Когда-нибудь задумывались, что происходит в мозгу, когда вы не спите два дня подряд? Что ж, недавно мы это выяснили.
Колонка написана в соавторстве с Пьером Макетом из Льежского университета
То, насколько сильно вас клонит в сон, насколько хорошо вы умножаете, вычитаете, концентрируете внимание и выполняете рабочие задания, зависит от того, сколько времени вы уже на ногах и какое сейчас время суток. Если же вы бодрствуете два дня подряд (день, ночь и еще один день), нормальная производительность будет только первые 16 часов.
Потом наступает «биологическое ночное время», сопровождающееся ростом уровня гормона мелатонина. Производительность резко ухудшается и достигает своего минимума в районе 6-8 часов утра следующего дня. После этого производительность может немного улучшиться, но не достичь уровня предыдущего дня. К норме она вернется только после хорошего ночного сна.
Таким образом, временная шкала производительности меняется не линейно (в зависимости от того, как долго не спите), она модулируется временем суток. Теперь мы знаем, что симптомы недосыпания вызывает не «время суток», а «внутреннее, биологическое время суток».
На поведенческом уровне работа мозга будет зависеть от комбинированного эффекта циркадной ритмичности (ритма дня и ночи) и гомеостаза сна (давления ко сну, которое накапливается во время бодрствования и рассеивается во время сна.)
Ритм дня и ночи
Циркадная ритмичность проявляется и в поведении, и в физиологии человека. Генерируется она биологическими часами, практически в каждой клетке мозга и тела.
В течение биологического дня внутренние часы генерируют сигнал бодрствования, который со временем становится сильнее и достигает своего максимума вечером. Это может показаться парадоксальным, но сигнал должен усиливаться на протяжении дня, поскольку тяга ко сну тоже усиливается - нужно что-то, что не даст нам уснуть.
В течение биологического дня внутренние часы генерируют сигнал бодрствования, который со временем становится сильнее и достигает своего максимума вечером
Но по мере того, как наступает биологическая ночь, сигнал бодрствования рассеивается и превращается в сигнал, стимулирующий сон. Он достигает своего пика к 6-8 часам утра. Опять же, это может показаться парадоксальным, но в нормальных условиях, когда человек спит по ночам, усиление сигнала, стимулирующего сон, к 6-8 утра позволяет ему хорошо спать даже после того, как сонливость рассеивается.
Но если мы не спим всю ночь, начинаются проблемы. Ночью охраняется сильно давление ко сну, даже усиливается. Циркадный сигнал больше не противостоит этому давлению, и мы силой заставляем себя не спать. Наступает новый день, биологические часы все также тикают (независимо от того, спали мы ночью или нет) и посылают организму сигнал бодрствования. На какое-то время становится легче.
Что происходит в мозгу?
Это все понятно и логично, и заметно по нашему поведению. Но как комбинированное воздействие циркадного ритма и гомеостаза сна влияет на мозг? Мы провели соответствующее исследование. Команда ученых Льежского и Сюррейского университетов просканировали мозг 33 человек (которые не спали два дня, а потом прошли полный период восстановления сна) при помощи функциональной магнитно-резонансной томографии, которая дала нам подробную картину уровней активности нейронов во всем мозге.
Активность в нескольких областях мозга, в частности, в подкорковых областях (таких как таламус и главный центр для передачи информации в кору), соответствовала 24-часовому циркадному ритму, расписание которой, как ни странно, варьировалось в разных областях мозга. Другие области головного мозга, в частности лобные области головного мозга, показали снижение активности во время бодрствования и возвращение к прежнему уровню после восстановительного сна. Некоторые области мозга отображали картину, которая представляла собой смесь ритмичности и снижения активности, связанного с бодрствованием. (…)
Таким образом, мы обнаружили, что различные области мозга по-разному реагируют на потерю сна и циркадный ритм. Это показывает, насколько сложны механизмы реагирования мозга на недосыпание. (…)
Да, ваш мозг ночью работает иначе, чем днем. Возможно, люди пересмотрят свой подход к работе. Если вы работаете допоздна, возможно, лучше остановиться, поспать и начать утром заново.
