Многие из нас регулярно заставляют свое тело не спать. Мы пьем напитки с кофеином днем, чтобы оставаться бодрыми, и алкоголь, чтобы успокоить себя ночью. Некоторые из нас работают всю ночь и спят днем. Другие часто меняют часовые пояса и борются с реакцией организма на эту смену.
В то же время нейробиологам известно, что время нашего сна может быть столь же важно, как и его количество. Ученые начинают понимать, как люди должны взаимодействовать с ритмами нашего тела, а не восставать против них. К примеру, новое исследование предполагает, что эти ритмы могут играть роль в реакции организмов пациентов на лечение рака.
У всех нас имеются часы – в мозгу и клетках
На протяжении миллионов лет люди испытывали постоянное воздействие светового дня с минимальной ежедневной изменчивостью времени заката и восхода солнца. Таким образом, наши гены подготовили нас к активности днем и отдыху после наступления темноты.
В 1959 году врач Франц Хальберг был первым, кто задокументировал практически 24-часовые саморегулирующиеся системы у человека, названные им циркадными ритмами, от латинских слов, означающих «около» и «день». В 2017-м трое ученых получили Нобелевскую премию, выяснив, что у людей есть сеть генов и белков, контролирующих время с ежедневными циклами отдыха и активности.
Эти «молекулярные часы» в нашем мозгу и в каждой клетке тела модулируют системы нашего организма, включая гормоны, кровяное давление, уровень глюкозы в крови и температуру.
У нас циркадная петля: мы генетически запрограммированы на то, чтобы быть более голодными вечером, поскольку это помогает нам накапливать калории перед ночным отсутствие пищи, и менее голодными рано утром, поэтому это позволит использовать свои энергетические запасы, чтобы отправиться днем на поиски пищи.
Цикл сна уравновешен с потребностью бодрствования. Когда мы бодрствуем в течение длительного времени, наш организм включает режим сонливости, говоря нам, что нужно спать.
Люди, чья жизнь синхронизирована с сигналами их биологических часов, менее утомлены, имеют лучшее настроение, поддерживают более здоровый вес, получают больше пользы от своих лекарств, более ясно мыслят и улучшают долгосрочные результаты для своего здоровья. Так утверждает нейробиолог Рассел Фостер, глава исследовательской группы в Институте нейробиологии сна и циркадных ритмов при Оксфордском университете.
Утренние «жаворонки» чувствуют себя лучше, когда могут рано вставать и рано ложиться спать. Для «сов» лучше всего, если им удается поспать до позднего утра.
Но если наша рутина не соответствует индивидуальным биологическим циклам, то тело пытается компенсировать это, используя реакции, достигнутые эволюцией, чтобы помочь рано встающим людям пережить опасность, объяснил нейробиолог Фостер. Для этого организм вырабатывает гормоны стресса, высвобождает гормоны голода, выбрасывает лишний сахар в кровь и повышает кровяное давление.
В течение коротких периодов это не вредно для человека. Но если подобное длится месяцами и даже годами, то мы становимся более уязвимыми для когнитивных и эмоциональных воздействий и, в конечном итоге, для сердечно-сосудистых и психических заболеваний, диабета, развития избыточного веса и других нарушений обмена веществ, говорит Фостер.
Другие исследования показывают, что долговременное игнорирование биологических часов также приводит к более высоким шансам развода и дорожно-транспортных происшествий.
Было подсчитано, что более половины населения в промышленно развитых обществах имеют циркадные ритмы, не синхронизированные с их рабочим расписанием. Согласно исследованию «Международного агентства по изучению рака», проведенному в 2020-м, во всем мире каждый пятый работник регулярно выходит в ночную смену.
Циркадные ритмы меняются с возрастом. Пик активности ночью, как правило, наиболее высок в подростковом возрасте. По мере взросления наша активность дрейфует к «утру». Одним из следствий этого является то, что учителя, как правило, более бдительны утром, но их ученики более бдительны днем.
В отчете Rand Corporation за 2016 год подсчитано, что сотрудник с ненормированным рабочим днем затрачивает на поездку к месту работы 30-60 минут в одну сторону и сталкивается с серьезной нагрузкой на работе, из-за чего спит в среднем примерно на 28,5 минут в день меньше, чем сотрудник, работающий по обычному графику, затрачивающий на поездку до места работы около 15 минут в одну сторону и не испытывающий рабочего цейтнота и других психосоциальных факторов риска на месте работы.
В случае первого работника это соответствует более чем 173 часам бессонницы ежегодно.
В идеале, отмечает нейробиолог Фостер и другие специалисты, обществу следует найти способы смягчить проблемы, вызванные жесткими графиками учебы и работы.
Сон нужен всем существам
Учеными недавно было обнаружено, что окаменелые растения, жившие более 250 миллионов лет назад – еще на заре эры динозавров – уже имели циркадные ритмы, заставляющие их складывать листья ночью и открывать их днем.
Все живые существа спят, но это может выглядеть по-разному в зависимости от вида. Согласно базе данных Бостонского университета, красные кенгуру спят чуть менее двух часов в сутки, в то время как броненосцы и летучие мыши могут спать до 20 часов. Некоторые животные, в том числе дельфины и киты, спят одной половиной мозга попеременно, чтобы быть постоянно начеку.
Что происходит во время сна
Процесс сна сам по себе имеет циклы, в которых мозг и тело проходят через фазы, отмеченные различной активностью мозга. В самых глубоких фазах сна мозговые волны наиболее медленные. Более легкие фазы характеризуются быстрыми всплесками мозговой активности.
Наши самые яркие сновидения обычно случаются во время сна с быстрым движением глаз, когда активность мозга, дыхание, частота сердечных сокращений и кровяное давление возрастают, глаза двигаются быстро, а мышцы остаются расслабленными. Ученые считают, что сновидения в фазе быстрого и медленного сна имеют разное содержание – более яркие или причудливые сновидения обычно случаются во время фазы быстрого сна.
Во время сна мозг чрезвычайно активен. В типичную ночь во время прохождения четырех основных стадий сна активизируются разные области мозга.
Если условия для сна подходящие, нервные клетки мозга и скопление клеток в гипоталамусе, центре управления мозговой деятельностью, скомандуют организму, что пора переходить к первой стадии сна. Затем мозг расслабит мышцы наших конечностей.
Мозговые волны существенно замедлятся. Глаза двигаются за закрытыми веками, но мышечная активность минимальна. Интенсивность сигналов между нервными клетками снижается, позволяя мозгу обрабатывать только важную информацию. За это время некоторые виды воспоминаний закрепляются, информация о них переносится из временного хранилища гиппокампа в кору мозга.
Отходы дневной активности клеток головного мозга вымываются в спинномозговую жидкость через недавно обнаруженный учеными путь, называемый глимфатической системой. Она напоминает лимфатическую систему и образована звездообразными клетками, известными как астроциты.
Область в верхней части ствола мозга запускает процесс быстрого сна – REM-фаза. Она играет важную роль в сновидениях, обработке эмоций и развитии мозга.
Повышается мозговая активность, глаза быстро двигаются, сердцебиение учащается, а дыхание становится нерегулярным.
Во время быстрого сна кора головного мозга, отвечающая за познание и обработку эмоций, активируется в одних областях и отключается в других.
После нескольких циклов медленного сна и REM-фазы быстрого сна – их чередование происходит примерно 4–5 раз – базальный отдел переднего мозга и другие структуры организма получают сигналы о запуске механизмов выхода из сна.
Воздействие солнечного света на зрительные нервы вызывает выброс кортизола и других циркадных сигналов, помогающих запустить процесс пробуждения.
Что происходит при недостатке сна
Важность достаточного сна подтверждается десятилетиями исследований. Необходимое количество сна может варьироваться от человека к человеку, но обычно врачи рекомендуют от 7 до 9 часов каждую ночь для людей в возрасте 18-64 года и порядка 7-8 часов в сутки для более пожилых.
Было показано, что лишение сна вызывает когнитивные нарушения, подобные отмечаемым при состоянии алкогольного опьянения. Чем дольше мы бодрствуем, тем хуже становится наше время реакции, кратковременная память и логическое мышление, подобно тому, что происходит при увеличении содержания в крови алкоголя.
По данным американского Национального института охраны труда, для взрослых бодрствование в течение 17 часов аналогично уровню алкоголя в крови 0,05% – при таком уровне наблюдаются затруднения в вождении автомобиля. Некоторые страны используют этот уровень как порог легального опьянения.
В одном американском исследовании было проанализировано свыше 6800 ДТП и выяснено, что водители, спавшие менее четырех часов в ночь перед аварией, в 15 раз чаще были виноваты, чем водители, спавшие семь часов и более.
Полное лишение сна приводит к летальному исходу. А недостаточный сон влияет на все, от иммунной системы до мышечного тонуса.
Цена недостаточного сна
Экономические издержки от невыспавшихся работников огромны.
На индивидуальном уровне это приводит к снижению производительности, падению концентрации и внимания, а также к увеличению количества прогулов на рабочем месте или, наоборот, к презентеизму (прим. Инфосми: нахождение на рабочем месте дольше, чем требуется). Лишенные сна люди также чаще совершают ошибки, менее эффективны в рабочем цикле и испытывают снижение когнитивных способностей, что может повлиять на их производительность и перспективы.
В более широком масштабе плохой сон также приводит к значительной нагрузке на здравоохранение, вынуждая людей чаще обращаться за медпомощью и принимать лекарства, что неизбежно приводит к увеличению числа медицинских ошибок.
Другие издержки включают увеличение ДТП, рост несчастных случаев на производстве и травм, снижение производительности труда и экономической конкурентоспособности. Исследование, проведенное в 2019-м, показало, что недостаток сна снижает вероятность участия в голосовании и в других формах общественного поведения.
В 2016-м социологи Rand Corporation подсчитали, что в Штатах ежегодно утрачивается порядка 1,23 млн рабочих дней из-за недостаточного сна работников, что соответствует примерно 9,9 млн рабочих часов. Ежегодные потери для других стран оцениваются в среднем в 0,6 млн рабочих дней в Японии, по 0,2 млн дней в Великобритании и Германии.
Экономисты Rand Corporation подсчитали, что Соединенные Штаты из-за не выспавшихся работников несут ежегодные экономические потери в размере от 280 до 411 млрд долларов, что обходится Америке в 2,28% от всей экономики государства. В то же время Япония теряет почти 3% своей экономики из-за недосыпа работников, чуть меньше составляют потери Великобритании и Германии.