Фрейду и не снилось: как ученые изучают сны сегодня?

— Какие методы применяют сегодня для изучения сна? Насколько они изменились по сравнению с тем, что было 60-70 лет назад?

— Главный инструмент, с которым работают специалисты сейчас, — электроэнцефалограмма (ЭЭГ). На голову надевается «шапочка» из сверхчувствительных электродов, которые реагируют на мельчайшие изменения электрического потенциала на различных участках коры головного мозга. Метод ЭЭГ изобрел немецкий физиолог и психиатр Ханц Бергер в 1920-е годы. Тогда уже было известно, что наш мозг производит электрический ток, но Бергер был первым, кому удалось зафиксировать электрические сигналы при помощи гальванометра — высокочувствительного прибора, способного измерять малые количества тока.

После первого успешного измерения он несколько лет совершенствовал метод и, наконец, в 1929 году представил результаты своих трудов — электроэнцефалограф. Бергер также был первым, кто начал использовать ЭЭГ не только при бодрствовании своих испытуемых, но и во время сна.

— Верно ли, что здоровый сон состоит из пяти повторяющихся циклов, или пяти стадий — четыре медленного и одной быстрого сна?

— Начнем с небольшого исторического экскурса. С помощью изобретения Бергера в 1937 году впервые описали фазы сна: на тот момент их было четыре. Позднее, в 1953 году, ученые из Чикагского университета открыли пятую фазу. Они обратили внимание на то, что в некоторые промежутки сна под прикрытыми веками двигаются глазные яблоки, тогда как само тело человека лежит неподвижно, поэтому эту фазу назвали Rapid Eye Movements (REM) – «быстрые движения глаз», или фазой быстрого сна. В 1968 году Алан Рехтшафен и Энтони Кейлс опубликовали свою знаменитую статью, где описывались критерии, позволяющие различать фазы сна. В 2007 году эти критерии были пересмотрены, а последнее обновление данных относится к 2012 году. В современных сомнографических исследованиях уже не выделяют 5 фаз: 3-ю и 4-ую фазу медленного сна объединили в одну (на рисунке можно видеть, что описывающие их графики очень похожи) — теперь различают три фазы медленного сна и четвертую — REM.

— Расскажите, пожалуйста, подробнее, как выглядели эксперименты, позволившие открыть и описать фазы сна.

— Наверное, стоит начать с того, что первые электроэнцефалографы работали механически. Представьте себе рулон бумаги и сверхчувствительный датчик с грифелем, который прикрепляется к электродам. Датчик реагирует на мельчайшее изменение электрической активности мозга. Рулон крутится — бумажная лента «бежит», и грифель «дергается», оставляя на ней следы в виде ломаной линии. Эксперименты показали, что во время сна мозг ведет себя совсем не так, как при бодрствовании. Но и в продолжение сна ломаная кривая тоже видоизменяется: «подергивания» становятся то более частыми или крупными, то наоборот. Увидели и то, что есть некая повторяющаяся динамика перехода от одного типа колебаний к другому.Фазу REM обнаружили не сразу: в отличие от других фаз сна, в этот период ЭЭГ не показывает устойчивого, повторяющегося паттерна. Тем не менее, всю эту динамику исследователи подробно изучили, определив достаточно точные критерии перехода от одной стадии сна к другой.

Современные методы изучения сна основываются на том же принципе — считывание изменений электрической активности мозга. Но инструменты для исследований, конечно, стали гораздо более совершенными. Прежде всего, приборы для ЭЭГ стали компактнее, и те же данные отображаются уже не на бегущей бумажной ленте, а на компьютере. Во-вторых, современный метод — комплексный, и описание фаз сна опирается не на отдельные данные ЭЭГ, а на целую комбинацию разных критериев. Это даже отображено в названии метода — полисомнография. Она включает в себя, помимо ЭЭГ, электроокулографию — для измерения активности глазных мышц; электромиографию, отображающую динамику напряжения и расслабления мышц лица; также отслеживается изменение дыхания во сне.

— Почему важно фиксировать расслабление и напряжение мышц лица во время сна?

— Это один из критериев REM: при переходе сна в данную фазу все мышцы расслабляются. Причем мозг в это время активен. Недаром REM еще называют парадоксальным сном: при REM мозг отправляет сигналы, которые в бодром состоянии приводят к моторной активности, но тут эти сигналы парадоксальным образом сопровождаются атонией. Мы наблюдаем полное отсутствие тонуса — расслабление всех мышц, за исключением глазных. Иначе говоря, в фазе REM происходит диссоциация между нейронами в мозге и нервными клетками в нашем теле: мозг посылает сигнал, но тело не двигается. Так что мы видим сны, где мы двигаемся, разговариваем, что-то делаем, но при этом наше тело в действительности лежит неподвижно. И наоборот — информация от сенсорных клеток гораздо слабее передается в мозг, чем во время бодрствования: над вашим ухом пищит комар или в окно стучат капли дождя, но вы их не слышите, пока спите. Звук должен быть достаточно сильным, чтобы сигнал пришел в мозг, и вы проснулись.

— Но иногда можно заметить, что у человека во сне, например, дергаются ноги…

— При здоровом сне могут подергиваться конечности — это нормально. Другое дело, если подергивания интенсивные и частые, тогда речь уже идет о патологии. Существует и так называемый синдром беспокойных ног (СБН): человек вынужден регулярно просыпаться из-за неприятных ощущений в ногах. На самом деле патофизиология СБН, как и периодических движений ног во сне, о которых вы спрашиваете, еще слабо изучена. Пока установлены лишь некоторые корреляции, например, беременность или недостаток железа. Впрочем, можно предположить, что это как-то связано с синдромом RBD, или «синдром двигательного нарушения во время быстрой фазы сна». Если при здоровом сне в фазе REM все мышцы, кроме глазных, находятся в расслабленном положении, то человек с RBD может двигаться и разговаривать во сне. Это объясняется тем, что при RBD не происходит той диссоциации между активностью мозга и мышечной реакцией, которая свойственна здоровому сну. Человеку снится, что он двигает рукой, ходит или кричит — он и в действительности двигает рукой, ходит и кричит, продолжая при этом спать.

— Однажды в детстве мне снился мой любимый мультфильм, только картинка была видоизмененная, а звукоряд — тот же самый. Я проснулась и увидела, что моя сестра смотрит мультик по телевизору ровно с того момента, на котором прервался мой сон. Получается, я слышала звук телевизора, пока спала. Это тоже RBD?

— Нет. Поскольку во время REМ (именно в этой фазе мы видим сновидения) наш мозг активен, он действительно может принимать и обрабатывать сенсорную информацию, так что звук включенного телевизора может «интегрироваться» в сновидение. Все зависит от устойчивости связи между сенсорными нейронами и нейронами в мозге в фазе REM. Так что тут нет никакой патологии. Этот же механизм, кстати, отвечает за то, запоминает человек сновидение или нет.

— Последователи Карла Юнга объясняли «забывание» сновидений тем, что сознание еще не готово получить какую-то информацию из бессознательного, и «сообщение», зашифрованное в сновидении, возвращается обратно в бессознательное. А какое объяснение этого явления предлагает современная наука?

— Запоминание или забывание сновидения зависит от множества факторов — работы нейромедиаторов, усталости, скопившейся в течение дня, и других. Устойчивость нейронных связей может варьироваться, так что в один день мы помним, что нам снилось, в другой — нет. Почему мы вообще запоминаем и осознаем информацию, поступающую извне? В нашем мозге есть центр, который называется таламус. Работая наподобие реле, этот центр передает сенсорную информацию в гиппокамп — структуру нашего мозга, которая отвечает за сознательность, перевод информации в долговременную память, планирование и т. д. Если мы сильно устали в течение дня, связь между таламусом и этой структурой ослабевает: мозг хуже обрабатывает информацию, а нам становится труднее концентрироваться и запоминать.

— Однажды я услышала о человеке, которому никогда в жизни не снились сны. При этом он вообще не верил в реальность этого явления. Когда его близкие рассказывали про свои сновидения, он отвечал, что они все выдумывают. Насколько часто такое бывает — что человек вообще никогда не видит сны?

— Я не назову конкретную цифру в процентах, но, вообще, у многих людей не бывает сновидений. Вернее, они их никогда не запоминают. Как я и говорила, все зависит от устойчивости связи между таламусом и структурами мозга, отвечающими за сознательность и память. В зависимости от того, насколько устойчива эта связь, сновидение может осознаваться и запоминаться более или менее отчетливо. А может и не запоминаться вовсе — это тоже вариация нормы.

— На какие когнитивные и физиологические процессы влияет сон?

— Это очень хороший вопрос, ответ на него одновременно очевидный и неожиданный. сон играет важную рекреационную роль, отфильтровывая все лишнее как в физиологических, так и в когнитивных функциях. В частности, во время сна происходит не только консолидация памяти — закрепление информации, полученной за день, — но и забывание: мозг решает, какую информацию сохранить, а какую отбросить.

Вот, кстати, любопытный факт: вещи или события, которые повторяются и похожи друг на друга – например, мы завтракаем каждое утро — с большей вероятностью будут стираться. Если подумать, это вполне логично: представьте себе, что вы где-нибудь в отпуске сделали много фотографий, и потом вам нужно почистить память вашего телефона. Вы тоже, скорее всего, удалите повторяющиеся фотографии, где запечатлен один и тот же предмет.

Полное отсутствие сна приводит к резкому снижению когнитивных способностей, моторных функций и другим негативным последствиям, вплоть до риска летального исхода. А нарушение режима сна приводит к гормональным изменениям, снижению активности лейкоцитов в крови, что, в свою очередь, означает снижение иммунитета.

— Верно ли,что недосыпающие люди больше подвержены ожирению?

— В целом да, но прямой зависимости между весом и продолжительностью сна нет. С одной стороны, при недосыпании организм менее эффективно расходует энергию — то есть затрачивает больше энергии, чем при нормальном режиме сна. С другой стороны, при этом возникает гормональный дисбаланс: повышается уровень грелина — гормона, выполняющего эндокринные и метаболические функции и вызывающего голод. Кроме того, снижается уровень лептина — гормона, который вызывает у нас чувство пресыщения и регулирует энергетический обмен. Из-за этого недосыпающий человек испытывает повышенное чувство голода. Более того, у него развивается инсулинорезистентность: клетки перестают воспринимать инсулин, из-за чего повышается уровень сахара в крови. В общем, это адаптивный механизм, но он действительно может привести к ожирению.

— Вспоминается фильм с Кристианом Бейлом, где он играет машиниста, страдающего нарушением сна и истощением. Для этой роли он, кажется, сбросил 30 килограммов. Получается, создатели фильма были неправы, и актеру, наоборот, следовало набрать вес, чтобы образ был более достоверным?

— Как я говорила, из-за нарушений сна в первую очередь расходуется больше калорий при меньшей физической и умственной активности. В результате человек должен активно худеть. Обратное же происходит из-за того, что, как правило, параллельно запускается другой механизм: повышенный аппетит и компульсивное переедание. Если человек не поддается этому импульсу, то он будет терять вес. Так что, видимо, герой Кристиана Бейла был из второй группы.

— По сюжету фильма, он не спал целый год. Такое вообще возможно?

— Зарегистрированный случай самого длительного периода без сна, про который я знаю, ограничивался примерно 70 часами. Сложно сказать, возможно ли в принципе, чтобы человек прожил без сна целый год, но если мы примем такую гипотезу, это бы означало, что все жизненно важные функции сна организм восполняет каким-то иным образом. Мы еще очень много не знаем, и если для какого-то явления не существует научного обоснования, это может означать, что его просто пока не нашли…

— В какие часы лучше всего спать?

— Наш организм естественным образом синхронизируется с природным суточным циклом. Скажем, работа кишечника, мышечный тонус или мозговая активность изменяются в течение дня в зависимости от времени суток. Практически все процессы в организме активируются, замедляются или ускоряются, подстраиваясь под естественное чередование дня и ночи — это называется циркадные ритмы организма. Поэтому лучше всего, конечно, ориентироваться на эти естественные ритмы и спать где-то между 22:00 и 6:00 часами.

— Одинаковы ли для всех циркадные ритмы или для «жаворонков» и «сов» они разные?

— Смена режимов бодрствования и сна зависит от двух факторов. Первый — это «внутренний» фактор — концентрация различных нейромедиаторов, эффекты которых как бы конкурируют между собой в течение дня. Например, аденозин отвечает за передачу энергии и вызывает у нас чувство сонливости, и к вечеру этот эффект, как правило, начинает усиливаться. Второй — «внешний» фактор — циркадный ритм, который синхронизируется с естественным суточным циклом, с его температурными изменениями, длительностью светового дня и ночи и т.д. Можно сказать, что из-за внутреннего фактора одним тяжелее просыпаться рано утром, а другим тяжелее засыпать вечером.

— Что такое синдром десинхроза и чем это вредно?

— Десинхроз — это нарушение циркадного ритма, который сопровождается повышенной утомляемостью, проблемами с пищеварением и другими неприятностями. В условиях современного мира риск десинхроза представляет весьма серьезную проблему. Сейчас очень много профессий с вахтовыми или ночными сменами. Работая в таком ритме, человек не может ни спать в ночное время, ни ложиться и вставать в одни и те же часы, ни даже спать нужное количество часов в сутки (для взрослого человека это 7–9 часов).

Наш организм снабжен определёнными механизмами защиты. Один из них — циркадианные осцилляторы: белковые соединения, локализованные в мозге и на периферии, которые помогают организму приспосабливаться к различным условиям.

Скажем, при смене часовых поясов наш организм благодаря этому механизму спустя через некоторое время сможет перестроиться на новый ритм. Но если вы работаете стюардессой и смена часовых поясов у вас происходит очень часто, тут циркадианные осцилляторы уже не справятся, это будет приводить к проблемам со здоровьем. Циркадная регуляция тесно связана с иммунными и гормональными процессами в организме, поэтому очень важно, чтобы режим сна был как можно более стабильным.

— Если циркадные ритмы сопряжены с природной сменой дня и ночи, как быть людям, которые проживают за полярным кругом, или даже просто жителям средней полосы России, где зимой светает в 9 утра, а к 17 часам уже темно?

— Наш организм «знает» о сезонных изменениях и подстраивается под них. В зависимости от времени года, например, будет варьироваться количество мелатонина, производимого нашим организмом. Мелатонин — это гормон, благодаря которому мы засыпаем; еще его называют «гормоном темноты», потому что он активно производится с наступлением сумерек, тогда как при попадании света на сетчатку глаза мелатонин тут же разлагается и перестает выделяться. По мере укорачивания или удлинения светового дня в зимний или летний сезон секреция мелатонина тоже потихоньку сдвигается, наступая чуть раньше или чуть позднее. Но помимо сезонных изменений на этот механизм также влияет наш режим: если мы ложимся спать в одно и то же время, мелатонин начинает вырабатываться примерно за два часа до отхода ко сну — вот, кстати, еще одна причина, почему так важно следовать более или менее постоянному режиму. В общем, жители северных и умеренных широт могут не волноваться: их организм адаптировался к местному климату, и их циркадные ритмы будут так же исправно работать.

— Какие советы по режиму сна Вы могли бы дать нашим читателям?

— Мое мнение — лучше всего ориентироваться на естественную смену дня и ночи, очень желательно ложиться и вставать в одно и то же время. В условиях современного ритма жизни это действительно проблематично, особенно для жителей больших городов с их бешеным ритмом, ночными развлечениями, электрическим освещением... Конечно, хочется везде успеть и придумать себе развлекательную программу, но лучше укладывать всё это в дневные часы, особенно зимой. Иногда разумнее отказаться от какого-то занятия или перенести его на другое время, чем нарушать режим.

И по возможности минимизировать воздействие света от экранов телефона и компьютерных мониторов, носить специальные защитные очки. Я лично так делаю и всем советую.