Ася Казанцева: Зачем нужно спать и как делать это правильно / Хабр

Спойлер — нейробиологи не знают точно, зачем спать, и постоянно меняют мнение о том, как правильно спать. Если бы у меня было всего 30 секунд, то я бы рассказала, что:

Ни одно известное животное не может регулярно спать меньше 2-х часов (даже студент).
От недосыпа толстеют, болеют и тупеют.
Обучение во сне не работает.
Попробуйте маску для сна.
Засыпать в тепле приятнее.
Физнагрузка мешает засыпанию, если заниматься меньше, чем за 2 часа до сна.
Алкоголь мешает глубокому сну.
Просыпаться в темноте плохо, мозгу нужен яркий свет, чтобы понять, что уже утро.
Осознанные сновидения признают в научных кругах.
Мы делаем странные, социально-неприемлемые вещи во сне, т.к. у нас подавлена префронтальная кора (а не потому, что мы в душе маньяки).
Возможно, возрастные проблемы с памятью решат, посылая слабые электрические импульсы на мозг во сне.

Под катом конспект на 7 минут чтения часового выступления про сон Аси Казанцевой «Зачем нужно спать и как делать это правильно». Еще один поинт в копилку полезных материалов про сон — Sleep Hackers. Промотать к видео

Как животные спят

Ученые предполагают, что спят все млекопитающие, все позвоночные. Беспозвоночные не спят в привычном нам смысле, но у них тоже есть циклы активности.
Сон резко повышает вероятность быть съеденным, так что избавление от сна было бы сильным эволюционным преимуществом. Но так не произошло.

Есть вариабельность длительности сна в зависимости от места пищевой цепочке. Льву, у которого нет естественных врагов, нормально поймать добычу и спать по 18 часов, спокойно переваривая обед. А лошади или другому крупному копытному приходится спать по 2 часа в сутки, причем основную часть времени на ногах. Спят лежа они по 15 минут, только из-за фазы быстрого сна, когда парализована активность мышц. Делают это копытные в окружении бодрствующих сородичей.

Долго ученые думали, что акулы не спят, т.к. из-за физиологии им необходимо двигаться и создавать поток воды, чтобы жабры фильтровали кислород. В последнее время дайверы находят морские пещеры с подводными течениями, где на дне лежат акулы. Потоки воды промывают их жабры. Энцефалограмму с акулы никто не снимал, но похоже, что акулы так спят. Некоторые исследователи считают, что за плавание у акул отвечает спинной мозг, так что они могут и плавать и спать головным мозгом (дополнение автора

Дельфины и киты вообще спят половинками мозга, чтобы не утонуть.

Классическое исследование депривации сна на мышах

Ссылка на учебник, откуда иллюстрация.
Мыши живут на вращающейся платформе, в одинаковых условиях, им в мозг вживляют электроды. Одной дают спать, другой нет. Та, что спит живет на платформе не очень весело, но долго. Та, что не спит, начинает много есть, худеет и умирает через месяц.

Не всегда понятно, почему мышка умерла. У нее поврежден мозг, но не на столько, чтобы умирать от этого. У нее угнетена иммунная система, но в лаборатории можно создать стерильную среду без бактерий.

На людях такие эксперименты не проводили.

Последствия недостатка сна у людей

По данных американской ассоциации сна 1,5 тысячи человек гибнут от недостатка сна на дорогах
. Всего происходит около 100 000 ДТП в год из-за недосыпа, в них 70 000 людей получают травмы.

Недостаток сна сильно снижает скорость реакции. Человек еще может вести автомобиль, но не сможет правильно или своевременно отреагировать на внештатную ситуацию.

Люди толстеют от недостатка сна

. Из-за недостатка сна у человека снижается чувствительность к инсулину. Этот гормон помогает усваивать глюкозу из крови. Если инсулин есть, но клетки на него не реагируют, они не усваивают глюкозу, отправляют сигнал, что они «голодные» и человек переедает.

Это еще грозит диабетом второго типа

, когда клетки не реагируют правильно на инсулин, отправляют сигнал, что нужно больше инсулина, поджелудочная начинает вырабатывать больше инсулина, поджелудочная истощается, выработка инсулина прекращается и человеку приходится делать инъекции инсулина.

Мелатонин

Гормон, который вырабатывается, когда мы спим в темноте. На мелатонин завязано восстановление организма и правильная работа иммунной системы.
Иммунная система борется не только с бактериями и вирусами. Она еще уничтожает раковые клетки организма. В норме почти в любом организме есть небольшое количество раковых клеток, которые иммунная система вскоре убьет. Рак же начинается, если иммунная система по каким-то причинам вовремя не заметила раковые клетки и они сильно разрослись. Вероятность раковых заболеваний повышается

, если человек не спит или спит при свете.

Гормон роста

Сон важен детям из-за выработки гормона роста. Но у взрослых гормон роста отвечает за восстановление и мелкий «ремонт» — заживление ран, к примеру.
На животных проводили эксперименты, из-за лишения сна они медленнее заживляют раны

Если вы делаете прививку, то у вас должны начать вырабатываться антитела. Когда группа добровольцев во имя науки недосыпала после прививки, то через 3 недели анализы показали, что прививка им не помогла — организм не смог выработать достаточное количество антител. Эта часть добровольцев иммунитет против заболеваний не выработала.

Если вы не спите начинаются проблемы с иммунитетом, интеллектом и обменом веществ. Но это не отвечает на вопрос зачем спать и какова основная функция сна.

Что еще влияет на сон?

Сонливость вызывают некоторые вещества: антигистаминные препараты, мелатонин, некоторые психотропные препараты, марихуана, алкоголь. Хотя некоторые из них вызывают сон, они могут блокировать фазу быстрого сна и привести к нарушенного сна позже.

Например, алкоголь действует как успокаивающее средство и может помочь заснуть, но через некоторое время он оказывает сильное стимулирующее действие, и человек посреди ночи может вдруг проснуться.

Стимуляторы, мешающие заснуть: кофеин и теин (кофе и чай соответственно), амфетамины и другие стимулирующие ЦНС наркотики, никотин, напитки-энергетики и т.д. Все они имеют много побочных эффектов и могут вызвать зависимость.

Сон улучшают некоторые пищевые продукты, содержащие аминокислоту триптофан (бананы, финики, арахисовое масло, тунец, креветки, индейка, йогурт, молоко) и продукты с высоким содержанием углеводов, повышающие серотонин (хлеб, крупы, сахара).

А вот продукты, содержащие тирамин (бекон, ветчина, баклажаны, малина, авокадо, орехи, соевый соус, красное вино) могут иметь обратный эффект, мешая заснуть.

Обработка информации

Т.к. мы спим «мозгом», можно предположить, что спим мы для
мозга.

Современный нейробиологический мейнстрим думает, что сон нужен для обработки информации, и перехода информации из кратковременной памяти в долговременную.

Было исследование 2009 года, крыс учили проходить лабиринт, а когда они засыпали, сканировали мозг крысы и видели, что мозг последовательно активировал те же участки, что и при прохождении лабиринта.

Вот тут есть большой обзор исследований по теме сна.

Стадии сна

Пожилым людям (60+) тяжелее погрузиться в стадию медленно-волнового сна. Некоторые исследователи думают, что возрастные проблемы с памятью могут быть из-за этого.

Лиза Маршалл попробовала с помощью транскраниальной электрической стимуляции «помогать» мозгу запоминать информацию. [Ссылка 1], [Ссылка 2].

Участники эксперимента заучивали пары слов, проходили тестирование вечером, а потом они ложились спать с электродами на голове. Половина спала с включенными электродами, половина с выключенными. Испытуемые ничего не ощущали, волны 0,75 Гц незаметны для восприятия. Утром участники проходили тест повторно. Все показали результаты лучше, чем вечером, сон помогает запоминать. Но те, кому не включали стимуляцию, вспомнили на две пары слов больше, а те, кому включали — на пять.

До сих пор Лиза Маршалл ведет работу только с пожилыми людьми.

Медленно-волновой сон — мы спим глубоко, нам не снятся сны, понижается температура, понижается давление, замедляется сердечный ритм, замедляется обмен веществ. На этой стадии мы можем разговаривать во сне, совершать лунатические движения.

Быстро-волновой сон, он же REM/БДГ — энцефалограмма почти не отличается от состояния бодрствования. Нам снятся сны. Во время этой стадии подавлено действие префронтальной коры головного мозга, которая отвечает за силу воли, когнитивный контроль, представление о приличном. Из-за этого во сне мы часто совершаем социально-неприемлемые действия.

Во время этой стадии сна подавлены движения скелетных мышц, мышц рук и ног. С этим связан сонный паралич. Вокруг этого явления много мифов родилось.

Стадия медленно-волнового сна, судя по всему важнее для организма, она в начале сна длиннее, а быстро-волновой сон сначала совсем короткий. Для взрослого организма быстро-волновой сон не так важен. Есть антидепрессанты, у которых побочка — сильное сокращение стадии быстро-волнового сна. Люди годами их принимают и нормально себя чувствуют.

Просыпаться легче на переходе от медленного сна к быстрому и совсем легко на окончании быстрого сна.

Будильники

Есть будильники по фазам сна, но они или неудобные или ненадежные. Если это датчик на матрасе, то человек во время медленно-волнового сна может быть тоже неподвижен — точность потеряна.
Самый надежный вариант — энцефалограмма, но не каждому по душе спать в датчиках.

Есть браслеты, которые измеряют пульс, это чуть надежнее, чем просто датчик движения. Можно попробовать разные будильники и поискать подходящий.

Резюме

Итак, механизм сна — это фабрика. Вместе работа трех отделов — «отдела медленного и быстрого сна», «отдела биори — превращает наш сон в настоящее предприятие, в котором от работы одного отдела зависят все остальные. Первый отдел отвечает за то, чтобы ночью мы проходили две фазы сна — медленного и быстрого. Второй подстраивает организм под время суток: напоминает, когда нужно уснуть, а когда — проснуться. Третий отдел включает механизмы торможения центральной нервной системы, когда мы устали, и, наоборот, активирует нервную систему, когда мы отдохнули. Или когда испытали стресс — потому-то после нервного дня так тяжело уснуть.

Существуют ли совы и жаворонки

Да, научное сообщество их признает. В первую очередь это основано на опросах, где люди заполняют желаемое для них время отхода ко сну, время пробуждения, время продуктивной работы.
Плюс проводили физиологические эксперименты. Есть суточные температурные циклы. Температура тела у человека ниже всего в 4-6 часов утра, у жаворонков этот минимум наступает раньше, а у сов позже. После достижения температурного минимума организму нужно еще пару часов сна, и жаворонок может встать в 6 и чувствовать себя хорошо, а сова не может

Человек в течение жизни меняет предпочтения.

География

Если жить в районе, где рассвет наступает рано, а за день человек устает, то сова превращается в стабильного жаворонка. Хотя биологический жаворонок в такой ситуации ложился и вставал бы еще раньше.

Чем ближе к экватору — тем больше жаворонков. Вероятно из-за того, что там рано темнеет, а днем невозможно работать из-за жары.

Возраст

Маленькие дети встают рано.

В подростковом возрасте начинается сдвиг, к 20 годам человек обычно достигает «совиного максимума» и основную часть жизни люди более склонны к совиному образу жизни.

После 50-ти лет многие вновь возвращаются к более раннему пробуждению.

Жаворонки лучше учатся в школе и университете, т.к. недосып снижает совам интеллектуальные возможности, мотивацию, внимательность, силу воли.

У сов есть некоторое преимущество в IQ, которое усиливается с возрастом. Возможно тут дело лишь в том, что когда человек сова, ему важнее стать умным, чтобы найти себе такую работу, которая позволит построить график жизни под его потребности.

Генетические биологические часы

В гипоталамусе находится супрахиазматическое ядро, которое отсчитывает суточные ритмы. Эти ритмы примерно укладываются в 24 часа.

Похоже, что совы и жаворонки появляются от того, что биологические часы спешат или отстают. Когда в мире прошло 24 часа, организм думает, что прошло 23 или 25.

Встречаются мутации в генах, которые сдвигают желание спать, к примеру, с 14 часов после пробуждения, на 15 часов. Если человека не трогать и лишить солнечного света, он может начать жить по своему ритму и каждый день ложиться на час позже, чем в прошлый раз.

Обычно солнечный свет корректирует отклонения наших часов.

Вот ссылка на статью 2022 года про влияние циркадных ритмов сердечно-сосудистые заболевания (дополнение автора

Механизм 2: баланс сон-бодрствование

Одних циркадных ритмов недостаточно, чтобы вызвать сон и управлять им. Существует еще один механизм — поддержание гомеостаза (баланса) сна и бодрствования.

Это внутренняя система, которая работает как своего рода таймер или счетчик. По истечении определенного времени она напоминает организму, что пора спать. Чем дольше мы бодрствовали, тем сильнее желание и потребность спать, и тем больше вероятность заснуть быстро. Чем дольше мы спим, тем меньше желание спать и тем проще проснуться.

Организм вырабатывает вещества, которые накапливаются в спинномозговой жидкости во время бодрствования. Когда их становится много, мы чувствуем усталость и сонливость. Сначала ощущения легкие, но затем они становятся все сильнее в сильнее, вплоть до возможности отключиться и заснуть «на ходу». Во время сна концентрация этих веществ резко снижается.

Самое известное из веществ — аденозин. Он накапливается течение дня, как естественный побочный продукт производства энергии в организме. Аденозинтрифосфат (АТФ) — универсальная молекула, которая обеспечивает энергией все процессы в организме. Организм для энергии «жжет калории» достаточно условно. На самом деле, он «жжет» АТФ.

Когда аденозина накапливается много, он начинает затруднять и «отключать» многие процессы, связанные с бодрствованием.

То есть, большое количество накопленного аденозина говорит организму, что мы потратили много энергии в течение дня, запасы ее снизились, пора на отдых и восстановление.

Такие стимуляторы, как кофеин, блокируют чувствительность организма к аденозину.

Мифы

Холод не нужен.
Алкоголь не помогает.
Физическая нагрузка перед сном не улучшает сон.

Если организму холоднее, чем вам комфортно, то вы не можете погрузиться в глубокий сон. Люди глубже и легче засыпают, когда согрелись перед сном. Но проветривать и обеспечивать доступ кислорода — нужно и хорошо.
Алкоголь помогает быстро уснуть, но поверхностно. Ночью люди часто просыпаются от отравления уксусным альдегидом.

Если у человека проблемы с бессонницей и он хочет наладить сон, ему придется отказаться от всех психостимулирующих веществ — алкоголь, кофеин, никотин.

Никотин тоже стимулирует, он конкурирует с ацетилхолином. Нейробиологи ненавидят Алана Кара за то, что он рассказывает, что вы можете спать и не курить 8 часов. Во время сна организму не нужен ацетилхолин или заменяющий его никотин. Это нормально.

Лучше спят люди, у которых физнагрузка есть, но не прямо перед сном. Если вы куда-то быстро бежали перед сном, у вас выбрасывается в кровь адреналин, которые ускоряет сердцебиение, которое перед сном должно замедляться.

Осознанные сновидения

Наука их признает. Технологии есть разные, их можно найти в интернете.
Их удалось доказать т.к. осознанные сновидения происходят на стадии быстрых движений глаз. С испытуемыми в лаборатории заранее договаривались, что если им приснится осознанный сон, то они будут подавать сигналы глазами.

Это позволяет исследователям соотнести, что в момент осознанного сна показывает энцефалограмма или томограмма. В мозге в этот момент состояние между быстро-волновым сном и бодрствованием.

Во время быстро-волнового сна обычно подавления префронтальная кора. Во время осознанного сна она тоже подавлена, но не так сильно.

В лобной и теменной областях появляются гамма-волны частотой от 25 до 120 Гц. Эти волны плохо изучены, т.к. они похожи на просто сокращения мышц, и во многих приборах их просто отфильтровывают.

Но предполагается, что на частоте 25-120 Гц мозг работает над какими-то серьезными задачами и концентрируется. Такие волны не характерны для сна, но во время осознанных сновидений такие волны есть.

Урсула Восс попробовала применить транскраниальную стимуляцию переменным током, чтобы заставить людей видеть осознанные сны. Если на мозг подавали волны 25 или 40 Гц, то людям чаще снились осознанные сны.

Какие бывают сны?

На самом деле есть много видов сна. Рассмотрим самые распространенные сны человека.

Сны физиологического типа – предполагают смысл, обусловленный обстановкой внешнего мира спящих. К примеру, если им холодно, вполне возможно увидеть в сновидении снег. К этой разновидности относят сны эротического плана. Они могут быть при подавлении сексуальности либо в период воздержаний от секса.
Сны обычные – отображение происходящего с нами ежедневно. Как правило, эти сны плохо или вовсе не запоминают.
Сны фактического типа – несут в себе ряд воспоминаний. Эти сны могут быть спровоцированы внешними факторами. Снам не придают значения, если только они не повторяются несколько раз подряд.
Сны компенсационного характера – дают шанс переживанию жизненного опыта с целью решения подобной проблемы. Эти сны способны помочь понять направление в жизни, к которому стремиться наше сознание. Оно борется с подсознательными установками невыполнимости либо неэтичности.
Сны, приходящие повторно, указывают на имеющуюся проблему. Подсознанием человек подталкивается к необходимости решения.
Сны о грядущем (вещие) – несут в себе предупреждение об опасности или позитивных переменах в жизни. Мы не можем изменить будущее, но отнесемся к нему уже по-другому. Вещий сон приходит в период, когда сознание отдохнуло, а у организма восстановились силы.
Сны с визитами – предполагают приход в сновидениях умерших родственников или важных в эмоциональном плане людей из прошлого. Как правило, сон предупреждает о чем-то важном.
Сны с предупреждением – в них подсознание приносит весть о предстоящих событиях.
Кошмары – наполнены тревогой и страхом, вызывают резкие пробуждения. Кошмарный сон может спровоцировать травма, заболевание, стрессовая ситуация.
Сны исцеляющего характера – предполагают выздоровление или просто улучшение самочувствия, появления бодрости. Они встречаются довольно редко.
Сны дополнения или подтверждения – помогают действовать уверенней в реальной жизни.
Сны по заказу (инкубированные) – приходят в ответ на просьбы людей для того, чтобы разъяснить определенную ситуацию.
Сны о предыдущих воплощениях – мы видим в них причины событийного ряда глубинного или символического плана.
Сны один в другом – могут приходить к ученикам осознанных сновидений. При этом проснувшись, не попадают в реальное время, а переносятся в другой сон.
Совместные сны – бывают у тех, кто очень близок эмоционально и духовно. Здесь возможны обмены, а также дополнения информации между двумя спящими.
Парапсихологические сны – предполагают получение знаний на интуитивном уровне.
Осознанные сны – где люди сами управляют событиями. Достигаются длительными тренировками.
Другие

Вопросы

Методики полифазного сна работают?
Если ваши циклы 1,5 часа и больше, да. Если вы будете спать меньше, то вы не будете успевать до быстроволновой фазы, это частично нарушит обработку информации.

Детям и подросткам не стоит экспериментировать, им важно спать достаточно. Если крысиным детям не давать спать достаточно, то они вырастают злобными, несчастными, глупыми взрослыми, склонными к риску и не интересующимися самками крыс (Я не уверена, что сейчас все еще про крыс).

Какие витамины принимать людям, которые вынуждены скакать по биоритмам?

У меня много перелетов, я сапожник без сапог и у меня нет правильного режима сна. Я принимаю витамины группы B. Витамины группы В нужны для работы нервной системы, их часто добавляют в энергетики. Особенно важны они для людей, которые едят мало мяса и животных продуктов.

Но лучше, чтобы любые препараты подбирал врач после пары ночей в его лаборатории.

А можно спать по 4 часа?

Большинству взрослых людей необходимо 4-5-6 циклов сна. Это от 6 до 9 часов сна, чаще всего. Если вы не будете досыпать регулярно, вы будете чувствовать себя плохо.

Можно переломить биоритм и из совы стать жаворонком, но нельзя переломить нужду организма в определенном количестве циклов сна в день.

Обучение во сне — реальность?

Нет, это миф. Судя по исследованиям, у нас во сне слишком подавлены сенсорные системы и сигналы для мозга не доходят, так что обучение во сне не работает.