Иногда кажется, что в сутках крайне мало часов — в такие моменты хочется не спать и потратить время на что-то более полезное. Даже с точки зрения естественного отбора сон — не самый полезный процесс и только повышает шансы быть съеденным. Так почему мы не можем без него обойтись? Об этом рассказала научный журналист и популяризатор Ася Казанцева. 

Зачем нужно спать?
Если бы в процессе эволюции можно было избавиться от сна, это обязательно бы произошло. Однако в большинстве случаев чем развитее животное, тем больше времени ему нужно на сон. В то же время живущий в безопасном месте хищник (в частности, лев) способен позволить себе спать по 18 часов в сутки, а вот копытное и травоядное, не умеющее защищаться и прятаться, вынуждено тратить на это всего два часа, в основном стоя на ногах. Причем на 15 минут в день такому животному нужно погружаться в стадию быстрого сна ─ в идеале, рядом с бодрствующими коллегами.
 
На этот счет существует огромное количество разных гипотез, которые условно делятся на несколько групп. Прежде всего, представлены теории, связанные с образом жизни: похоже, в ходе эволюции сон изначально возник для того, чтобы экономить энергию. Дневному животному удобнее охотиться в светлое время суток, а так как ночью оно ничего не увидит и никого не поймает, в темноте может оказаться выгоднее тратить меньше энергии и не привлекать внимания хищников. 
 

В принципе, сон не так сильно экономит энергию по сравнению с состоянием, когда мы спокойно сидим ─ во время такого бодрствования тратится на 10 % больше энергии, но даже они играют важную роль.

Вторая группа ─ физиологические гипотезы, предполагающие, что сон необходим для поддержания здоровья и наведения порядка в теле. Возможно, организму действительно нужно время, чтобы отдохнуть и, не решая текущие задачи, заняться мелким «ремонтом». Кроме того, со сном тесно взаимосвязаны циклы работы некоторых гормонов: например, кортизол всегда повышается рано утром — независимо от того, бодрствует человек или нет. Гормон роста выделяется во время сна и нужен не только детям, но и взрослым — для синтеза ряда белков, заживления ран.
 
Еще одна группа причин — нейробиологические: раз мы спим мозгом, значит именно ему это и нужно. Обычно он «питается» глюкозой, которую приносит кровь, но поддерживающие клетки мозга могут хранить гликоген ─ более сложные углеводы. Видимо, сон помогает увеличить их запасы. Также есть версия, что этот процесс нужен для «вымывания» накопившегося «мусора» из нейронов — клеток, которые обрабатывают, хранят и передают информацию с помощью электрических и химических сигналов.
 
О запоминании во время сна
Существует гипотеза, что сон нужен для обработки и сортировки информации: какую сохранить в долговременную память, а какую забыть за ненадобностью. Дело в том, что любое обучение ─ анатомическое изменение мозга. Когнитивный психолог Дональд Хебб предположил: если нейроны одновременно работают над решением одной и той же задачи, то между ними образуются новые связи. Переход в долговременную память происходит, когда между вовлеченными в задания нейронами вырастают более прочные связи, и сигналу отныне проще дойти между двумя конкретными нейронами, потому что у него появилась проторенная дорога. Нам проще думать и делать именно так, как мы уже научились — ведь для этого уже сформированы определенные пути.
 
Также предполагается, что запоминание происходит намного эффективнее, когда мы спим. Возможно перед сном между корой и участком мозга под названием гиппокамп ведется своего рода «диалог»: гиппокамп записывает события в свою «память» и определяет, что из этого нужно перевести в долговременную. Об этом и идет его «разговор» с корой, которая отвечает волнами: они как бы заново прокручивают всё происходившее и решают, что из этого оставят в постоянное хранение.
 
О сне животных
Известно, что спят все млекопитающие, и, по всей видимости, все позвоночные. У беспозвоночных нет сна в нашем понимании из-за отсутствия мозга, но есть суточные циклы повышенной и пониженной активности. Спят даже обитающие в воде животные: так, дельфин является млекопитающим, которому нужно дышать воздухом. Поэтому в ходе эволюции у него выработался потрясающий механизм: сознательно спать каждым полушарием по очереди. В процессе дельфин может вести себя как ни в чем не бывало. Он бы рад спать двумя полушариями одновременно, но в таком случае задохнется и утонет.
 
Долгое время считалось, что акулы не спят вообще: им нужно постоянно плавать — тогда вода проникает в жабры и снабжает их кислородом. Однако в последние годы морские биологи обнаружили, что акулы находят на дне водоема пещеры с потоками воды, ложатся там и, по всей видимости, спят.
 
Фазы сна у человека
У человека сон делится на четкие стадии. Сначала наступает фаза медленного сна: замедляется частота сердечных сокращений и дыхание, понижается температура тела. Нам либо вообще ничего не снится, либо мы видим что-то медленное и скучное. После начинается стадия быстрого сна или БДГ-фаза (от БДГ — «быстрые движения глаз»). Во время нее начинаются интересные, четкие, сюжетные сны, но при этом парализуется скелетная мускулатура тела: чтобы, например, нечаянно не выпрыгнуть в окно, потому что приснилось событие, требующее активных действий. Единственная активность, которая может быть в этой стадии ─ эрекция. К сенсорным стимулам люди тоже глухи: сложно услышать будильник, разговоры и вообще всё, что происходит вокруг.
 
Во время сна циклы чередуются: в течение ночи, чтобы выспаться, у кого-то может быть четыре цикла, а у кого-то шесть. Каждый длится примерно полтора часа, но это зависит от индивидуальных особенностей и усталости в конкретный день. К утру количество быстрого сна увеличивается, и сам цикл становится дольше.
 
Медленный сон гораздо важнее для здоровья. Если не давать животному или человеку впадать в такую фазу, он умрет, а если лишить быстрой, то ничего серьезного не произойдет. Однако дети спят намного дольше, чем взрослые благодаря большему времени быстрого сна: новорожденный может делать это по двадцать часов в сутки, что очень важно для развития мозга. В частности, проводились эксперименты на крысятах, которым давали впасть в фазу медленного сна, а во время быстрой будили. Они выживали, вырастали, но вели себя немного странно: у них снизилась плотность серого вещества и изменилось поведение. Если нормальную крысу выпустить на освещенную площадку, она осторожничает и поначалу прижимается к стенкам, а вот недосыпавшая сразу выходит в центр, что можно трактовать как склонность к риску. Также у них снижено либидо.
 
Что будет, если не спать?
Ученые провели эксперимент с крысой, не давая ей спать, и в итоге она умерла — причем максимальный срок, который выдерживали такие испытуемые, составил месяц. Перед этим у неспавшего грызуна резко падала масса тела, повышалось потребление пищи и температура, нарушалась работа иммунной системы. Однако когда крысу вскрыли, стало трудно сказать, отчего она скончалась: инфекций не было, а вес и плотность нейронов снизились, но не настолько, чтобы это было несовместимо с жизнью.
 
Ученые наблюдали и за людьми — добровольцами либо теми, кто вынужден недосыпать из-за работы. Выяснилось, что недостаток сна негативно влияет на когнитивные функции, внимание, контроль и координацию движений, способность адекватно оценивать обстановку. Также повышается уровень стресса, из-за чего нарушается функционирование сердечно-сосудистой системы.
 
При недосыпе мыши худеют, а люди, наоборот, толстеют. С одной стороны, у человека нарушается когнитивный контроль, и он ест слишком много, чтобы в жизни было хоть что-то хорошее. С другой ─ меняется обмен веществ, снижается чувствительность клеток к инсулину, а это служит основополагающим фактом для диабета второго типа. По статистике, такое заболевание вкупе с ожирением чаще развивается у недосыпающих людей.
 
Кроме того, появляются разнообразные нарушения формирования иммунитета. Были эксперименты, когда людей вакцинировали против гриппа или гепатита А и сравнивали две группы: тех, кто высыпается и не высыпается после вакцинации. Оказалось, у последних намного медленнее и в меньшем количестве образовывались антитела. Также проводились исследования, связанные с наблюдением за образом жизни. Выяснилось, что если испытуемые сильно не высыпаются, вероятность подхватить простуду или грипп становится выше, так как иммунная система функционирует хуже. Также у невыспавшихся медленнее заживают раны.
 
Почему нам снятся постыдные сны?
Во время сна в мозге снижается активность дорсолатеральной префронтальной коры ─ это зона, которая отвечает за когнитивный контроль и силу воли. Она нужна для того, чтобы вести себя прилично, и удерживает нас от глубинных импульсов. Однако у спящих становятся активными центры эмоционального контроля, связанные с поведением, мотивацией. Получается, сны показывают, чего бы мы хотели, если бы у нас было меньше когнитивного контроля и больше эмоций ─ поэтому под утро бывают насыщенные сны, сомнительные с точки зрения общественной морали. Так что если вам снятся убийства других людей или эротические сюжеты — возможно, именно этого вам хочется на самом деле.
 
Алёна Литвиненко

Источники

И снится нам…
Наука в Сибири (sbras.info), 28/07/2017

Похожие новости

  • 15/10/2016

    Биологи и географы завершили исследования в природном парке вокруг Белокурихи

    ​Все материалы переданы для экологической экспертизы, которая увенчает подготовительные работы по его созданию. Полученное заключение отправится в Министерство природных ресурсов для дальнейшего согласования.
    533
  • 15/08/2017

    К чему ведет редактирование генома

    ​Недавно в журнале Nature была опубликована статья, рассказывающая об успешном исправлении мутации в ДНК человеческого зародыша при помощи геномного редактора CRISPR/Cas9. Возможность устранения ошибок в геноме ведет к абсолютно новой ситуации, которая разворачивается на наших глазах.
    153
  • 28/05/2016

    Эксперты утверждают, что Байкал не повторит судьбу Арала из-за ГЭС на Селенге

    ​Байкал не повторит судьбу Аральского моря - это невозможно при условии разумного регулирования его стока на иркутском побережье и действенных предложений для Монголии в сфере энергетики. Об этом  заявил директор Байкальского института природопользования (БИП) СО РАН Ендон Гармаев.
    808
  • 21/11/2016

    Виктор Тутельян: качественное питание без советских ГОСТов не обеспечить

    ​Интервью с научным руководителем ФГБУН «Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологии и безопасности пищи», академиком РАН, профессором, доктором медицинских наук Виктором Александровичем Тутельяном.
    735
  • 17/04/2017

    Иркутские ученые ждут решения властей

    Статс-секретарь минприроды отправил письмо в адрес Российской академии наук, а оттуда оно пошло по кругу, пока не дошло до Байкала - академику РАН М.А. Грачеву и д.г.-м.н. А.П. Федотову. Если текст этого официального письма перевести на понятный массовому читателю язык, то суть его вот в чем.
    304
  • 21/08/2017

    ВОЗ провела реформу в лечении антибиотиками

    Недавно ВОЗ провела серьёзную реформу в лечении антибиотиками. В чём суть новых изменений? Какие уроки из них должны вынести практические врачи? Новые рекомендации по антибиотикам включены в Примерный перечень основных лекарственных средств ВОЗ.
    60
  • 14/03/2016

    Американский клён может привести к экологической катастрофе на Алтае

    ​Руководитель «Геблеровского экологического общества» Алексей Грибков объявил о возможной экологической катастрофе в Алтайском крае из-за распространения в регионе американского (яснелистного) клёна. «В регионе складывается катастрофическая ситуация с американским клёном, который не даёт распространяться сосне.
    988
  • 17/10/2016

    Что даст алтайской науке новый центр агробиотехнологий?

    ​До конца 2016 года в крае должен появится новый "Федеральный алтайский научный центр агробиотехнологий".  Уже сейчас известно, что он объединит шесть научно-исследовательских институтов региона, которые, не потеряв своей самостоятельности, обретут общее административное подразделение.
    866
  • 30/08/2016

    Новосибирские учёные исследуют склонность людей к тревожности и депрессии

    ​Специалисты из лаборатории дифференциальной психофизиологии НИИ физиологии и фундаментальной медицины (НИИ ФФМ) и лаборатории биологических маркеров социального поведения человека НГУ провели исследование, направленное на выявление коррелятов депрессивной симптоматики и тревожного расстройства.
    782
  • 01/09/2016

    Новосибирскую область заселяют белогрудые ежи

    ​Жители Академгородка все чаще встречают ежей в окрестных лесах, а во дворах ежи приходят пить молоко и воровать кошачий корм из мисок для бездомных кошек (в природе ежи едят насекомых и мелких грызунов).
    701