Оказавшись под впечатлением серьезных научных данных, составители Книги рекордов Гиннесса перестали рассматривать попытки побить мировой рекорд по депривации сна. Стоит напомнить, что компания Guinness посчитала допустимым, чтобы Феликс Баумгартнер, надев скафандр и поднявшись на воздушном шаре на высоту 39 километров, совершил прыжок из стратосферы, развив при падении сверхзвуковую скорость 1358 км/ч и преодолев звуковой барьер одним своим телом. Но риски, связанные с депривацией сна, считаются гораздо более высокими, недопустимо высокими, и это доказано.
Что же это за непреодолимые доказательства? В этой и следующей главах мы узнаем, почему и как потеря сна оказывает такое разрушительное воздействие на мозг и провоцирует развитие многочисленных неврологических и психиатрических состояний – болезни Альцгеймера, тревожных расстройств, депрессии, биполярного расстройства, предсуицидальных состояний, инсульта и хронических болей. Кроме того, дефицит сна отрицательно влияет и на каждую физиологическую систему тела, еще больше способствуя возникновению бесчисленных нарушений и болезней (например, рака, диабета, сердечных приступов, бесплодия, ожирения и иммунодефицита). Ни одна грань человеческого тела не может избежать вредоносного действия потери сна. Как выяснилось, мы социально и организационно, экономически и физически, поведенчески, питательно, языково, когнитивно и эмоционально зависим от сна.
Эта глава посвящена ужасным, а иногда и смертоносным воздействиям недостаточного сна на мозг. В ней мы подробно расскажем о разнообразных, но одинаково губительных последствиях недосыпа для человеческого тела.
Обратите внимание
Есть много способов, которыми недосып может убить. Некоторые требуют времени, другие действуют незамедлительно. Одна из функций мозга, которую затрагивает даже малейшее недосыпание, – это концентрация. Трагические последствия нарушений концентрации со всей очевидностью проявляются при вождении в сонном состоянии. В США каждый час кто-то погибает в ДТП из-за ошибки, вызванной усталостью.
Есть две основные причины аварий, связанных с недостатком сна. Первая – ситуации, когда человек полностью засыпает за рулем. Однако подобное происходит нечасто и обычно в случае серьезного недосыпа (двадцати и более часов без сна). Вторая, более распространенная причина – это кратковременное снижение концентрации, называемое микросном. Он продолжается всего лишь несколько секунд, но в этот момент веки человека частично или полностью закрываются. От микросна обычно страдают хронически недосыпающие люди, то есть регулярно спящие меньше семи часов.
Погрузившись в микросон, ваш мозг на короткое мгновение перестает воспринимать окружающий мир, причем по всем каналам восприятия, не только визуальному. Чаще всего вы даже не осознаете произошедшего. Проблема заключается в том, что в эти секунды вы теряете контроль над собственными движениями, в том числе теми, без которых невозможно управлять автомобилем. В результате вам даже необязательно засыпать на десять-пятнадцать секунд, чтобы погибнуть за рулем. Двух секунд будет достаточно. Из-за двухсекундного микросна на скорости 50 км/ч вы можете съехать на другую полосу, а то и выехать на встречную. Если подобное случится на вдвое большей скорости, то этот микросон может стать для вас последним.
Дэвид Динджес из Пенсильванского университета, титан в исследовании сна и мой личный герой, сделал больше, чем любой другой ученый, чтобы ответить на следующий фундаментальный вопрос: какова скорость рециркуляции человеческого организма? То есть как долго человек может обходиться без сна, прежде чем его состояние объективно ухудшится? Сколько и в течение скольких ночей человек должен недосыпать, чтобы мозг начал подводить его? Осознает ли человек собственную ослабленность после бессонного периода? Сколько ночей полноценного сна требуется для восстановления стабильной работы организма после бессонницы?
В своем исследовании Динджес для измерения концентрации использовал обезоруживающе простой тест. В заданное время испытуемый должен был нажать кнопку, если на пульте или мониторе компьютера появлялось свечение. Учитывался сам факт реакции и время реакции человека. Потом загоралась другая лампочка, и волонтер повторял действие. Свет загорался в непредсказуемой последовательности, иногда часто, а порой с паузами в несколько секунд.
Звучит легко, правда? Но попробуйте делать это в течение десяти минут, не прерываясь, притом ежедневно на протяжении четырнадцати дней. Именно такую задачу поставили Динджес и его команда перед испытуемыми, за которыми наблюдали в строгих лабораторных условиях. Накануне теста все участники опыта спали восемь часов, и испытание началось лишь после того, как они полностью отдохнули. Затем участников разделили на четыре экспериментальные группы. Как это происходит в исследованиях лекарств, каждая группа получила разные «дозы» депривации сна. Одну группу заставили бодрствовать семьдесят два часа, то есть участники не спали трое суток подряд. Второй группе позволили спать по четыре часа в сутки, а третьей – по шесть часов. Больше всех повезло испытуемым четвертой группы – им каждую ночь позволяли спать по восемь часов.
По результатам эксперимента было сделано три ключевых открытия. Помимо того что любое ограничение времени сна привело к ухудшению реакции испытуемых, на короткие мгновения они вообще переставали реагировать на появление световых сигналов. Замедление реакции оказалось не самым важным признаком сокращения сна, таковым стало полное отсутствие реакции. Динджес зафиксировал проявление провалов в сон, иначе говоря, микросна. Реальным жизненным последствием такого провала будет отсутствие реакции у водителя, в результате чего он не успевает вовремя затормозить перед выбежавшим на дорогу ребенком, догоняющим свой мяч.
Чтобы понять то, что открыл Динджес, вспомните повторяющийся сигнал зуммера больничного кардиомонитора: бип, бип, бип. А теперь представьте, как звучит тот же прибор, когда сердце пациента дает сбой и врачи лихорадочно пытаются спасти жизнь больного: бип, бип, бип, биииип. Нечто подобное происходит с вашим сознанием: если вы хорошо выспались, то ваши реакции в тесте на внимание будут ровными и спокойными: бип, бип, бип. Но при недостатке сна ваша способность к концентрации внимания подобна останавливающемуся сердцу, и сигнал меняется на тревожные «бип, бип, бииииииип». Ваша производительность упала, и в конце концов сознание отключается, а двигательная реакция исчезает: наступает микросон. Затем сердцебиение вымышленного пациента возвращается, а ваше сознание на короткое время включается, и снова раздается ровное «бип, бип, бип», но вскоре последует очередная остановка: бип, бип, биииииип. Снова микросон, и еще, и еще один.
Сравнение количества таких провалов день за днем в четырех экспериментальных группах позволило Динджесу сделать второе ключевое открытие. Люди, спавшие по восемь часов каждую ночь, сохранили в течение двух недель эксперимента стабильную, почти идеальную работоспособность. Испытуемые, лишенные сна в течение трех суток, страдали от катастрофических ухудшений состояния, что, впрочем, не вызвало удивления. После первой бессонной ночи количество пропущенных реакций у этой группы увеличилось более чем вчетверо. Удивительным было то, что после второй и третьей ночи полного лишения сна эти ухудшения продолжали нарастать с огромной скоростью, что позволило предположить, что они могли бы и дальше неумолимо нарастать при увеличении количества бессонных ночей, не проявляя при этом никаких признаков стабилизации.
Наиболее информативные результаты выявились у двух групп, частично лишенных сна. Испытуемые, спавшие по четыре часа в течение шести суток, показали столь же плохие результаты, как и те, кто не спал двадцать четыре часа подряд. У них было отмечено 400 %-ное увеличение периодов микросна. К одиннадцатому дню такой «сонной диеты» работоспособность участников еще больше снизилась, сравнявшись с производительностью тех, кто не спал двое суток.
Но самыми тревожными с социальной точки зрения оказались результаты группы, спавшей по шесть часов: знакомая лично вам ситуация, не правда ли? Уже через десять дней эксперимента работоспособность испытуемых ухудшилась настолько, словно они не спали целые сутки. Необходимо отметить, что в группах с частичной депривацией сна накопившееся снижение работоспособности также не проявило признаков стабилизации. Полученные данные позволяли предположить, что, если бы эксперимент продлился, работоспособность участников продолжала бы снижаться в течение недель или месяцев.
Подобное исследование, проведенное примерно в то же самое время в Армейском научно-исследовательском институте имени Уолтера Рида под руководством доктора Грегори Беленки, дало практически идентичные результаты. Исследователи также испытывали четыре группы участников, но им в течение семи дней позволялось спать по девять, семь, пять и три часа соответственно.
Вы не осознаете, насколько лишены сна, когда это случается
Третьим важным открытием, общим для двух этих исследований, стало то, которое лично я считаю самым опасным. Когда участников спросили, насколько по субъективным оценкам ухудшилось их самочувствие, они в равной степени недооценили степень снижения своей работоспособности. Это было одним из показателей того, насколько на самом деле плохим было состояние испытуемых, что сравнимо с ситуацией в баре, когда выпивший лишнего посетитель берет свои ключи от машины и уверенно заявляет: «Я вполне в состоянии доехать до дома».
Похожие проблемы доставляет и снижение планки отсчета. При хроническом недостатке сна в течение месяцев или лет человек приспосабливается к тому, что его состояние ухудшается, работоспособность снижается, бдительность утрачивается, а запас энергии тает. Эти пониженные показатели теперь становятся для человека нормой, новой точкой отсчета. Люди не в состоянии осознать, насколько систематическое недосыпание влияет на их умственные способности и физическое здоровье. Еще реже они осознают безусловную связь между первым и вторым. Расчет среднего времени сна показывает, что миллионы людей проводят годы своей жизни в состоянии неполного психологического и физиологического функционирования. Такие люди в силу устоявшейся привычки недосыпать просто не могут достичь максимума своего умственного и физического потенциала. Шестьдесят лет научных исследований не позволяют мне поверить человеку, который говорит, что может «прекрасно обойтись четырьмя-пятью часами сна».
Но вернемся к эксперименту Динджеса. Наверное, вы уже представили себе, как после доброй порции восстановительного сна к участникам опыта в полной мере возвращается их работоспособность. К сожалению, вы заблуждаетесь, как и те, кто считает, что, недоспав в течение рабочей недели, может отоспаться в выходные. Даже после трех ночей отсыпания без ограничений работоспособность не возвращалась на первоначальный уровень, который был зафиксирован при регулярном восьмичасовом ночном сне. Ни одному из испытуемых не удалось компенсировать потерянное время сна. Как мы уже знаем, мозг человека просто не способен это сделать.
Недавно австралийские ученые провели эксперимент с участием двух групп волонтеров. Первой группе было предложено выпить некоторое количество алкоголя, не превышающее легальную для вождения автомобиля норму, вторую группу на одну ночь лишили сна. Потом обе группы выполнили тесты на проверку концентрации внимания и на появление микросна. После девятнадцати часов бодрствования когнитивные способности испытуемых второй группы ухудшились, как и у тех, кто употребил алкоголь. Другими словами, если вы встали в семь утра, потом целый день работали, затем допоздна общались с друзьями, но при этом не выпивали, то, сев за руль в два часа ночи, вы, как и выпивший человек, не сможете полностью сосредоточиться на дороге и на всем, что вас окружает. В действительности участники описанного опыта начали клевать носом уже после пятнадцати часов бодрствования (в десять часов вечера по данному сценарию).
В большинстве развитых стран на автомобильные аварии приходится основное число смертей. В 2016 году Фонд AAA (Американская автомобильная ассоциация), базирующийся в Вашингтоне, округ Колумбия, обнародовал результаты двухлетнего наблюдения за 7000 американских водителей[66]. На рис. 12 показано, насколько опасно управлять автомобилем в сонном состоянии. Если вы садитесь за руль, поспав менее пяти часов, риск дорожно-транспортного происшествия увеличивается в три раза. Если же вы ведете машину, поспав меньше четырех часов, то вероятность попасть в ДТП увеличивается в 11,5 раза. Обратите внимание, что сокращение времени сна и рост риска гибели в дорожном происшествии находятся не в линейной, а в экспоненциальной зависимости. Каждый час, отнятый у сна, резко повышает вероятность аварии.
Рис. 12. Дефицит сна и автокатастрофы
Вождение в состоянии алкогольного опьянения и вождение в сонном состоянии смертельны сами по себе, но что происходит, если эти два фактора объединяются? Это уместный вопрос, поскольку, прокутив всю ночь, некоторые, не протрезвев и не выспавшись, рано утром садятся за руль.
Сегодня благодаря автотренажерам мы можем отслеживать ошибки водителей вполне реалистичным, но безопасным способом. С помощью такого виртуального автомобиля исследователи рассмотрели некоторое количество случаев отклонения от дороги у участников опыта, которые были разделены на четыре группы по своему состоянию: (1) восемь часов сна, (2) четыре часа сна, (3) восемь часов сна плюс доза алкоголя на грани легальной, (4) четыре часа сна плюс доза алкоголя на грани легальной.
Испытуемые из группы восьмичасового сна если и допустили, то лишь несколько случаев отклонения от дороги. Участники, спавшие четыре часа (вторая группа), допустили в шесть раз больше нарушений. Так же снизилось качество вождения у третьей группы, водители которой спали восемь часов, но принимали алкоголь. То есть нетрезвое вождение и вождение в сонном состоянии одинаково опасны.
Вполне логично было ожидать, что четвертая группа покажет суммарное воздействие этих двух факторов: четыре часа сна плюс воздействие алкоголя (соответственно в двенадцать раз больше отклонений от дороги). Но все оказалось намного хуже. Эта группа испытуемых съезжала с дороги почти в тридцать раз чаще, чем группа трезвых, хорошо отдохнувших водителей. Действие головокружительного коктейля из недосыпа и алкоголя было не суммарным, а мультипликативным. Они усиливали друг друга, как два вредных наркотика, которые при одновременном употреблении вызывают поистине ужасные последствия.
Сегодня, после тридцати лет интенсивных исследований, мы можем ответить на многие поставленные ранее вопросы. Время рециркуляции человеческого организма составляет примерно шестнадцать часов. После шестнадцати часов бодрствования мозг начинает терять силы. Поэтому, чтобы поддерживать когнитивную деятельность, человеку нужно ежесуточно более семи часов сна. Десять дней семичасового сна нарушают работу мозга в той же степени, что и целые сутки бодрствования. И даже трех ночей восстановительного сна (больше, чем можно набрать за выходные) недостаточно, чтобы поднять работоспособность до нормального уровня после недели недосыпа. Помимо этого нужно помнить, что человеческий разум не в состоянии определить степень собственного недосыпания.
Мы вернемся к этому явлению в оставшихся главах, но последствия сонного вождения в реальной жизни заслуживают специального упоминания. В ближайшую неделю в США более двух миллионов американцев заснут за рулем своей машины, то есть каждый будний день более 250 000 человек по понятным причинам сядут за руль невыспавшимися. Каждый месяц более 56 миллионов американцев признают, что им приходится прилагать усилия, чтобы не заснуть за рулем машины.
В результате каждый год в США происходит 1,2 миллиона аварий, вызванных сонливостью. Другими словами, каждые тридцать секунд в США случается дорожное происшествие, причина которого – сонное состояние водителя. И вполне вероятно, что, пока вы читали эту главу, кто-то погиб, заснув за рулем.
Возможно, вы удивитесь, узнав, что число ДТП, виновником которых стал недостаток сна, превышает число аварий, вызванных употреблением алкоголя и наркотиков, вместе взятых. Более того, вождение в сонном состоянии опасней, чем вождение в нетрезвом виде. Такое заявление может показаться спорным или безответственным, и я не хочу принижать плачевные последствия вождения в пьяном состоянии, но доказать это достаточно легко: у нетрезвого водителя, как правило, замедленная реакция, поэтому он не успевает вовремя затормозить или совершить маневр уклонения. Но когда вы засыпаете или проваливаетесь в микросон, вы вообще перестаете реагировать на дорогу. Человек в состоянии микросна вообще не давит на тормоз и не пытается избежать аварии, поэтому в происшествиях, вызванных сонливостью, как правило, люди гибнут чаще, чем в авариях, вызванных алкоголем или наркотиками. Грубо говоря, когда на автостраде вы засыпаете за рулем своей машины, то превращаете ее в неуправляемую ракету весом в тонну, летящую со скоростью 100 км/ч.
Не только недоспавшие водители легковых автомобилей представляют угрозу. Еще более опасны сонные дальнобойщики. Приблизительно 80 % американских водителей грузовиков имеют избыточный вес, а 50 % страдают клиническим ожирением. Этот факт во много раз повышает у дальнобойщиков риск апноэ, которое обычно связано с сильным храпом и приводит к серьезной депривации сна. В результате водители грузовиков в два-пять раз чаще рискуют попасть в дорожно-транспортное происшествие. А когда дальнобойщик погибает в вызванном сонливостью ДТП, он в среднем забирает с собой еще 4,5 жизни.
И вообще я готов поспорить, что не бывает несчастных случаев, вызванных усталостью, микросном или сонливостью, на самом деле это катастрофы. Оксфордский словарь английского языка определяет «несчастный случай» как неожиданное событие, происходящее случайно, без видимой причины. Смерти людей, к которым привело вождение в сонном состоянии, не случайны, не беспричинны. Они предсказуемы и являются прямым следствием недостатка сна, поэтому их можно и нужно предотвращать. Правительства большинства развитых стран выделяют значительные деньги на борьбу с вождением в состоянии опьянения, но на просвещение населения насчет опасности сонного вождения выделяется менее 1 % от этих сумм.
Даже сообщения органов здравоохранения, сделанные из благих побуждений, часто теряются в потоках статистических данных, и необходимо вспомнить трагичные истории отдельных людей, чтобы такое сообщение возымело действие. У меня есть тысячи подобных историй. Позвольте предложить вам всего одну, которая, возможно, убережет вас от соблазна сесть за руль невыспавшимся.
Округ Юнион, Флорида, январь 2006 года; школьный автобус, в салоне которого сидели девять детей, затормозил на остановке. Автомобиль «понтиак бонневилль» с семью пассажирами подъехал сзади и встал за автобусом. В этот момент восемнадцатиколесная фура, не снижая скорости, налетела на обе машины. Фура ударила «понтиак», въехала на него и, сплющив автомобиль в гармошку, врезалась в автобус. Все три машины полетели в кювет, и в этот момент легковой автомобиль взорвался, потонув в языках пламени. Школьный автобус развернулся против часовой стрелки и продолжил движение, теперь по противоположной стороне дороги. Так он пролетел еще сотню метров, пока не съехал с трассы и не врезался в густые заросли деревьев. После столкновения троих из девяти детей выбросило из окон. Семеро пассажиров «понтиака» погибли, погиб и водитель автобуса. Шофер грузовика и девять детей, сидевших в автобусе, получили тяжелые травмы.
Водитель грузовика был профессионалом и имел официальную лицензию на вождение большегруза. Все тесты на содержание алкоголя и наркотиков в крови дали отрицательный результат. Однако позднее выяснилось, что водитель не спал тридцать четыре часа подряд и в конце концов заснул за рулем. В сгоревшем «понтиаке» сидели семь человек – дети и подростки, причем пятеро были из одной семьи. Старший парень уже имел права на вождение автомобиля, а самому младшему ребенку не исполнилось и двух лет.
Я надеюсь, что читатель многое почерпнет из этой книги. Но не забудьте самое важное: если, находясь за рулем автомобиля, вы почувствовали, что вас клонит в сон, пожалуйста, ради всего святого, остановитесь. Вы подвергаете себя смертельной опасности. Быть виновным в гибели другого человека – это ужасно. И пусть вас не обманут неэффективные способы, которые якобы помогут побороть сонливость за рулем[67]. Многие из нас считают, что могут победить сонливость простой силой воли, но, к сожалению, это неверно. Считать иначе – значит рисковать своей жизнью, жизнями близких и друзей, которые сидят в вашей машине, а также жизнями пешеходов и других водителей. Кому-то, чтобы потерять жизнь, достаточно всего один раз уснуть за рулем.
Если за рулем вы почувствовали, что засыпаете, остановитесь на ночевку. Если же вам действительно необходимо ехать дальше, и вы осознаете последствия этого решения, то хотя бы на короткое время притормозите на обочине и немного поспите (минут двадцать-тридцать), но и после этогоне спешите ехать. Какое-то время вы еще будете ощущать инерцию сна – остаточный эффект при переходе ото сна к бодрствованию. Подождите еще двадцать-тридцать минут; если хотите, выпейте чашку кофе, и только потом снова садитесь за руль. Однако спустя некоторое время вы опять почувствуете необходимость в такой подзарядке, ведь интервалы будут только уменьшаться. В конечном счете все это просто не стоит того (самой вашей жизни).
Может ли дрема помочь?
В 1980–1990-х Дэвид Динджес и его проницательный соавтор доктор Марк Роузкинд (в 2014–2016 – директор Национального управления безопасности движения на трассах (NHTSA) провели новую серию новаторских исследований, в ходе которых изучали преимущества и недостатки короткого сна в ситуациях неизбежной депривации. Они ввели термин «восстановительный сон» (power nap) или, точнее, способствовали его появлению. Значительная часть их работы была посвящена исследованию самочувствия пилотов дальних авиарейсов.
Самый опасный этап полета – посадка, когда в конце долгого рейса, как правило, накапливается существенный недостаток сна. Вспомните, каким усталым и сонным вы себя чувствуете к концу ночного трансатлантического перелета, проведя на ногах более двадцати четырех часов. Насколько вы были бы готовы посадить «Боинг-747» с почти полутысячей пассажиров на борту, хватило бы вам для этого мастерства? Именно на этой завершающей фазе полета, известной в авиации как начало снижения для захода на посадку, происходит 68 % всех потерь воздушных судов – эвфемизм, обозначающий серьезную авиакатастрофу.
Федеральное управление гражданской авиации США (FAA) поручило исследователям выяснить, на какое время тридцатишестичасового периода должен приходиться короткий (40–120 минут) сон, чтобы минимизировать когнитивную усталость и исключить провалы внимания пилота: на начало вечера, на середину ночи или на позднее утро следующего дня?
Динджес и Роузкинд сделали разумное, биологически мотивированное предположение, которое поначалу казалось противоречащим здравому смыслу. Они решили, что, предварив таким сном надвигающийся период депривации, можно образовать некую временную зону, которая, хотя и будучи временной и частичной, сможет защищать мозг от катастрофических провалов сознания. Они оказались правы. На заключительных этапах полета летчики реже проваливались в микросон, если позволяли себе поспать предыдущим вечером. Но когда короткий сон приходился на середину ночи или позднее утро, когда уже вовсю развивалась атака депривации, ситуация не менялась.
Они обнаружили сонный эквивалент медицинской парадигмы примата профилактики над лечением. Первое пытается избежать события до того, как оно произойдет, а второе пытается исправить его после того, как оно случилось. И точно так же произошло с коротким сном. Действительно, недолгий сон-передышка позволял сократить количество провалов в микросон на последнем, крайне ответственном полуторачасовом этапе полета. Данные энцефалограмм показывали, что вторжений микросна становилось меньше.
Когда Динджес и Роузкинд сообщили о результатах исследований в Федеральное управление гражданской авиации, они порекомендовали, чтобы такая профилактическая дрема была признана для пилотов дальних рейсов обязательной. Сегодня это правило действует во многих странах мира. В Управлении эти результаты приняли во внимание, но не согласились с названием. Руководство сочло, что термин «профилактический»[68] станет предметом скабрезных шуток среди членов экипажей. В качестве альтернативы Динджес предложил название «плановый короткий сон». Но Авиационному управлению не понравился и этот термин, который они посчитали слишком «канцелярским». Они предложили словосочетание «power napping»[69], от которого и произошел термин «power nap» – короткий восстановительный сон, или сон для подзарядки.
Однако проблема заключается в том, что люди, занимающие высокие должности, пришли к ошибочному выводу, что короткий двадцатиминутный сон – это все, что необходимо, чтобы не только выжить, но и действовать с идеальной или хотя бы приемлемой сообразительностью. Польза короткого сна стала ассоциироваться с ошибочным предположением, что он позволит человеку вовсе отказаться от полноценного сна ночь за ночью, особенно при поддержке неограниченного количества кофеина.
Что бы вы ни слышали от знакомых или читали в популярных медиа, никакое лекарство, прибор или сила воли индивида не в состоянии заменить сон – по крайней мере, с точки зрения науки. В условиях депривации восстановительный сон может быстро повысить концентрацию, как это делает определенная доза кофеина. Но последующие исследования, которые проводил Динджес и другие ученые (в том числе и я), показали, что ни короткий сон, ни кофеин не могут спасти более сложные функции мозга, включая обучение, память, способность к сложным рассуждениям, эмоциональную стабильность или принятие решений.
Когда-нибудь мы, вероятно, сможем открыть такое противоядие. Однако в настоящее время не существует лекарства, способного заменить собой те преимущества, которые ночь полноценного сна дает мозгу и телу человека. Дэвид Динджес пригласил всех, кто считает, что ему достаточно короткого сна, провести десять дней в своей лаборатории. Он обеспечивал добровольцу заявленный им самим режим короткого сна, после чего замерял его когнитивные функции. Динджес был совершенно уверен, что замеры покажут безусловное ухудшение функционирования организма. Он оказался прав, на сегодняшний день ни один из волонтеров не смог подтвердить свои заявленные возможности.
Однако в ходе исследований мы выявили группу индивидуумов, которым было достаточно шести часов сна и которые при этом демонстрировали минимальное ухудшение состояния, – если угодно, бессонную элиту. Даже если этим людям не ограничивать время сна, дать им многие часы в лаборатории, без будильников и других сигналов, они все равно не будут спать дольше. Возможно, объяснение этого феномена частично кроется на генетическом уровне, а именно в мутации гена BHLHE41[70]. Ученые в настоящее время пытаются понять, за что отвечает этот ген и как он придает организму устойчивость к такому небольшому количеству сна.
Думаю, что, узнав об этом, некоторые читатели решат, что относятся именно к такой группе, но это очень, очень маловероятно. Этот ген достаточно редкий, и в мире насчитывается лишь горстка людей с подобной аномалией. Чтобы подкрепить этот факт, я процитирую одного из моих коллег доктора Томаса Рота, работающего в детройтской больнице Генри Форда. В свое время он сказал: «Количество людей, которые могут спать меньше пяти часов без какого-либо ухудшения работоспособности, выраженное в процентах от общего числа населения и округленное до целого, равно нулю».
Лишь доля процента людей действительно устойчива к хронической нехватке сна на всех уровнях функционирования мозга. Для человека попасть под удар молнии (при средней продолжительности жизни вероятность равна 1/12 000) более реально, чем стать носителем гена, который позволит ему без ущерба для здоровья спать по пять часов в сутки.
Нелогичность эмоций
«Я просто психанул и…» Эти слова часто предшествуют описанию развернувшейся трагедии, когда солдат неадекватно реагирует на вызывающее поведение гражданского, врач – на непростого пациента или родитель – на непослушного ребенка. Все эти ситуации могут быть объединены тем, что в них неуместный гнев и враждебность, проявленные человеком, вызваны усталостью или недостатком сна.
Многие знают, что недосыпание переворачивает вверх дном наши эмоции. Это мы замечаем и в других. Представьте достаточно распространенную ситуацию: отец, безуспешно укачивающий на руках плачущего или кричащего малыша, оборачивается к вам посреди всего этого шума и говорит извиняющимся тоном: «Стивен просто не выспался сегодня ночью». Все родители знают, что недосып приводит к плохому настроению и повышенным эмоциональным реакциям на следующий день.
В то время как эмоциональная иррациональность и непоследовательность, родившаяся из недостатка сна, – явление субъективное и до смешного распространенное, до недавнего времени мы не знали, как депривация сна влияет на мозг на нейронном уровне с точки зрения эмоций, несмотря на известные профессиональные, психиатрические и социальные последствия.
Чтобы прояснить этот вопрос, несколько лет назад мы с моей командой провели исследование, используя МРТ-сканирование мозга. Нашими испытуемыми стали две группы молодых здоровых взрослых людей. Одна группа, находясь под контролем в моей лаборатории, бодрствовала всю ночь, а вторая нормально спала. На следующий день во время сканирования мозга волонтерам обеих групп показали одну и ту же сотню картинок, на которых были изображения, варьировавшиеся от эмоционально нейтральных (корзинка, коряга) до негативных (горящий дом, приготовившаяся к нападению ядовитая змея). Используя эмоциональную окраску изображений, мы смогли сравнить усиление реакции мозга на негативные эмоциональные триггеры.
Анализ данных сканирования позволил увидеть самое сильное воздействие, которое мне доводилось наблюдать до настоящего времени. Миндалевидные тела, расположенные в левом и правом полушариях мозга, – ключ к запуску сильных эмоций, таких как гнев, ярость и других, связанных с реакцией «бей или беги», – показали более чем 60 %-ный рост эмоциональной реактивности у испытуемых, лишенных сна. По сравнению с ними участники, спавшие всю ночь, продемонстрировали умеренную, контролируемую степень активности миндалевидного тела, несмотря на то что видели те же самые изображения. Создается впечатление, что без сна наш мозг возвращается к примитивному образцу неконтролируемой реактивности. Наши реакции становятся неуместными и неуправляемыми, и мы оказываемся не в состоянии поместить события в более широкий или обоснованный контекст.
Данный ответ вызвал другой вопрос: почему лишенные сна эмоциональные центры мозга стали настолько реактивными? Дальнейшие МРТ-исследования с использованием усовершенствованных анализов позволили нам определить основную причину. Оказалось, что после полноценной ночи сна префронтальная кора – часть лобной доли мозга, которая находится прямо над глазными яблоками, развита у людей сильнее всего в сравнении с другими приматами, а также отвечает за множество функций, – была прочно связана с миндалевидным телом и контролировала этот эмоциональный мозговой центр. В условиях полноценного ночного сна мы получаем сбалансированную комбинацию эмоционального акселератора (миндалевидного тела) и эффективного тормоза (префронтальной коры). Однако при депривации сна прочная связь этих участков мозга нарушается. Мы теряем способность сдерживать наши атавистические импульсы – слишком уверенно жмем на педаль газа наших эмоций (миндалевидное тело) и слишком мало пользуемся регулирующими тормозами (префронтальной корой). Без разумного контроля, который каждую ночь обеспечивает сон, мы не можем стоять на ровном киле неврологического, а значит, и эмоционального состояния.
Недавний эксперимент японских ученых, в котором они ограничили сон участников пятью часами в течение пяти ночей, подтвердил результаты наших исследований. Как ни лишай мозг сна – сразу на целую ночь или понемногу в течение нескольких ночей, – эмоциональные последствия будут одинаковы.
Когда мы только приступили к нашим экспериментам, меня поразили перепады в настроении испытуемых. В мгновение ока люди, лишенные сна, то впадали в нервозность и раздражительность, то испытывали головокружение, как при опьянении или сотрясении мозга, то вновь начинали распространять негатив. Огромные эмоциональные расстояния между негативным и позитивным восприятием действительности они преодолевали за поразительно короткое время. Было ясно, что я что-то упустил. Нужно было провести исследование, подобное тому, которое я описывал выше, но теперь выяснить, как лишенный сна мозг реагирует на самые интересные и позитивные впечатления, такие как захватывающие изображения экстремальных видов спорта, а также на награды вроде выигрыша большой суммы за выполнение определенных заданий.
Мы обнаружили, что у лишенных сна испытуемых в полосатом теле – парном органе мозга, расположенном по обе стороны миндалевидного тела, чувствительном к дофамину и ответственном за импульсивность и вознаграждение, – наблюдался всплеск нейронной активности как реакция на позитивные изображения. Как и в случае миндалевидного тела, повышенная чувствительность этих гедонистических отделов была следствием утраты контроля со стороны префронтальной коры.
Значит, мы не можем сказать, что недостаток сна погружает мозг в негативное состояние и удерживает его там. Скорее мозг, которому не хватило сна, бросает к обеим крайностям эмоциональной валентности – то к положительной, то к отрицательной.
Вы можете подумать, что первое уравновешивает второе и таким образом нейтрализует проблему. К сожалению, эмоции и их воздействие на наши реакции и решения не работают таким образом. Крайности часто бывают опасными. Крайне плохое настроение и депрессия могут, например, породить в человеке чувство собственной никчемности и сомнения в ценности самой жизни. Теперь на этот счет мы располагаем более точными свидетельствами. Исследования среди подростков определили связь между нарушением сна, суицидальными мыслями, попытками и фактами самоубийств. По этой причине общество и родители просто обязаны ценить полноценный сон подростков, а не наказывать за него. Нельзя забывать, что по количеству смертей среди молодых взрослых в развитых странах суицид занимает второе место после дорожно-транспортных происшествий.
Кроме того, недостаток сна связывают с поведенческими проблемами и агрессией детей подросткового возраста. Аналогичная взаимосвязь между недосыпанием и насилием была отмечена среди заключенных пенитенциарной системы, печально известной тем, что не располагает условиями для нормального сна, который мог бы снизить уровень агрессии, насилия, психических расстройств и самоубийств. А ведь эта проблема, помимо гуманитарной, имеет и финансовую составляющую, поскольку приводит к росту расходов налогоплательщиков.
Подобные сложности, хотя и с иными последствиями, возникают при переходе в крайне позитивное состояние. Повышенная чувствительность к доставляющим удовольствие впечатлениям может приводить к погоне за сенсациями, неоправданному риску и пагубным привычкам. Помимо этого нарушение сна – вечный спутник приема лекарств, вызывающих зависимость, или наркотиков[71]. Недостаток сна также определяет частоту рецидива при многочисленных аддиктивных расстройствах, возникших из-за отсутствия контроля со стороны штаб-квартиры нашего рацио – префронтальной коры головного мозга[72]. С точки зрения профилактики важно то, что недостаток сна в детстве серьезно увеличивает вероятность раннего начала употребления наркотиков и алкоголя, даже в случае контролирования таких факторов повышенного риска, как тревожность, дефицит внимания и употребление наркотиков родителями[73]. Теперь вы можете понять, почему вызванная лишением сна эмоциональная неустойчивость по принципу маятника не уравновешивает сама себя, а порождает дополнительную озабоченность.
Экспериментируя со сканированием мозга здоровых людей, мы задумались о связи между сном и психиатрическими заболеваниями. Ни одно серьезное психическое отклонение не обходится без нарушений сна. Это утверждение касается депрессии, тревоги, посттравматического стрессового расстройства (ПТСР), шизофрении и биполярного расстройства (некогда известного как маниакально-депрессивный психоз).
Психиатрии давно было известно о взаимосвязи между расстройством сна и психическими заболеваниями. Однако в научной среде преобладало мнение, что именно психические расстройства вызывают нарушения сна – то есть связь была односторонней. Мы же показали, что здоровые люди в силу нарушения или полного лишения сна могут иметь неврологический рисунок мозговой активности, сходный с наблюдающимся при многих психиатрических состояниях. Действительно, аффективные психиатрические расстройства оказывают влияние на те же участки мозга, которые задействованы в регуляции сна и на которые негативно воздействует недосыпание. Более того, гены, демонстрирующие патологические изменения при психиатрических заболеваниях, как правило, помогают контролировать сон и наши циркадные ритмы.
Может быть, психиатрия неверно определила причину, и именно нарушения сна провоцируют психические заболевания, а не наоборот? Нет, я полагаю, что это предположение ошибочно и упрощенно. Я убежден, что потерю сна и психическое заболевание проще всего сравнить с двусторонним движением, при котором поток в одном или другом направлении может быть интенсивнее в зависимости от характера расстройства.
Я не утверждаю, что отсутствие сна вызывает любое психиатрическое расстройство. Однако предполагаю, что нарушение сна остается неучтенным фактором, вносящим свой вклад в провоцирование и поддержание многочисленных психиатрических заболеваний. И лучшее понимание природы и характера сомнологических расстройств, достичь которого нам еще только предстоит, имеет мощный диагностический и терапевтический потенциал.
Предварительные (но убедительные) доказательства начинают подтверждать это заявление. Один пример касается биполярного расстройства, которое большинство людей знают под прежним названием – маниакальная депрессия. Биполярное расстройство не нужно путать с глубокой депрессией, при которой человек скатывается в негативную пропасть настроенческого спектра. Пациенты с биполярным расстройством мечутся между крайностями эмоциональной шкалы, переживая опасные периоды мании (избыточного эмоционального состояния, мотивированного вознаграждением) и глубокой депрессии (негативного настроения и эмоций). Эти крайности зачастую разделены временными отрезками, когда пациент находится в стабильном эмоциональном состоянии, не маниакальном, не депрессивном.
Коллектив итальянских исследователей изучал пациентов с биполярным расстройством, пребывающих в этой стабильной фазе. Продолжая непрерывное наблюдение, ученые на одну ночь лишали больных сна. Очень скоро большая часть испытуемых подверглась маниакальному приступу или впала в серьезную депрессию. На мой взгляд, этот эксперимент сложно оценивать с этической точки зрения, но ученые смогли продемонстрировать одно важное наблюдение: недостаток сна становится спусковым крючком психической нестабильности. Результат этого опыта объясняет, как нарушение сна, которое почти всегда предшествует переходу из стабильного состояния в нестабильное, вполне может быть спусковым крючком расстройства, а не просто сопутствующим побочным эффектом.
К счастью, существует и обратный эффект. Стоит вам улучшить качество сна пациентов, страдающих некоторыми психиатрическими состояниями, используя методику, которая называется когнитивно-поведенческой терапией бессонницы (ее мы обсудим ниже), и вы сможете облегчить тяжесть симптомов и увеличить периоды ремиссий. Моя коллега из Калифорнийского университета в Беркли доктор Элисон Харви была первопроходцем в этом вопросе.
Улучшая качество, количество и регулярность сна, Харви и ее сотрудники систематически демонстрировали целительные свойства сна на примере многочисленных пациентов психиатрического отделения. Применяя сон в качестве терапевтического инструмента, они во всех случаях весьма эффективно оказывали воздействие на самые разнообразные отклонения, такие как депрессия, биполярное расстройство, повышенная тревожность и склонность к суициду. Укрепляя и регулируя сон пациентов, Харви успешно уводила их от границы критических состояний. На мой взгляд, это поистине огромная услуга человечеству.
Перепады эмоциональной активности мозга, которые мы наблюдали у лишенных сна здоровых испытуемых, могут также объяснить данные, десятилетиями ставившие в тупик психиатрию. Пациенты, страдающие от глубокой депрессии и запертые исключительно в негативном диапазоне эмоционального спектра, будучи лишенными сна всего на одну ночь, неожиданно продемонстрировали то, что поначалу казалось противоречащим здравому смыслу. После ночи без сна приблизительно 30–40 % таких больных почувствовали себя лучше. Недосып подействовал на них как антидепрессант.
Однако медики не используют такой способ лечения по двум причинам. Во-первых, как только пациенты засыпают, положительный эффект исчезает. Во-вторых, те 60–70 % больных, на которых отсутствие сна не действует положительно, могут впасть в еще более глубокую депрессию. Из этого следует, что применять депривацию сна в качестве терапевтического средства не рекомендуется. И все же данный опыт поставил перед нами интересный вопрос: почему недостаток сна приносит пользу одним больным и вредит другим?
Я считаю, что объяснение кроется в наблюдавшихся разнонаправленных изменениях в эмоциональной деятельности мозга. Депрессия не является только лишь избыточным присутствием негативных чувств. Тяжелая депрессия отличается ангедонией, то есть отсутствием позитивных эмоций, неспособностью получать удовольствие от обычно приятных вещей, таких как еда, общение или секс.
Треть пребывающих в депрессии пациентов, положительно реагирующих на депривацию сна, может испытывать большую активность в цепочках мозга, связанных с вознаграждением, что усиливает чувствительность к триггерам, провоцирующим вознаграждение в результате депривации сна. Вследствие этого ангедония у больных ослабевает, и они могут начать испытывать удовольствие от привычных радостных занятий. Остальные две трети пациентов с депрессией, напротив, могут подвергнуться негативным последствиям депривации сна, что усугубит, а не облегчит их состояние. Если мы сможем выяснить, что отличает первых от вторых, то, надеюсь, сумеем создать более индивидуализированные методы борьбы с депрессией с помощью сна.
Мы вернемся к воздействию потери сна на эмоциональную стабильность и другие функции мозга в следующих главах, когда будем обсуждать реальные последствия потери сна для общества, образования и производительности труда, которые дают нам право задать вопрос: может ли невыспавшийся врач поставить верный диагноз; вправе ли постоянно недосыпающий солдат класть палец на спусковой крючок; следует ли переутомленному банкиру распоряжаться пенсионными накоплениями граждан и разумно ли ранним утром отправлять подростков в школу, как раз в тот период их жизни, когда они наиболее уязвимы перед возможными психическими нарушениями? Подводя итог этой части главы, я хочу процитировать американского бизнесмена Эли Джозефа Коссмана, который проницательно высказался о сне и эмоциях: «Лучший мост между отчаянием и надеждой – хороший ночной сон»[74].
Уставшие и забывчивые?
Случалось ли вам бодрствовать ночь напролет, намеренно не позволяя себе сомкнуть глаз? В Калифорнийском университете в Беркли я читаю будущим бакалаврам свой любимый курс о науке сна (похожий был у меня в Гарвардском университете). Перед тем как начать его, я предлагаю студентам заполнить анкету с вопросами на тему сна: когда они ложатся и встают по будням и в выходные, сколько они спят; есть ли, по их мнению, связь между их успеваемостью и сном.
Поскольку они заполняют анкету онлайн, а не в аудитории, их ответы, как правило, правдивы и по большей части наводят на грустные размышления. Более 85 % студентов случалось не спать ночи напролет. Особенно тревожит тот факт, что треть из этих 85 % проводят ночи без сна периодически, только кто-то делает это раз в месяц, а кто-то – несколько раз в неделю. В течение семестра я возвращаюсь к результатам опроса и связываю привычки в области сна с изучаемой нами наукой. Таким образом я пытаюсь обратить внимание молодых людей на опасности для их физического и психического здоровья, которые возникают из-за недостатка сна, а также на то, какую угрозу для общества они несут в себе из-за этого.
Зубрежка перед экзаменами – самая распространенная причина, по которой мои студенты не спят по ночам. В 2006 году я решил провести МРТ-исследование, чтобы выяснить, как ночное бдение влияет на учебу и насколько оправдан такой метод заучивания. Мы собрали большую группу добровольцев и разделили ее на две части: одни спали нормально, вторым спать запретили. Все участники провели день как обычно, но вечером волонтеры из «спящей группы» вовремя отправились спать, а члены «группы депривации сна» вынужденно бодрствовали всю ночь под пристальным наблюдением сотрудников моей лаборатории. Утром следующего дня обе группы, как и полагается, бодрствовали. Около полудня мы предложили испытуемым запомнить некоторое количество фактов и с помощью МРТ-сканирования сняли показатели их мозговой активности. Затем мы протестировали обе группы, чтобы выяснить, насколько эффективным оказалось запоминание. Особенность заключалась в том, что тест проводился не сразу после заучивания, а спустя две ночи восстановительного сна. Мы пошли на это, чтобы убедиться, что ухудшения в группе, лишенной сна, не обусловлены сонливостью или невнимательностью, которые мешают студентам вспомнить то, что они, вполне возможно, прочно заучили. Таким образом, негативный эффект депривации сна присутствовал только при заучивании, но не во время вспоминания заученного.
Когда мы сравнили эффективность запоминания в двух группах, результат был ясен: студенты группы, лишенной сна, вызубрили на 40 % меньше фактов, чем те студенты, которые спали всю ночь. По аналогии это была успешная сдача экзамена с одной стороны и полный провал с другой!
Что в мозге происходило не так, из-за чего возникал этот дефицит? Мы сравнили образцы мозговой активности у двух групп во время заучивания и сфокусировались на том участке мозга, о котором мы говорили в главе 6, – на гиппокампе, «ящике для входящих писем», где собирается новая информация. Здоровая активность гиппокампа, активно реагирующего на обучение, отмечалась у тех участников, которые спали накануне ночью. Однако при взгляде на ту же структуру мозга участников, лишенных сна, мы не смогли выявить признаков значительной активности. Словно отсутствие сна заблокировало в их памяти «ящик для входящих писем» и поступающая корреспонденция не доставлялась, а возвращалась назад. Для этого даже не потребуется грубая сила бессонной ночи. Достаточно нарушить глубину медленного сна спящего редкими звуками, которые не разбудят его, но сделают сон поверхностным и серьезно осложнят запоминание.
Вы могли видеть фильм «Помни», главному герою которого после перенесенной травмы головы не удавалось ничего запомнить. Такое заболевание – глубокая амнезия – является следствием повреждения гиппокампа. Эта же структура в первую очередь подвержена негативному воздействию депривации сна, которая блокирует мнемонические возможности мозга.
Не могу передать вам, сколько студентов подходили ко мне после лекции, где я описывал эти явления, и говорили: «Мне хорошо знакомо это ощущение. Я смотрю в учебник, но ничего не могу понять. Возможно, на следующий день к экзамену в моей памяти всплывет какая-то информация, но через месяц я вряд ли хоть что-то вспомню».
Последнее замечание имеет научную основу. То немногое, что вы способны запомнить в условиях депривации сна, забывается гораздо быстрее. Воспоминания, формирующиеся без участия сна, очень скоро стираются со страниц памяти. Исследования, проведенные на крысах, показали, что у лишенных сна животных почти невозможно усилить синаптические связи между нейронами, которые обычно создают новую цепочку памяти. В связи с этим мозг не в состоянии запечатлеть продолжительно сохраняющиеся воспоминания в своей структуре. Причем такой эффект не зависит от того, насколько долго подопытные крысы обходились без сна – пару часов или целые сутки. Даже самая элементарная составляющая процесса запоминания – производство протеинов, формирующих блоки памяти в этих синапсах, – останавливается при нехватке сна.
Одна из последних работ в этой области выявила, что депривация сна влияет даже на ДНК и гены, отвечающие за запоминание, в клетках самого гиппокампа. Следовательно, недостаток сна – это глубоко проникающая разрушительная сила, которая ослабляет аппарат памяти вашего мозга и мешает создавать долгосрочные отпечатки памяти. Это похоже на строительство песчаного замка слишком близко к линии прилива – последствия предсказуемы и неизбежны.
Когда я работал в Гарварде, местная газета Crimson предложила мне написать мою первую публицистическую статью на тему обучения, памяти и нехватки сна. Впрочем, эта статья оказалась и последней, которую мне предложили написать.
В той статье я описал упомянутые выше исследования и опасность пандемии депривации сна, периодически охватывающей студенческое сообщество. Но вместо того чтобы критиковать студентов за столь неразумную практику, я во всем обвинил преподавателей, в том числе и себя. Я предположил, что если мы, как преподаватели, пытаемся чему-то научить своих студентов, то проводить экзамены в последние дни семестра как минимум неразумно. Такой график вынуждает студентов систематически недосыпать или не смыкать глаз в ночь перед экзаменом. Подобное положение оказывается в полном противоречии с целями взращивания молодых ученых умов. Я выступал за главенство логики, подкрепленной научными данными, и писал, что нам давно уже пора пересмотреть наши методы оценки, их ущерб для образовательного процесса и изменить тот нездоровый распорядок, к которому они принуждают студентов.
Сказать, что реакция преподавателей была ледяной, значит ничего не сказать. «Это выбор самих студентов», – писали мне в категоричных ответах на электронную почту. «Со стороны безответственных студентов это неумение организовать свою работу», – часто возражали мне преподаватели и администрация, пытающиеся уклониться от ответственности. Честно говоря, я никогда не думал, что одна публицистическая колонка может запустить механизм кардинальных перемен, касающихся экзаменационной оценки знаний в этом или любом другом высшем учебном заведении. О таких стоических заведениях говорят: «Теории, убеждения и практики умирают всего раз в поколение». Но обсуждение и борьба должны где-то начаться.
Вы можете спросить, не поменял ли я свою собственную схему образовательной практики и систему оценок. Поменял. Мой курс не заканчивается «финальными» экзаменами в конце семестра. Я просто делю свой курс на три части, чтобы студентам за один раз приходилось учить минимум лекционного материала. Более того, ни один из этих экзаменов не является обобщающим. Это проверенный метод в психологии памяти, описанный как объемное заучивание против раздробленного. Такую подачу материала можно сравнить с высокой кухней: лучше разделить образовательную еду на небольшие блюда с перерывами между ними для лучшего пищеварения, чем пытаться поглотить все информационные калории за один раз.
В главе 6 я говорил о том, какую роль играет сон после заучивания учебного материала в закреплении недавно полученной информации. Мой друг и давний соратник по Гарвардской медицинской школе доктор Роберт Стикголд провел интересное исследование с далеко идущими выводами. В его эксперименте участвовали 133 студента, которые должны были запомнить некоторое количество зрительных образов посредством повторения. Затем участников протестировали, чтобы выяснить, сколько они запомнили. Первую группу проверяли на следующий день после ночи полноценного сна. Вторую – через двое суток, соответственно, после двух ночей сна, а третью группу испытуемых – через три дня, с тремя ночами полноценного сна.
Как вы уже догадались, ночь сна закрепила и сохранила заученную информацию. Более того, чем больше участники эксперимента спали перед тестированием, тем лучше оказалась их память. У всех, кроме еще одной подгруппы участников. Как и добровольцы третьей группы, эти студенты заучивали задание в первый день и выучили его так же хорошо. Через трое суток их, как и третью группу, протестировали. Разница заключалась в том, что в первую ночь после выполнения задания этой группе не позволили спать. Вместо этого Стикголд не стал тестировать этих студентов на следующий же день, после бессонной ночи, но предоставил им две ночи восстановительного сна. По результатам теста эта группа не показала никакого укрепления памяти. Другими словами, если вы не спали в первую ночь после лекции, вы упускаете возможность закрепить полученную информацию, даже если потом с лихвой компенсируете недосып. В терминах памяти сон – это не банк. Вы не можете накопить долг, надеясь погасить его позже. Сон, укрепляющий память, действует по принципу «всё или ничего». Для нашего общества, которое не любит ждать и спешит в режиме 24/7, это довольно тревожное заключение. В общем, я чувствую, скоро у меня появится еще одна колонка…
Сон и болезнь Альцгеймера
Деменция и рак – самые страшные болезни, которых боятся во всех развитых странах мира. Обе в определенной степени связаны с влиянием недостатка сна на наш организм, и вторую из этих болезней мы подробно обсудим в следующей главе. Что касается первого заболевания, центр которого находится в мозге, нехватка сна быстро становится ключевым фактором вашего образа жизни, определяющим, разовьется ли лично у вас болезнь Альцгеймера.
Это состояние, первоначально определенное в 1901 году немецким врачом доктором Алоисом Альцгеймером, стало одним из самых серьезных медицинских и экономических вызовов XXI века. Более 40 миллионов человек страдают от этой истощающей болезни, и количество заболевших увеличивается по мере роста продолжительности жизни, а также, что важно, со снижением общего количества сна. В настоящее время от болезни Альцгеймера страдает каждый десятый взрослый старше шестидесяти пяти лет. Без ранней диагностики, правильной профилактики и качественного лечения количество больных будет только расти.
Сон дает нам определенную надежду на решающий прорыв по этим трем фронтам – диагностике, профилактике и лечению. Прежде чем обсуждать почему, позвольте мне сначала рассказать, как связаны нарушение сна и болезнь Альцгеймера.
Как мы узнали в главе 5, качество сна – особенно глубокого медленного сна – с возрастом ухудшается, что приводит к ослаблению памяти. Однако у пациента с болезнью Альцгеймера глубокий сон нарушен гораздо сильнее. Более показателен, возможно, тот факт, что нарушение сна предшествует началу болезни, позволяя предположить, что это предупредительный симптом расстройства и даже его катализатор. При установленном диагнозе тяжесть нарушений сна будет прогрессировать параллельно с усилением симптомов болезни, снова подтверждая связь между заболеванием и нарушением сна. Что еще хуже, более 60 % пациентов с болезнью Альцгеймера страдают как минимум от одного клинического нарушения сна. Самое распространенное среди них – это бессонница, что хорошо известно тем, кто ухаживает за своими близкими, страдающими этим заболеванием.
Но только относительно недавно связь между нарушенным сном и болезнью Альцгеймера стала восприниматься как нечто большее, чем ассоциация. Несмотря на то что многое еще предстоит выяснить, мы признаем, что нарушение сна и болезнь Альцгеймера взаимодействуют в некой самораскручивающейся негативной спирали, которая может инициировать или усугубить это болезненное состояние.
Болезнь Альцгеймера связана с накоплением токсической формы протеина, или бета-амилоида, который накапливается в мозге и образует липкие бляшки. Амилоидные бляшки ядовиты для нейронов, поскольку убивают окружающие клетки мозга. Однако удивительно то, что амилоидные бляшки воздействуют только на некоторые участки мозга, и причина этого пока остается неясной.
Больше всего меня удивила локализация амилоида при болезни Альцгеймера. На различных стадиях заболевания, и особенно активно – на поздних, это вещество накапливалось в средней части лобной доли мозга, которая, как вы помните, как раз и является основным генератором глубокого медленного сна у здоровых молодых людей. В то время мы знали, что болезнь Альцгеймера и нарушение сна связаны, но не понимали почему и не были уверены, что одно вызывает другое. Я задался вопросом, не в том ли причина такого ухудшения глубокого медленного сна, что болезнь Альцгеймера разрушает именно тот участок мозга, который генерирует эту фазу сна?
Чтобы проверить эту гипотезу, мы объединили наши усилия с доктором Калифорнийского университета в Беркли Уильямом Ягустом – признанным авторитетом в области болезни Альцгеймера. Несколько лет спустя мы нашли ответ, оценив сон множества пациентов с различной степенью концентрации амилоидных бляшек в мозге, количество которых мы определили с помощью специального типа ПЭТ-сканирования. Чем больше амилоидных отложений скопилось в средних участках лобной доли головного мозга, тем серьезнее оказалось нарушено качество глубокого сна у пожилых людей. И это была не элементарная потеря глубокого сна, обычное явление для людей пожилого возраста, – это было беспощадное уничтожение болезнью самых мощных мозговых волн медленного сна. Такое различие мне показалось чрезвычайно важным, поскольку оно означало, что нарушение сна, вызванное амилоидными бляшками, больше чем «обычное старение». Данное открытие дало нам уникальную возможность отказаться от восприятия ухудшения сна только лишь как характерного признака наступления старости.
Теперь мы пытаемся выяснить, возможно ли с помощью этого конкретного провала в активности спящих мозговых волн на самой ранней стадии определить людей, которые оказались в зоне риска развития болезни Альцгеймера. Если сон действительно окажется действенным средством диагностики – особенно учитывая его дешевизну, неинвазивность и легкодоступность исследования на больших группах людей, что выгодно отличает сон от дорогих МРТ- и ПЭТ-сканирований, – тогда становится возможным вмешательство в ход болезни на самых ранних стадиях.
Основываясь на этих результатах, наша недавняя работа добавила ключевой элемент в решение головоломки болезни Альцгеймера. Мы открыли новый путь, по которому амилоидные бляшки, вероятно, ухудшают память в поздние отрезки жизни, – то, что вначале отсутствовало в нашем понимании течения болезни Альцгеймера. Я упоминал, что токсичные скопления амилоидных бляшек концентрируются только в определенных участках мозга. Несмотря на то что для болезни Альцгеймера характерна потеря памяти, гиппокамп – ее основное хранилище – загадочным образом не подвергается воздействию бета-амилоида. Этот вопрос до недавнего времени ставил ученых в тупик: каким образом амилоид вызывает потерю памяти у пациентов с болезнью Альцгеймера, если сам не влияет на участки мозга, отвечающие за память? Мне кажется, дело в отсутствии промежуточного фактора, передающего влияние амилоида на память, которая концентрируется в другом участке мозга. Не было ли нарушение сна этим отсутствующим фактором?
Чтобы проверить эту теорию, мы отобрали пожилых пациентов с различными уровнями амилоида и вечером предложили им запомнить несколько новых фактов. Ночью мы записали показатели их сна, а утром проверили, насколько сон способствовал сохранению воспоминаний, и обнаружили цепную реакцию. У участников с самым высоким уровнем амилоидных отложений в лобных отделах мозга оказалась самая серьезная степень потери глубокого сна, и, как следствие, их мозг отказался усвоить новые воспоминания. Скорее произошло ночное забывание, а не запоминание. Таким образом, нарушение глубокого медленного сна стало тайным посредником в сделке между амилоидом и ухудшением памяти у пациентов с болезнью Альцгеймера. Тем самым отсутствующим звеном.
Однако эти результаты были только частью истории и, надо сказать, наименее важной частью. Наша работа показала, что амилоидные бляшки при болезни Альцгеймера могут быть связаны с потерей глубокого сна, но двусторонняя ли это связь? Прежде всего, может ли недостаток глубокого сна вызывать накопление амилоида в мозге? Если да, то недостаток сна в течение жизни индивида значительно повышает риск развития болезни Альцгеймера.
Примерно в то же самое время, когда мы проводили свое исследование, доктор Майкен Недергаард из Рочестерского университета сделала одно из самых впечатляющих за последние десятилетия открытий в области исследования сна. Работая с мышами, Недергаард обнаружила, что в мозге существует своего рода система очистки, называемая глимфатической системой. Ее название образовано по аналогии с лимфатической системой тела, но она состоит из клеток, которые называются глиальными (от греческого корня со значением «клей»).
Глиальные клетки распределяются по всему мозгу, располагаясь рядом с нейронами, которые генерируют мозговые электрические импульсы. Точно так же, как лимфатическая система выводит загрязняющие вещества из вашего тела, глимфатическая система собирает и удаляет опасные метаболические примеси, вырабатываемые в ходе напряженной работы, совершаемой нейронами вашего мозга, подобно тому, как действует команда поддержки профессионального спортсмена.
Несмотря на то что глимфатическая система – команда поддержки – достаточно активна в течение дня, Недергаард и ее коллеги обнаружили, что именно во время сна эта нейронная санитарная обработка действует с максимальной активностью. В соответствии с ритмом мозговых волн глубокого сна во время этой фазы происходит десяти-двадцатикратное увеличение выбросов из мозга. В этой ночной усиленной очистке глимфатическая система выполняет свою очищающую работу с помощью спинномозговой жидкости, омывающей мозг.
Кроме этого, Недергаард сделала еще одно поразительное открытие, которое объяснило, почему именно ночью спинномозговой поток так эффективно вымывает метаболический мусор. Во время медленного сна глиальные клетки мозга сжимались на 60 %, увеличивая пространство вокруг нейронов и позволяя спинномозговой жидкости мастерски вымывать метаболические отходы дневной активности нейронов. Представьте, как здания большого столичного города сжимаются ночью, предоставляя муниципальным службам легкий доступ к разбросанному на улицах мусору, а затем все углы и закоулки омывают мощной струей специального раствора. Благодаря такой глубокой очистке наш мозг каждое утро снова готов к работе.
Но, спросите вы, какое отношение все это имеет к болезни Альцгеймера? Один комочек токсичного мусора, ликвидированный глимфатической системой во время сна, – это скопление амилоидного протеина – ядовитого вещества, имеющего непосредственное отношение к развитию болезни Альцгеймера. Кроме того, во время очистки удаляются и другие опасные метаболические отходы, связанные с болезнью Альцгеймера, включая так называемый тау-белок и молекулы стресса, вырабатываемые нейронами в процессе потребления энергии и кислорода в течение дня. Если во время эксперимента лишить мышь медленного сна, сразу же начнется рост амилоидных отложений в мозге. У лишенной сна мыши росло количество ядовитого белка, имеющего отношение к болезни Альцгеймера, и других токсичных продуктов обмена веществ. Если говорить проще, бодрствование – это низкоуровневое повреждение мозга, тогда как сон – неврологическое оздоровление.
Данные, полученные Недергаард, дополнили наши результаты, ответив на вопросы, остававшиеся без ответа. Недостаточный сон и болезнь Альцгеймера замкнуты в порочном круге. Без достаточного сна амилоидные бляшки накапливаются в отделах мозга, где вырабатывается глубокий сон, а затем атакуют и разрушают их. Расстройство глубокого медленного сна, вызванное этим нападением, снижает возможности мозга по удалению амилоидных бляшек в ночное время, что приводит к еще большему отложению амилоида. Больше амилоида, меньше глубокого сна, меньше глубокого сна, больше амилоида и так далее и тому подобное.
Этот поток позволяет сделать логичный вывод: малое количество сна в течение взрослой жизни значительно увеличит риск развития болезни Альцгеймера. Именно это соотношение отмечается в различных эпидемиологических исследованиях, включая случаи, когда человек страдает от бессонницы и апноэ во сне[75]. Сделаем одно ненаучное отступление. Я всегда считал любопытным, что у Маргарет Тэтчер и Рональда Рейгана – двух глав государств, которые не раз и почти с гордостью публично заявляли о том, что спят не больше четырех-пяти часов в сутки, – развилась эта беспощадная болезнь. Нынешнему президенту США Дональду Трампу, который тоже кричит об этом на каждом углу, не мешало бы взять этот факт на заметку.
Основываясь на результатах этих исследований, можно сделать и более кардинальный обратный прогноз: повышая качество сна, мы можем снизить риск развития болезни Альцгеймера или по крайней мере отсрочить ее наступление. Предварительное подтверждение этого тезиса нашлось в результатах клинических исследований, в ходе которых у пациентов среднего и старшего возраста успешно лечили нарушения сна. Благодаря этому у них значительно снизился темп падения когнитивных способностей, а наступление болезни Альцгеймера было отсрочено на пять-десять лет[76].
Моя исследовательская группа сейчас пытается разработать ряд жизнеспособных методов искусственного увеличения фазы глубокого медленного сна, который мог бы в некоторой степени восстановить функции укрепления памяти, отсутствующей у пожилых людей с большой концентрацией амилоида в мозге. Если мы найдем достаточно рентабельный метод, который можно будет применять в массовом порядке, то моей целью станет профилактика. Сможем ли мы поддержать увядающий сон уязвимых членов общества за несколько десятилетий до критической точки развития болезни Альцгеймера, в середине их жизни, чтобы избежать риска деменции на ее исходе? Надо сказать, что это очень амбициозная задача, и некоторые сочтут такую научно-исследовательскую цель авантюрной. Но стоит вспомнить, что мы уже использовали такой концептуальный подход в медицине, когда прописывали статины людям сорока-пятидесяти лет из группы повышенного риска для предотвращения сердечно-сосудистого заболевания, чтобы не приходилось лечить их десятилетия спустя.
Недосып – это лишь один из нескольких факторов риска, связанных с болезнью Альцгеймера. Один лишь сон не станет волшебной пилюлей, которая уничтожит деменцию. Тем не менее важность полноценного сна на протяжении всей жизни становится признанным фактором снижения риска возникновения болезни Альцгеймера.