ответ звучит так: спать нужно столько, чтобы с утра чувствовать себя бодрым и отдохнувшим.