Почему мы спим?

Книга: Как работает ваш мозг. Внутри самого сложного объекта во Вселенной

Почему мы спим – одна из величайших загадок жизни. Очевидно, это важно для нашего выживания: лабораторные крысы, лишенные сна, умирают в течение месяца, а когда люди не спят несколько дней, у них случаются галлюцинации и эпилептические припадки.

Но объяснение найти не так просто. Если, предположим, нашему телу необходим физический отдых, мы могли бы это делать, оставаясь в сознании. «Почему мы должны были отдаваться на милость хищников по нескольку часов в сутки, не выполняя при этом никакой полезной функции?» – спрашивает Джулио Тонони из Вискосинского университета в Мэдисоне.

В большинстве теорий считается, что сон – это некий вид очистки или «сервисного обслуживания» мозга, но до последнего времени ни одна из них не могла выяснить, что же меняется в мозге во время сна.

Недавно обнаружили «систему канализаций» наподобие лимфатических сосудов, которые спускают переработанные продукты из тканей тела.

Система активизируется, пока мы спим, и предположительно в это время удаляются продукты отходов.

Альтернативные теории предполагают, что задача сна – сохранить энергию или удержать животное подальше от опасности, пока еда недоступна. И, разумеется, возможно, что сон выполняет одновременно несколько функций или даже служит разным целям у разных животных.

Типичный ночной сон включает несколько циклов, в том числе БС и МВС

Рис. 8.1. Циклы человеческого сна

Тонони тем не менее предполагает, что главная функция сна – это не позволить нашему мозгу переполниться воспоминаниями. Смысл в том, что сон нужен, чтобы нейронные связи в мозге за ночь обнулились, освобождая место для формирования новых воспоминаний на следующий день.

В последних экспериментах группа Тонони измерила соединения, или синапсы, в мозге 12 мышей. Синапсы в образцах, взятых в конце периода сна, оказались на 18 % меньше, чем во взятых до сна, что показало, что во время сна нейронные связи ослабляются. Новые синапсы сохраняют воспоминания, а сон, похоже, закрепляет новые воспоминания. Идея, что сон ослабляет, а не укрепляет связи мозга, может показаться противоречащей здравому смыслу, но существует более раннее свидетельство в поддержку теории очистки. ЭЭГ показывает, что наш мозг меньше электрически реагирует в начале дня – после того как мы хорошо поспали – а значит, связи могут быть слабее.

Исследование Тонони подсказывает, как мы со временем выстраиваем длительные воспоминания, несмотря на эту очистку. Группа открыла, что некоторые синапсы выглядят защищенными – самый крупный, пятый, остался того же размера. «Как будто мозг сохраняет самые важные воспоминания, – говорит он. – Вы оставляете то, что важно».

Если теория очистки верна, она объясняет, почему, если не поспать ночью, на следующий день нам сложнее сконцентрироваться и выучить новую информацию – у мозга недостаточно объема для кодирования нового опыта. Находки Тонони также предполагают, что стоит хорошо поспать не только когда выучили что-то новое, но и в предыдущую ночь. «Сон – это цена, которую мы платим за обучение», – считает он.

Можно ли спать наполовину?

По ощущениям сон похож на состояние «вкл/выкл», но мозг способен одновременно и бодрствовать, и спать. Феномен хорошо известен у дельфинов и тюленей – животных, умеющих спать «однополушарно»: половина их мозга спит, а другая половина демонстрирует электрическую активность, характерную для бодрствования.

Исследователи сна заинтересовались, не происходит ли нечто подобное у людей. Сон – это «глобальное» состояние, захватывающее равномерно весь мозг, или оно в некоторой степени регулируется локально? Накапливается все больше данных, подтверждающих второй вариант. Например, участки мозга, наиболее активные при бодрствовании, впоследствии дольше пребывают в стадии глубокого сна.

Локальное рассмотрение сна помогло бы лучше понять случаи, когда в сон вторгается бодрствование – разговоры, хождение во сне и редкий вид бессонницы, при котором люди думают, что не спали всю ночь, хотя запись волн от одного участка мозга показывает, что спали.

Это также может объяснить, как сон вторгается в бодрствование, например ослабление внимания, когда мы лишены сна. «Микросон» особенно опасен, если вы ведете машину, и разработаны различные способы его распознавания – мониторинг движения машины относительно белой разметки на дороге или анализ движения глаз на признаки сонливости.

Назад: Что такое сон?

Дальше: Почему мы видим сны?