Почти до середины ХХ века процесс сна, окруженный непонятными явлениями и ощущениями, оставался загадкой. С точки зрения физиологии было ясно, что спящий человек находится в бессознательном состоянии, но при этом с ним все в порядке и не требуется никакого вмешательства врачей. И то, что плен небытия – необходимый отдых, процесс накопления сил в организме, тоже считалось понятным. Но во время сна наши мышцы то напрягаются, то расслабляются, пульс, температура и артериальное давление то возрастают, то уменьшаются. Словом, сон – вовсе не такой элементарный процесс, как кажется на первый взгляд. Однако раскрыть тайну этого состояния никак не удавалось, пока не был изобретен электроэнцефалограф. С его помощью появилась возможность записывать работу живого мозга, исследовать его биопотенциал.
В 1937 году Альфред Лумис, Элисон Харвей и Дж. Хобарт провели электроэнцефалографическое исследование мозга. Прибор записывал электрические импульсы мозга в виде графика, «рассказывая» таким образом, что происходит с человеком, находящимся в объятиях Морфея. В результате этого эксперимента ученые впервые смогли выделить пять этапов сна, обозначив их как А, В, С, Д и Е. Собственно, и сама наука о сне – сомнология – начала формироваться во второй половине ХХ века, после создания электроэнцефалографа, когда стало возможным изучение механизмов сна и более понятным его биологическое значение.
А в 1953 году Натаниэль Клейтман и Евгений Азеринский из Чикагского университета уточнили деление процесса сна, разбив его на циклы, фазы и стадии. Ученые установили классическую «архитектуру» сна, признанную затем во всем мире гамму функциональных состояний мозга. После этого открытия в некоторых странах появились так называемые лаборатории сна, где исследовалась «структуризация» сна во всех его аспектах.
Эксперименты за свинцовыми стенами
Лаборатории сна представляли собой помещения, стены которых были обшиты тонкими свинцовыми пластинами. Так обеспечивалась полная изоляция, устраняющая шумы и электрические помехи, поступающие извне.
В центре комнаты располагалась кровать. На нее укладывался доброволец, согласившийся на проведение опыта по определению особенностей сна. Рядом находились контрольное устройство и телефон для связи с внешним миром в случае необходимости, а также магнитофон, на который испытуемый мог надиктовывать свои впечатления. От соседнего помещения, где дежурил врач, эту комнату отделяло зеркало, прозрачное с одной стороны, благодаря чему доктор мог незаметно наблюдать за своим подопечным и всем происходящим в лаборатории.
В изголовье кровати находился шлем с электродами и проводами, идущими к электроэнцефалографу, расположенному в соседней комнате. Доброволец приходил в лабораторию вечером и ложился спать, как у себя дома. Предварительно врач закреплял на голове испытуемого шлем, а затем отправлялся в соседнее помещение для наблюдения. Как только пациент располагался на кровати, врач включал электроэнцефалографическую установку.
Сначала на движущейся бумажной ленте не было видно ничего особенного. Затем постепенно появлялись редкие волны большой амплитуды, характерные для заснувшего человека.
Понадобились тысячи километров бумажных лент и множество часов, проведенных в таких лабораториях, прежде чем о процессе сна удалось получить точные сведения. Сегодня известно, что это состояние делится на повторяющиеся отдельные циклы, каждый из которых включает две фазы. Все это четко фиксирует электроэнцефалограф. Пребывание в постели в состоянии сна напоминает спуски и подъемы по лестнице, но это далеко не однородный процесс, и спим мы «фрагментами», плавно переходя с одного уровня на другой. А количество часов, проведенных в постели, не столь важно, эффективность ночного отдыха зависит от степени торможения коры головного мозга.
Медленный и быстрый сон
Такое название связано с частотой колебаний биотоков мозга во время сна. Отправляясь «на боковую», любой из нас становится своего рода архитектором собственного сна, возводя своеобразную эфемерную конструкцию, которая состоит, как уже было сказано ранее, из крупных блоков – циклов. Каждый цикл открывается фазой медленного, пассивного, или ортодоксального, сна.
Это постепенное погружение в глубокий сон не представляет собой единого целого, а складывается из разнотипных «кирпичиков» – стадий.
Когда мы начинаем засыпать, то вступаем в первую стадию – стадию спокойного сна, характеризующуюся замедлением частоты основного ритма, свойственного пассивному бодрствованию человека. Это дремота, при которой мозг посылает телу быстрые нерегулярные волны, похожие на те, какие присущи человеку в период бодрствования. Мускульное напряжение постепенно уменьшается, тело расслабляется, снижается частота сердечных сокращений и дыхания. Мы дышим спокойно, мысли о повседневной жизни скользят, как бы протекая через наше сознание, в котором возникают эфемерные образы. В мозге начинает работать тормозной механизм, предотвращающий пробуждение по малым сигналам. Пробуждение в такой стадии происходит легко и быстро, порой достаточно лишь невольно шевельнуться. Дремавший порой даже не замечает этой фазы и будет отрицать, что спал.
Вторая ступень – стадия легкого, спокойного сна, когда волны мозга становятся более длинными, веретенообразными. Они приобретают синусоидальную форму и лишь изредка прерываются внезапными проблесками мыслей. Эту стадию называют стадией сонных веретен. Частота сердечных сокращений еще более снижается, как и артериальное давление, а мозговой кровоток, температура тела и дыхание замедляются. Граница между сном и бодрствованием преодолена. Теперь уже не проснуться, даже если кто-то осторожно приподнимет веки ваших глаз – на внешние раздражители спящий не реагирует.
При погружении в третью стадию – стадию глубокого сна – на фоне «сонных веретен» появляются одиночные, так называемые дельта-волны головного мозга, а работа всех функций организма замедляется еще больше.
Наконец, спящий достигает стадии самого глубокого – дельта-сна, где дельта-волны доминируют в ритмическом узоре мозга, а давление, пульс, температура имеют минимальные значения. Спящего можно разбудить только очень сильным звуковым сигналом или толчком. Недаром анестезиологи и реаниматологи, погружая с помощью наркоза пациентов в глубокий сон, получают возможность для проведения хирургических операций.
Кстати, замечено, что неподвижность тела – необходимое условие перехода к глубокому сну, а различные движения мешают заснуть. Чем чаще человек меняет позу, тем более поверхностным остается его сон. Вообще плохо спящие люди совершают на 60 % больше движений, чем хорошо спящие.
Все вместе эти четыре перечисленные стадии образуют так называемую ортодоксальную фазу, или фазу медленного, пассивного сна, когда на электроэнцефалограмме отмечается торможение активности мозга, затихает вегетативная деятельность организма (то есть снижаются частота пульса, давление, температура).
Эта фаза занимает в среднем 26 % общего времени сна и служит для накопления сил, энергии организма и его обновления. Именно в это время происходит выработка ферментов и восстановление поврежденных клеток и систем.
Но медленный сон – только часть цикла, другим его компонентом является еще одна фаза. Каждая из них выполняет свои специфические функции. Они не взаимозаменяемы. Вторая фаза никогда не наступает сразу – прибор регистрирует ее появление лишь после периода медленного сна. А открытие этой «ступеньки» сна, которое произошло в 1953 году, было поистине сенсационным.
Евгений Азеринский, склонившись над своим подопечным, замер от удивления. Он подумал, что отошли закрепленные около глаз спящего электроды, с помощью которых измерялись и записывались вариации электрического потенциала, вызванные изменениями в движении глазных яблок. Но прибор работал нормально, в обычном режиме. Тем не менее он показывал то, чего никак не могло быть в действительности. Электроэнцефалограф фиксировал колебания, доказывающие, что спящий переводит свой взгляд из стороны в сторону, словно наблюдает за проходящими перед его глазами событиями.
Так был открыт совершенно новый период сна, который первоначально был назван фазой «быстрых движений глаз» (БДГ-фазой или REM-фазой – от английского rapid eye movement). В дальнейшем этот новый отрезок сна, по предложению Мишеля Жувэ, нарекли фазой быстрого, или парадоксального, сна. Она длится от нескольких минут до получаса и характеризуется так называемыми тета-волнами и резким повышением активности мозга.
Эти мозговые волны больше напоминают те, что генерируются мозгом при ходьбе. Глаза быстро двигаются под закрытыми веками, происходит сокращение лицевых мышц и подрагивание пальцев, хотя в целом мышцы расслабляются еще больше. Пульс остается редким, давление – низким, но с резкими перепадами. Дыхание становится неровным, учащенным. Словом, возникают эндокринные «бури» с дыхательной и сердечной аритмией. В конце этой фазы человек приближается к состоянию бодрствования, но не просыпается. Как правило, он меняет положение тела и снова погружается в фазу медленного сна. Весь цикл, включая обе фазы, занимает примерно 90 минут.
Полагают, что во время быстрого сна мозг полностью отключается от управления организмом и занимается анализом информации, полученной днем. Основная функция этой фазы – психическая адаптация к поглощенной мозгом информации в отличие от восстановительной, которая характерна для фазы медленного сна.
Важность фазы быстрого сна для психики удалось определить, когда испытуемых добровольцев будили в течение 3–4 ночей подряд перед наступлением фазы парадоксального сна. У этих людей начинались психические расстройства, несмотря на достаточную общую продолжительность сна.
Оказалось, что нельзя прерывать сон во время биоцикла. Если разбудить человека в середине одного из таких интервалов, то он будет чувствовать себя неотдохнувшим, разбитым. Поэтому лучше вставать не по будильнику, а по «внутренним часам», когда просыпаешься самостоятельно, никем не разбуженный.
На протяжении всего времени ночного отдыха (а для каждого эта норма индивидуальна) фазы быстрого и медленного сна должны чередоваться несколько раз. Если цикличность не нарушена, человек чувствует себя отдохнувшим за меньшее количество часов, при медленной смене фаз ему понадобится больше времени, чтобы выспаться.
Конструкция сна – чередование циклов
Через несколько лет после открытия фазы парадоксального сна доктор Уильям Демент заметил, что разбуженные в этой фазе испытуемые добровольцы часто рассказывают о своих сновидениях. Этот факт послужил стимулом для многочисленных экспериментальных исследований, в результате которых быстрый сон получил новое название – фаза сна со сновидениями. Но в действительности это отождествление оказалось в дальнейшем не совсем верным.
Если, пребывая в фазе быстрого сна, человек проснется и успеет зафиксировать в памяти увиденное в течение полутора минут, то сможет рассказать свой сон.
Подмечено также, что за ночь мы видим примерно 5–6 снов.
Ортодоксальная и парадоксальная фазы сна составляют цикл. Их последовательное чередование – 4–6 раз за ночь – и представляет собой наш сон. Зачем нужно такое количество циклов, пока остается загадкой. Смена стадий и фаз происходит после засыпания сначала последовательно, а потом несколько хаотично, так как циклы имеют тенденцию растягиваться к утру и, кроме того, у каждого человека этот процесс происходит по-разному. Медленный, более глубокий сон к утру становится короче, а быстрый – удлиняется. Если в начале ночи фаза парадоксального сна составляет 6-10 минут, то к 5 часам утра она длится уже 20 минут.
Медленный сон занимает 75–80 %, быстрый – 20–25 % общего времени сна. Характер сна у каждого человека меняется на протяжении его жизни. Относительная длительность фаз теряет свою стабильность с возрастом. По мере взросления продолжительность фазы активного сна уменьшается и достигает примерно четверти времени всего сна. Постепенно, старея, мы утрачиваем способность спать глубоко, сон становится более поверхностным. Обычно у мужчин к 30 годам время глубокого сна уменьшается, у женщин это происходит к 50 годам. Как правило, к 65-летию у всех людей период глубокого сна укорачивается в 2 раза по сравнению с 25-летними.
Уже к 40 годам качество сна у людей начинает ухудшаться, снижается его восстановительное воздействие на эндокринную и сердечно-сосудистую системы. А плохой сон влияет и на эмоциональное состояние людей. У пожилых продолжительность глубокого сна составляет примерно пятую часть всего времени сна, а к 70 годам может свестись к нулю. Может быть, многие возрастные явления, включая старческую депрессию, в конечном счете объясняются недостатком сна?
Чтобы отдохнуть и восстановить силы, старикам требуется больше времени.
К тому же организм с возрастом лишается возможности восстанавливать поврежденные клетки, и даже целые системы, потому что именно при погружении в глубокий сон происходит этот процесс. Кроме того, фаза глубокого сна связана с гормоном роста, а в пожилом возрасте он уже не вырабатывается.
Отсутствие же глубокого сна у молодых чревато синдромом хронической усталости. К 80-м годам ХХ века американские ученые пришли к выводу, что все люди испытывают одинаковую потребность в медленном сне, а на необходимость быстрого сна влияют особенности личности.
Очень любопытные эксперименты проходили в лаборатории сна Брауновского университета в Род-Айленде, где доктор Мэри Карскадон изучала режим сна у школьников. Все родители знакомы с вечной проблемой: вечером подростков не загнать в постель, а утром – из нее не вытащить. Оказалось, что корни этого конфликта носят чисто биологический характер. Сдвиг часов сна, перепады настроения и поведения молодежи связаны с созреванием системы суточных циклов, свойственной взрослым.
Английский писатель Уильям Сомерсет Моэм как-то пожаловался: «Каждый день нам приходится делать две неприятные вещи: ложиться спать, когда мы предпочли бы продолжать занятия или развлекаться, и необходимость вставать, когда хотелось бы еще поспать». Периодичность присуща не только процессу сна, но и бодрствования. Характерна она и для колебания умственной деятельности, настроения, деловой активности. Тут имеет место единство ритмических процессов в цикле «сон – бодрствование».
Врачи заметили, что существует так называемый полуденный спад – между 13 и 16 часами дня, когда людей охватывает сонливость.
В это время возрастает число транспортных аварий и производственных сбоев. Аналогичным образом выглядит ночная «черная дыра» – с 1 до 4 часов утра, когда множество людей именно в это время умирают (по американским данным – около 6 утра) или впадают в депрессию. Давно известно, что ночью состояние больных утяжеляется, чаще происходят приступы бронхиальной астмы, стенокардии, случаются инфаркты миокарда, инсульты. А хитросплетения суточных ритмов определяются нашими биологическими часами, активно функционирующими уже на эмбриональной стадии развития.
«Беседы» матери с будущим ребенком
В 1984 году в американском журнале «Наука» было опубликовано сообщение о том, что первый этап обучения жизни ребенок проходит в утробе матери. Появляясь на свет, новорожденный попадает в резко изменившиеся условия своего существования, испытывая при этом стрессовые нагрузки от мощного светового и звукового потоков, от резких температурных колебаний. И оказывается, младенец может переносить перепады температуры от -40 °C до +90 °C! То есть он готов к жизни в абсолютно новой окружающей среде.
Контакт нервной системы матери с нервной системой ребенка – необходимое условие психофизиологической связи, которая является предпосылкой развития невропсихических функций плода. Исследователи считают, что сновидения представляют собой созданный природой механизм адаптации организма к среде обитания. Беременная женщина видит сны вместе со своим будущим ребенком. В первые четыре месяца беременности быстрый сон, то есть сон с непременными сновидениями, занимает 22 %, а к 9 месяцам он достигает уже 40 % общей продолжительности ночного отдыха женщины. Таким образом, через свои сны она «воспитывает» будущее дитя.
Психологический портрет младенца частично предшествует его рождению благодаря «тренерской» роли сновидений. Новорожденный видит сны более половины времени пребывания в утробе, а недоношенный, рожденный на 7-м месяце, – почти все время пребывает в мире видений. Правда, находясь в утробе матери, плод еще ничего не видит, поэтому речь о каких-то картинах не идет, но деятельность его мозга аналогична той, что наблюдается во время сновидений. В первый год жизни человека удельный вес его сновидений падает до 30 %, а к четырем годам – до 20 %.
В ритме жизни: часовая путаница, или Издержки десинхроноза
Основной временной единицей нашей жизни служит суточный ритм, который проявляется во многих физиологических и биохимических процессах – от обмена веществ до реакции свертывания крови. В полном соответствии с циклами вращения нашей планеты вокруг солнца и вокруг собственной оси чередуются активный и пассивный периоды жизни людей. И связка «бодрствование – сон» присуща всем млекопитающим.
«Работайте и ешьте, когда вам хочется!» – этот кажущийся веселым призыв звучит иронично, но на деле весьма рационален.
ХХ век подарил нам новую, невиданную дотоле болезнь цивилизации – десинхроноз, то есть рассогласование, разлад ритмов в организме. Машина времени уже существует, поскольку широтные часовые скачки вперед и назад приходится преодолевать всем, кто совершает длительные перелеты. При перемещении на самолете из одного часового пояса в другой внутренние часы человека не успевают перестроиться на новый режим, в результате – утомление, рассеянность, невнимательность. Некоторых охватывает непонятное возбуждение, они теряют аппетит. При обследовании стюардесс был выявлен даже джетлаг-синдром – синдром смены часового пояса, включающий, помимо уже перечисленных признаков, расстройства желудочно-кишечного тракта, физический дискомфорт и снижение работоспособности.
Но, как бы ни назывались последствия временного сдвига, «стрессовый синдром» или «болезнь бизнесменов», суть одна – поломка «внутренних часов», резкие изменения привычного ритма. Представьте: организму поступает из мозга команда – «пора в кровать, организм устал», поскольку ночью не требуется высокого уровня работы всех функций. Но вместо торможения внутренних процессов человеку предстоит активная деятельность.
Не случайно особые трудности выпали на долю первых космонавтов, ведь режим труда и отдыха в полете сильно отличался от земных будней. Несмотря на то что этим людям много раз за сутки приходилось встречать восход солнца, забыть обычный режим дня оказалось почти невозможно. На американских «Аполлонах» члены экипажей сообщали о плохом самочувствии, один уснул на вахте, другой вынужден был принимать возбуждающие препараты, поскольку распорядок в космосе существенно отличался от предполетного. Немного легче было участникам первого международного экипажа на орбитальной станции «Салют-6» и космических кораблях «Союз-27» и «Союз-28». Ведь космонавты спали и работали по московскому времени.
Однако такие же трудности, как выяснилось, испытывают и рабочие предприятий со сменным графиком. У людей, которые трудятся в три смены, обнаружились те же признаки заболевания, что и у космонавтов, летчиков и мореплавателей.
При внезапном временном сдвиге организм не может перестроиться в соответствии с показаниями нового ориентира времени. Внутренние органы и системы приспосабливаются к возникшим условиям по-разному, иногда настраиваясь очень долго. Ученые обнаружили, что «жаворонки» плохо переносят длительные перелеты на запад, поскольку у них удлиняются сутки. А «совам» тяжелее даются полеты на восток, укорачивающие их сутки.
Считается, что, если путешественник пересек на самолете 1 часовой пояс, ему нужен день, чтобы приноровиться к новому режиму, если 2 часовых пояса, то, соответственно, 2 дня– и так далее.
А если биологические часы сбиты длительным перелетом, то это уже может грозить различными заболеваниями.
Например, в слюне, взятой на исследование у членов летных экипажей, регулярно совершающих многочасовые рейсы, содержание кортизола (гормона, отвечающего за утреннее пробуждение) было на треть выше, чем у наземного обслуживающего персонала. А высокий уровень кортизола вредит нервным клеткам, ухудшая память, и зачастую служит причиной возникновения язвы желудка.
Однако для появления отклонений в функциональном состоянии организма бывает достаточно не только смены часового пояса, но и просто сдвига сна на непривычное время, нарушения режима работы и отдыха. Вот, например, печень запаздывает с выделением желчи, необходимой для переваривания. А с ухудшением пищеварения остаются неусвоенными многие ценные вещества. В то же время неиспользованная желчь будет обременять пустой кишечник. Рассогласование функций этих органов неизбежно повлечет за собой развитие болезни.
Словом, если реакция организма недостаточна или превышает его предельные возможности, то подобный дисбаланс становится причиной всевозможных отклонений в состоянии человека, приводящих к заболеваниям, а иногда и к гибели. Но тут пора вспомнить об аритмии сна и бодрствования в другом аспекте.
А надо ли переводить стрелки (жить по солнечным часам!)?
С развитием цивилизации разлад нашей жизни с природой постоянно усугубляется. Аритмии режима сна и бодрствования, то есть сбоям уклада самой жизни, подвергаются огромные массы людей. Сейчас мы вступили в период, когда порожденная человеком система исчисления времени стала противоречить интересам своих создателей.
Общеизвестно, что мы трудимся и отдыхаем в соответствии с поясным временем, разделившим Землю на 24 части. Но мало того что эти условные хронологические вехи не совпадают с истинными, природными, так еще начиная с 1930 года население России к тому же подчиняется вновь установленному режиму времени. Введенное «декретное» время отличается от поясного, опережая его на час. Кроме того, в 1981 году в целях экономии электроэнергии наша страна стала переводить стрелки часов еще на 1 час вперед. Теперь мы круглогодично «впереди планеты всей» на 2 часа. Принятое «декретно-летнее» время отличается от действительного на 2 часа. Впрочем, каждый россиянин хорошо знает по собственному опыту, что значит нарушать полноценный ночной отдых, поднимаясь до восхода солнца, лишь бы успеть на работу, а до того отвести ребенка в ясли или детский сад. Регулярно сокращая и прерывая сон в парадоксальной фазе, мы тем самым расшатываем нервную систему, особенно наиболее ранимую – детскую. Компенсировать же последствия регулярного недосыпания никакими лечебными мерами или прекрасным питанием невозможно.
Как было установлено еще полвека назад, умышленный сбой суточного ритма опасен из-за возможных нарушений психики.
Хроническое нарушение условий ночного отдыха вызывает снижение внимания, ухудшение умственной деятельности, повышая вероятность аварий и происшествий, особенно если человек за рулем или на опасном производстве. Перманентный «недосып» беременных женщин грозит энергодефицитом организму будущего ребенка, со временем порождая у него синдром хронической усталости. Симптомы негативного влияния действующей системы перевода времени уже проявляются в омоложении хронической патологии у детей, сказываются в резком сокращении средней продолжительности жизни россиян с середины 80-х годов. Заметим, что продолжительность жизни в других государствах СНГ, которые после суверенизации не восстанавливали у себя отмененный в СССР в 1991 году «декретный» час, выше.
Огромные массы людей подвергаются воздействию постоянного биологического стресса из-за принятой в России системы исчисления времени. Двигая стрелки часов туда-сюда, наши «покорители» природы способствуют не провозглашаемому ими «человекосбережению», а, наоборот, дальнейшей «убыли» россиян. В погоне за сэкономленными киловатт-часами и рублями человеческие потери и ущерб здоровью населения представляются несопоставимыми. Умышленный сдвиг времени, как и всякое другое насилие над природой, оборачивается экологической катастрофой.
Наверное, стоит оглянуться вокруг, чтобы увидеть: 2/3 стран мира живут по поясному времени. Пора и нам вступить в это содружество, которое стремится соблюдать законы природы. А пока, чтобы хоть как-то сгладить «игры» с ритмом природы, примите меры для улучшения ночного сна: вечером старайтесь ложиться немного раньше и каждый день на 5-10 минут постепенно сдвигайте время пробуждения по будильнику. Завтрак и обед тоже понемногу делайте позднее. Измените соответственно и график приема лекарств. Привыкание к новому ритму в переходный период занимает примерно 1–2 недели, сопровождаясь раздражительностью у стариков и капризами у детей. Щадите их. Да и остальным в это время лучше обойтись без трудовых подвигов.