Сон по науке: отдыхает ли мозг и как ученые изучают сновидения

Почти половина россиян (44%) имеет проблемы со сном — кто-то регулярно не высыпается, кто-то просыпается по ночам. Такие результаты показал прошлогодний опрос ВЦИОМ. При этом доля людей с крепким сном за последние десять лет снизилась с 59% до 50%. Болезни сна остаются невидимой «эпидемией» — однако люди редко задумываются о том, что происходит с ними после отхода ко сну. А наш мозг ночью, на самом деле, не менее «разговорчив», чем днем. Спит ли он на самом деле? Зачем нам нужны сны? И как у ученых получается «залезть» в голову спящему человеку? Читайте о том, как современная наука позволяет изучать сон, в нашем материале.

Линии жизни или линии сна?

В медицине и нейробиологии изучению сна отведено особое место — существует специальная наука, которая исследует сон, связанные с ним расстройства и их лечение — она называется «сомнология».

Это направление зародилось еще в первой половине прошлого века благодаря Натаниэлю Клейтману, который основал первую в мире сомнологическую лабораторию — в Чикагском университете. По-настоящему эта наука «проснулась» благодаря электроэнцефалографии — технологии, которая позволяет фиксировать электрические сигналы, поступающие от нейронов. Впервые различия в электроэнцефалографических ритмах бодрствующего и спящего человека описал ученый Ганс Бергер в 1930 году. В нашей же стране вклад в развитие сомнологии внес A. M. Вейн, который проводил эксперименты в лаборатории нейрогуморальных регуляций — она располагалась на базе клиники нервных болезней Сеченовского Университета.

На самом деле, электроэнцефалограмма (ЭЭГ) довольно много может рассказать о сне. Ее «снимают» с помощью специальных датчиков, размещенных на голове пациента. В результате ученые получают волнообразные линии, по которым можно расшифровать биоритмы головного мозга — причем не только человеческого. Эксперименты проводились и на мышах, и на кроликах, и на других млекопитающих.

Сон со всех сторон

Сегодня методы исследований спящего мозга несколько изменились — со временем главной технологией для изучения сна стала полисомнография. Она позволяет фиксировать у испытуемого множество разных сигналов, которые посылает его тело во время сна: не только активность мозга, но и частоту дыхания, движения тела и глаз, — как рассказала наука.рф кандидат психологических наук, доцент, заведующая Лабораторией киберпсихологии Факультета социальных наук Университета Лобачевского (ННГУ им. Н. И. Лобачевского) Валерия Демарева.

Конечно, в некоторых работах ученые могут отдельно замерить единичный показатель — такие исследования дешевле и проще проводить. Данные можно собирать даже дистанционно, с помощью специальных опросников, которые нужно проходить испытуемым. Например, для исследования сонливости, которое проводила Лаборатория киберпсихологии факультета социальных наук ННГУ им. Н. И. Лобачевского в 2022–2023 годах, ученые разработали специальную цифровую платформу — UnnCyberpsy. С ее помощью специалисты хотели выяснить, как именно связаны сонливость и ритм сердца.

«Мы хотели собрать очень много данных — и для этого нам нужно было много свободы. Нам нужно было решение, которое позволило бы автоматизировать сбор информации о субъективной сонливости и том, как она меняется с вечера к ночи. Также мы собирали социально-демографические данные испытуемых, список их хронических заболеваний, данные о том, во сколько они обычно встают и засыпают, и о других их привычках», — пояснила эксперт.

И, чтобы привлечь участников исследования в лабораторию и собрать результаты опроса, специалисты и написали приложение. В нем они смогли запрограммированы все этапы исследования, а потом сопоставить их с данными о ритме сердца

«В лаборатории мне выдали оборудование: датчик на эластичном ремне, который размещается на грудной клетке и смартфон, к которому этот датчик подключался. Вернувшись домой, я зашёл на электронную почту и перешёл по отправленной мне ссылке для регистрации на сайте. На нем я с определенной периодичностью в течение вечера проходил тесты для определения моей сонливости. Лёг спать я с уже надетым и подключённым к смартфону датчиком. Проснувшись — отключил», — рассказал о ходе эксперимента его участник Сергей Камратов.

Он узнал о проведении исследования в соцсетях и подал заявку, чтобы присоединиться к нему. Точно так же стать частью научных проектов могут все желающие — достаточно просто следить за новостями. Ученые и научные организации часто публикуют информацию о том, что набирают добровольцев для своих экспериментов.

Мозг тоже хочет смотреть фильмы

Интересная загадка, которую загадал нам наш мозг — это фазы сна и сами сновидения. Сегодня ученые выделяют две категории сна: стадию «быстрых движений глаз» (сон с БДГ, REM sleep) и стадию «без быстрых движений глаз (сон без БДГ, NREM sleep)». Или, если говорить проще, — «быстрые» и «медленные», или «глубокие», фазы сна. В целом взрослые люди находятся в стадии «глубокого» сна примерно 80% ночного времени.

«Принято считать, что медленный сон помогает организму восстанавливаться и готовит человека к пониженному уровню активности и снижению психического напряжения», — рассказала Валерия Демарева.

С точки зрения физиологии, доктор биологических наук и главный научный сотрудник Института проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН Владимир Ковальзон в своей книге «Основы сомнологии: физиология и нейрохимия цикла „бодрствование-сон“» рассматривает медленный сон как способ «восстановления общего и электролитного гомеостаза мозговой ткани, а также, возможно, и оптимизации управления внутренними органами». Любопытно, что все эти функции начали вырисовываться лишь в начале XXI века.

Стадия же с быстрыми движениями глаз несколько интереснее — ведь мозг во время нее намного активнее. «Есть такие предположения, что эта стадия нужна, чтобы предотвращать изменения в нервных клетках во время сна. То есть, мозг чем-то занят — несмотря на то, что никаких внешних стимулов нет», — объяснила Валерия Демарева.

Другими словами, пока наше тело спит, мозгу приходится бодрствовать. И, вероятно, сны становятся его защитной реакцией на бездействие — чтобы долго не скучать, он сам что-то продуцирует. Заведующая Лабораторией киберпсихологии добавила, что сон при этом умеет защищать сам себя. Например, если человек спит, и кто-то громко звонит ему в дверь, то сюжет сновидения может перенестись в шумное место.

Сновидения при этом так же естественны, как дыхание. Просто кто-то лучше помнит их, а кто-то забывает после пробуждения. Причем сохранение воспоминаний о снах чаще всего зависит от фазы, в которую человек просыпается. Например, по словам эксперта, человек хорошо помнит те сны, во время «просмотра» которых пробудился.

Ученые же из Лионского неврологического исследовательского центра и Лионского университета обратили внимание на то, что лучше помнят свои сны более тревожные люди, которые чутко спят. Причем, даже когда их сознание полностью занято сновидением, они более активно реагируют на внешние раздражители — например, их мозг лучше «отзывается», если они слышат свое имя.

Лунной походкой к здоровому сну

Исследования сна довольно много могут рассказать нам о его природе. Одни позволят лучше понимать наш мозг и сделать нас более продуктивными, другие — предотвратить развитие серьезных заболеваний или вылечить уже имеющиеся.

Проблем, связанных со сном, в мире довольно много. Например, еще с XVII века медицине известен синдром беспокойных ног (СБН) или болезнь Экбома. Она названа в честь своего «первооткрывателя», шведского невролога, который впервые заговорил об этой проблеме. Люди, которые страдают таким неврологическим расстройством, испытывают неприятные ощущения в ногах в вечернее и ночное время. И, чтобы облегчить симптомы, им приходится ходить или хотя бы двигать ногами — в том числе во сне, бессознательно. И это, безусловно, нарушает сон.

Другое заболевание, которое связано со сном — нарколепсия. Она проявляется как патологическая дневная сонливость, внезапное снижение тонуса мышц и даже такие феномены во время REM-сна, как галлюцинации и сонный паралич. Важно понимать, что сонливость во время бодрствования и «атаки сна» характерны и для других, гораздо более распространенных заболеваний, в том числе для болезни Паркинсона.

Кроме того, не все расстройства сна носят длинные пугающие названия. Той же хронической бессонницей, которая продолжается более трех месяцев, страдает по разным данным от 9 до 15% населения планеты. По результатам исследований, она может не только привести к серьезным «поломкам» в организме, но и оказаться маркером серьезных психических заболеваний — вплоть до шизофрении.

Сны детям не игрушка

Болезни сна не обходят и детей. Проблема, которая встречается у ребят, — это сомнамбулизм или, как принято говорить в народе, лунатизм. По словам Валерии Демаревой, специалисты связывают эту проблему с разными физиологическими причинами.

«Учитывая, что сомнамбулизм чаще всего проявляется у детей, некоторые специалисты связывают это с недоразвитием нервной системы. В таком случае, когда она достигает нужного уровня, все проходит. Есть данные, что нарушения в фазе глубокого сна приводят за собой сомнамбулизм. Кто-то объясняет это явление стрессом и утомлением. Некоторые ищут причину в генетике. То есть, существует много теорий, и какой-то общепринятой точки зрения в этом вопросе нет», — пояснила эксперт.

Причем из-за того, что феномен этот остается мало исследованным, от сомнамбкулизма нет даже никаких зарегистрированных лекарств. Однако в большинстве случаев эпизоды заболевания проходят к подростковому возрасту.

«В целом, есть общие рекомендации на случай, если у ребенка есть такая склонность: просто надо обезопасить помещение на ночь — то есть, закрывать окна, двери, убирать острые предметы», — обратила внимание эксперт.

Она также советует свести к минимуму стрессовые ситуации, в которые может попасть ребенок, и обратиться к психологу, который поможет поработать с эмоциями.

Бессонница на кофейной гуще

Интересно, что для того, чтобы изучать сон, спать на самом деле необязательно. И речь даже не о депривации сна — дизайне исследования, при котором испытуемые бодрствуют на протяжении нескольких дней, а ученые фиксируют изменения в их организме из-за такого «режима».

Мы ежедневно сами можем понять, как же нам спалось — по нашему самочувствию. Дело в том, что плохой сон или его отсутствие влияют на эмоциональное состояние человека и ухудшают его когнитивные функции — в первую очередь снижают память и внимание.

И несмотря на то, что есть желающие проверить на себе даже полифазный сон, мозг обмануть не так просто. «Магия» метода, который заключается в том, чтобы сократить сон до четырех-пяти часов и разбить его на несколько интервалов в течение дня, быстро может оказаться не спасительной, а губительной. Валерия Демарева отметила, что подобные «допинги» какое-то время будут работать, но дадут о себе знать — и тогда уже на уровне организма как системы пойдут нарушения.

«Очень важно чтобы все фазы сна прошли в нескольких циклах. В экспериментах, где крыс каждый раз будили, когда у них начиналась фаза быстрого сна, они становились абсолютно когнитивно неспособными, уставшими и не могли выполнять даже элементарные задачи. И это еще раз подтверждает то, что каким сон был придуман природой, таким он и должен быть», — рассказала эксперт.

Тем более даже более распространенные «допинги» наподобие кофе на самом деле не так эффективны при борьбе с сонливостью. Эксперт отметила, что они с коллегами из Лаборатории киберпсихологии во время исследования обратили внимание на то, что кофеин имеет скорее накопительный эффект. Кроме того, у заядлых кофеманов даже обнаружилась более выраженная сонливость вечером, чем у тех, кто вообще не пьёт кофе.

«Мы спрашивали, сколько чашек кофе человек пьет обычно и сколько выпил сегодня. И мы выяснили, что на субъективную сонливость влияет только то, в каких объемах в принципе люди пьют этот напиток», — рассказала она.

Туманный сон будущего

«Может, в будущем в ВОЗ придумают протоколы тренингов, которые можно пройти перед сном минут за десять. И с их помощью можно будет как бы вводить свой мозг в правильное состояние и после этого спать, „как надо“», — предположила Валерия Демарева.

Однако очень много вопросов в изучении сна пока остаются без ответа. Несмотря на то, что эта сфера все время развивается, она сильно зависит от открытий в нейропсихологии, нейробиологии и нейрофизиологии. То есть, невозможно изучать сон, не понимая механизмы бодрствования.

И пусть планов у ученых сегодня довольно много, как именно они будут реализованы, покажет лишь время. Исследования сна в свою очередь будут открывать новые возможности для ученых — подарят возможность изучать наш организм не только днем, но и ночью.

Полина Казакова