Время имеет значение. Как циркадные ритмы управляют нашими сном, долголетием и счастьем

Глава 3. Часы силы

Джефф Уилкокс заснул за обеденным столом. Он засыпал во время встреч с боссом и сидя в первом ряду на концертах или в кино. Его даже застукали храпящим на аншлаговом показе фильма «Ведьма из Блэр: Курсовая с того света» (1999). «Не спрашивайте меня, почему все остальные кричали, – сказал он мне. – Я считаю, что это невежливо – не давать мне спать».

Для Уилкокса, пенсионера и бывшего предпринимателя в сфере строительства и недвижимости, проживающего в Окленде, Калифорния, оставаться бодрым после 19:30 стало большой проблемой. «Как будто кто-то вытаскивает из меня шнур питания»,– объясняет он. Для него столь же сложно и уснуть после 4:00 утра. Так продолжалось десятилетиями. Но однажды утром в 2019 году он наткнулся на статью в The New York Times о редкой особенности, называемой семейным синдромом преждевременной фазы сна, или FASP. В статье упоминался врач из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, который изучал генетические мутации, влияющие на ритм циркадных часов человека. Этот врач, Луис Птачек, обнаружил мутацию, ускоряющую биологические часы: их цикл становится значительно короче 24 часов, и человек начинает засыпать и просыпаться раньше обычного. Описание подходило. Уилкокс позвонил Птачеку и поделился своей историей.

Птачек спросил Уилкокса, стал ли его необычный режим сна проблемой. «Не совсем». В старшей школе Уилкокс отлично использовал свою аномальную утреннюю активность, устраивая тренировки перед первым уроком. В колледже выбирал ранние занятия. И хотя его друзья никогда не понимали, почему он не ходит на вечеринки, зато он никогда не попадал в неприятности. Когда Уилкокс стал предпринимателем, он продолжал пользоваться преимуществами своих ранних подъемов. Он считал, что многого достиг именно благодаря своим ранним и спокойным утрам. Проблемы начались, когда он встретил свою будущую жену, которая была совой. Вначале Уилкокс успешно скрывал от нее свою особенность. Он дремал перед свиданиями и хлопал себя по щекам, чтобы не заснуть за рулем по дороге домой. Но вечно так продолжаться не могло. Сегодня он и его жена живут каждый по своему графику. Она часто ложится спать около 2:00 ночи. «Когда ей пора спать, – говорит Уилкокс, – я встаю и начинаю свой день». Они шутят, что им не нужна двуспальная кровать – им хватит и односпальной.

FASP страдает примерно один из трехсот человек. Однако еще больше людей сталкиваются с другими вариантами синдрома ранней фазы сна. У всех этих людей фаза сна наступает значительно раньше обычного в пределах суточного цикла.

Птачек узнал о существовании FASP в конце 1990-х годов, когда коллега познакомил его с женщиной из Юты, у которой был необычный режим сна. Бетси Томас ложилась спать около 17:00 и вставала около 2:00 ночи. В отличие от Уилкокса, ей было трудно жить в таком режиме, хотя она ценила тишину в супермаркете во время своих поездок за покупками в 4:00 утра. Другие члены ее семьи, включая дочь и внучку, имели ту же особенность. Однако врачи не воспринимали эти особенности всерьез. Наконец, Томас привлекла внимание нескольких очень заинтересованных экспертов. Она согласилась на эксперимент, гораздо более интенсивный, чем мой – более двадцати дней в одиночестве без доступа к окнам или часам. На основании этих данных Птачек и его коллеги пришли к выводу, что внутренний день Томас длился 23,3 часа, это почти на час меньше, чем у среднего человека.

Последующие тесты ДНК членов семьи позволили команде выявить первый известный человеческий ген, изменяющий скорость циркадных ритмов. Мутация в этом гене, регулирующем биологические часы, per2, с тех пор считается причиной случаев FASP в нескольких семьях.

Мутация per2 у людей соответствует per, мутации коротких часов в гене мухи. Другой ген, per3, и фермент, регулирующий белки, кодируемые per, также участвуют в установлении диапазона работы внутренних часов, от крайних жаворонков до крайних сов. В ходе эволюции люди и другие млекопитающие «разнообразили единственный ген per мухи до трех», рассказала мне Кэрри Парч.

Птачек предположил, что FASP долго оставался незамеченным просто потому, что люди с этим заболеванием, по его словам, «не падают замертво». Я пришла к выводу, что характерной чертой циркадных расстройств и нарушений является то, что они обычно протекают тихо и незаметно, но могут оказать глубокое влияние на жизнь людей. К исследованию Птачека вскоре присоединилась специалист по человеческой генетике Фу Инхуэй. Они связали FASP с несколькими генетическими мутациями и рассчитывают далеко продвинуться в своих исследованиях. Учитывая, как много генов задействовано прямо или косвенно в правильной работе организма, возникает большая вероятность различных ошибок.

Новые открытия разгадывают взаимосвязь ритмов биологических часов с настроением, метаболизмом и заболеваниями. Но наиболее широко известным проявлением ритма циркадной системы остается сон.

Сон имеет основополагающее значение для жизни. Большинство живых существ спят, хотя у некоторых это не так легко заметить. Например, акулы спят с широко открытыми глазами. Некоторые птицы спят во время полета. Арктические олени могут спать, пережевывая жвачку. А гнездящиеся антарктические пингвины в течение дня тысячи раз впадают в микросон на несколько секунд, накапливая таким образом почти одиннадцать часов сна.

У разных животных потребность в количестве сна отличается. Африканскому слону или морскому слону хватает всего 2 часов сна в сутки, а маленькой бурой летучей мыши или коале необходимо до 20 часов отдыха. В среднем взрослому человеку нужно от 7 до 9 часов сна. Однако количество – это еще не все. Когда именно мы спим, не менее важно, чем длительность сна.

Продолжительность и время сна контролируются двумя сложными, помогающими друг другу процессами: гомеостатом сна и циркадным ритмом. Представьте, что вы не спали всю ночь, чтобы закончить курсовую работу, например, по «Заводному апельсину»[13]. Вы провели ночь на ногах, когда эти два процесса пытались заставить вас уснуть. Они повысили уровень мелатонина, замедлили сердечный ритм, понизили температуру тела и вызвали у вас сонливость. Но вы сопротивлялись. Возможно, даже почувствовали прилив сил на рассвете. Наконец, в 9:00 утра вы сдаете работу и мчитесь в постель. Вы измотаны и готовы наверстать упущенные часы сна. Но молекулярная динамика, происходящая внутри организма, не даст вам легко заснуть.

Гомеостат сна регулирует давление сна – то, насколько вы чувствуете сонливость. Он осуществляет свое снотворное действие с помощью молекулы под названием аденозин. Она накапливается в кровотоке, когда вы бодрствуете, и распадается, когда спите. По мере накопления аденозин связывается со специальными рецепторами в мозге, он замедляет его работу. Получается, после бессонной ночи аденозина более чем достаточно, чтобы заполнить эти рецепторы и вызвать сон. Но в 9:00 утра ваши циркадные часы будут посылать вашему организму приказ оставаться бодрым. Они заставят организм вырабатывать кортизол, который бодрит, и прекратят выработку мелатонина, вызывающего сон. Даже если вы сможете преодолеть сопротивление циркадной системы и погрузиться в сон, не стоит ожидать качественного отдыха. Возможно, вы даже не погрузитесь в фазу быстрого сна, чтобы увидеть тревожные сны, вдохновленные этой книгой. Все дело во времени.

Птачек и Инхуэй подчеркнули, что можно улучшить свое самочувствие и снизить риск развития деменции и других хронических заболеваний или значительно отсрочить их появление, если улучшить свой сон.

Средний американец спит менее 7 часов в сутки, что примерно на час меньше, чем спали их дедушки и прадедушки в 1940-х годах. Некоторые из нас с трудом засыпают, другие просыпаются ночью и не могут уснуть. Далеко не у всех есть такая роскошь, как возможность провести в постели более 10 часов, чтобы хорошо выспаться.

Масштаб последствий этого явления весьма обширен. Ежегодно в США недосыпание обходится экономике в 411 миллиардов долларов. Эти потери распределяются неравномерно. Исследования показывают, что взрослые чернокожие люди спят хуже и меньше, чем взрослые белокожие люди. В двух самых бедных городах США – Детройте и Бирмингеме – почти половина всех взрослых спит слишком мало. Подобно продовольственным пустыням, где трудно найти здоровые калории, теперь есть пустыни сна, места, где сложно обеспечить достаточную продолжительность и качество сна. Причины этого обычно находятся вне контроля жителей: шум, световое загрязнение, отсутствие кондиционеров, нерегулярный график работы и чувство небезопасности из-за высокого уровня преступности. Кроме этого, исследования показывают, что обструктивное апноэ сна[14] – распространенное нарушение, непропорционально затрагивающее чернокожих мужчин и женщин, – способно влиять на гены биологических часов и нарушать циркадные ритмы.

Ученые рекомендуют учитывать ритмы своего организма и максимально адаптировать режим сна ко времени естественной сонливости. Семь часов сна в нужное время будут полезнее для здоровья, чем восемь часов в неподходящее время, да и не всем необходим именно восьмичасовой сон. Кроме того, люди не всегда ограничивали свой сон одним длинным периодом. По данным историков, в средние века многие люди делили ночь на «первый сон» и «второй сон». Промежуток между ними использовался для домашних дел, общения и продолжения рода. Но, по результатам исследований, более качественным будет один длинный сон, возможно, с коротким дополнительным отдыхом – или сиестой – в середине дня.

Чтобы определить оптимальное время и продолжительность своего сна, попробуйте внимательно прислушиваться к естественным потребностям организма во время отпуска или выходных дней. Когда вы ложитесь спать? Когда просыпаетесь без будильника? Имея эту информацию, пересмотрите свой рабочий график: насколько гибким он может быть, чтобы соответствовать этим часам 7 дней в неделю? Проведя такую оценку самостоятельно и дополнив ее более чем годовыми данными с устройств для отслеживания сна, я поняла, что мне необходимо почти 9 часов на ночной сон, хотя 7,5 часов, которые я спала в течение этого периода, были для меня вполне достаточными. Я могла просыпаться без будильника и чувствовать себя бодро. Но конкретные часы, подходящие для отдыха, могут меняться в зависимости от сезона. Например, в январе, когда я проводила анализ, моим идеальным временем отхода ко сну и пробуждения были 23:00 и 8:00 соответственно. По мере того, как укреплялся мой циркадный ритм в течение следующего года, я начала сокращать это окно. Так получилось вернуть себе несколько потраченных впустую, мучительных минут, которые я проводила, лежа без сна.

Циркадная система каждого человека имеет уникальную ритмичность и синхронизацию с 24-часовым земным днем. Она также зависит от длины внутреннего цикла и от того, насколько сильно внутренние часы реагируют на внешние сигналы, такие как свет и темнота. Эта склонность распределять сон, бодрствование и другие виды поведения в более ранние или поздние часы называется хронотипом человека.

Когда восходит солнце, вы вскакиваете с постели? Или вы уже усердно работаете или играете? А когда наступает 23:00, ваше тело готовится ко сну или набирает обороты, чтобы проработать еще час или два – или даже больше?

Хронотипы у нас очень разные, как и, например, размеры ног. Однако категорий хронотипов выделяют меньше, чем размеров обуви. Чаще всего мы слышим только о двух: «жаворонках» и «совах». Тиль Реннеберг, консультант по хронобиологии и почетный профессор Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана, добавил третью общую категорию – «голуби»[15]. Она подходит примерно для 3 из 4 человек, чей внутренний ритм находится посередине. «Их много. Но я не хотел называть их голубями»[16], – сказал он мне.

Расширяющийся набор инструментов позволил нам читать стрелки наших внутренних часов и приблизительно определять наш хронотип. Золотой стандарт измерения циркадного ритма – начало выработки мелатонина при слабом освещении, или DLMO. Серия проб крови, мочи или слюны, взятых перед сном и при слабом освещении, показывает, что естественное увеличение выработки мелатонина происходит обычно за 2 или 3 часа до привычного времени отхода ко сну. Этот процесс контролируется СХЯ и отражает циркадную фазу сна.

В начале 2000-х годов Реннеберг стал соавтором Мюнхенского опросника хронотипов, который представлял собой более простой, но менее точный способ определения хронотипа человека. Реннеберг пошел дальше, чем просто добавил горлиц, чтобы разделить людей на семь категорий, от крайне раннего хронотипа до крайне позднего. Он признал, что даже семи категорий недостаточно.

Весь спектр хронотипов в промышленно развитом мире можно представить в виде кривой в форме колокола с небольшим отклонением вправо. Экстремальных ранних типов, таких как Уилкокс, меньше, чем экстремальных поздних. Большинство из нас находится где-то посередине.

Возможно, именно эволюция благоприятствовала такому разнообразию. Шансы на выживание для всех повышаются, когда хотя бы кто-то постоянно бодрствует, чтобы следить за вторжением врага или появлением гризли. Исследователи обнаружили, что члены одного из последних племен, – хадза в Танзании, живущих без искусственного освещения и климат-контроля, – спали одновременно всего по 18 минут в день.

Вы можете оценить свой хронотип, определив среднюю точку сна, что было основной частью мюнхенского опросника. Как и раньше, подумайте о том, как вы спите в выходные дни. Допустим, во время фантастического трехнедельного отпуска на Бали вы засыпаете около 22:30 и просыпаетесь в 6:30. Ваша средняя точка будет 2:30, что означает, вы – жаворонок.

Реннеберг рассчитал хронотипы сотен тысяч людей и зафиксировал их на колоколообразной кривой, которая простирается от средней точки сна около полуночи для крайних жаворонков до 9:30 утра для сов. Моя средняя точка – 3:30 утра, плюс-минус, в зависимости от сезона. Это ставит меня в середину кривой и определяет как горлицу. Спасибо, что не назвал меня голубем, Реннеберг. Хотя, когда мы с Реннебергом обсуждали мой хронотип, он назвал меня «самым скучным промежуточным типом, который только можно представить». Но я отвлеклась.

Итак, что же поместило меня в середину кривой? Это гены, унаследованные от родителей, окружающая среда или привычки? Предрасположенность к утреннему или вечернему типу сохраняется на протяжении всей нашей жизни, объясняет Реннеберг. Эта внутренняя склонность не изменится «с помощью дисциплины или силы воли, как многие пытаются утверждать. Это в высшей степени биологическая особенность»,– говорит он. Если вы жаворонок, то можете поблагодарить своих неандертальских предков. Одно исследование выяснило, что, когда Homo sapiens мигрировали из Африки на север в Евразию, они смешались с местным населением неандертальцев, которые уже адаптировались к сезонным колебаниям светового дня в более высоких широтах. Это межвидовое смешение, по-видимому, привело к передаче генов неандертальцев, которые ускорили циркадные ритмы Homo sapiens, а также повысили чувствительность внутренних часов к стимулам перенастройки. Изменения во внутренних часах, вероятно, помогли новоприбывшим синхронизироваться с более ранним восходом солнца в северном лете. Еще одно исследование, подтверждающее биологическую основу хронотипов, показало, что циркадные ритмы близнецов максимально совпадают в раннем и позднем возрасте, когда решения о времени отхода ко сну и пробуждении в меньшей степени зависят от внешних факторов, таких как работа или уход за ребенком.

Однако, как мы уже намекнули, ваш хронотип не полностью определяется генетикой. Ваша среда и поведение также играют значительную роль. Воздействие циклов света и темноты может сдвигать биологические часы, приводя их в соответствие с земным днем. Но наш современный мир с темными днями и яркими ночами ослабил контраст и усилил нашу изменчивость. Это искусственно сдвинуло и растянуло колоколообразную кривую. Дни крайних жаворонков и сов без искусственного освещения отличаются всего на несколько часов, в урбанизированных регионах эта разница – 12 часов.

Современная кривая хронотипа сместилась и непропорционально вытянулась в одном направлении: в сторону сов. Один и тот же человек с одинаковой генетикой сегодня склонен ложиться спать позже, чем это было бы во времена наших предков. Исключение составляют очень ранние жаворонки. Они в условиях современной жизни со слабым различием между днем и ночью могут ложиться спать еще раньше. В доиндустриальную эпоху середина ночи приходилась на полночь; сегодня в городских районах середина находится около 4:00 утра. Полночь больше не полночь. Это объясняет, почему я могу ложиться спать ближе к полуночи и проводить в бункере более «длинные» сутки, но все равно оставаться в середине кривой.

Другие тесты помогли мне еще лучше разобраться в работе моих биологических часов. После того как я не спала до поздней ночи, плевала в пробирки для определения DLMO, вырывала волосы с головы и отправляла их в Германию для анализа фаз генной активности в фолликулах, а также носила сложные часы, одолженные мне Реннебергом, которые отслеживали мою активность, сон и воздействие света в течение примерно месяца, пазл начал складываться. Все вместе привело меня к выводу, что, хотя в бункере мои «сутки» длились больше 24 часов, моя естественная чувствительность к свету, делает меня «скучным» хронотипом – в условиях контрастов ярких дней и темных ночей на поверхности. Мои неандертальские кузены, возможно, тоже заслуживают некоторой признательности.

Без регулярных синхронизирующих сигналов от солнца внутренние часы любого человека постепенно отстают в той или иной степени. Наше поведение может усугубить это явление.

Кроме замедления работы часов, из-за слабого освещения в течение дня воздействие света в определенные промежутки времени также может сдвигать стрелки часов. Некоторые эксперты называют это «эффектом Netflix»[17].

Представьте, ваш циркадный ритм готов длиться немного дольше, чем 24 часа, как это естественно происходит у большинства, когда они изолированы от сигналов времени суток. Это означает, что вы естественно хотите каждый вечер ложиться спать немного позже. А если вы ложитесь спать поздно, смотря Netflix, переписываясь с друзьями или читая книгу, то подвергаете себя воздействию искусственного света до позднего вечера. Это сбивает ваш СХЯ и затрудняет засыпание. Чем позже вы засыпаете, тем выше вероятность, что вы проспите и пропустите рассвет, сигнализирующий о пробуждении, это еще больше запутает ваш СХЯ и усложнит засыпание, но облегчит просмотр Netflix до поздней ночи. Но для некоторых эффект Netflix может оказаться полезным инструментом. Уилкокс рассказал мне, что его биологические часы легче взломать летом, нежели зимой. Он часто выводит своих собак на вечернюю прогулку, пока еще светло, что помогает отложить время отхода ко сну примерно на час – и немного синхронизироваться с женой. Свет в конце дня может помочь пожилым людям, которым сложно бодрствовать по вечерам.

Дело в том, что обычно есть некоторая свобода маневра в обе стороны. Просыпаясь раньше и получая больше утреннего света, можно сдвинуть свою циркадную систему вперед и засыпать раньше на следующую ночь – эффект, обратный эффекту Netflix. Как показали исследования в глубинке Колорадо, всего несколько дней кемпинга без фонариков и другой электроники могут перенастроить биологические часы и заметно сократить разницу между совами и жаворонками. Во время зимней поездки участники кемпинга начали увеличивать выработку мелатонина в среднем на два с половиной часа раньше, чем до того. Исследователи объяснили это отсутствием электрического света и солнцем. В среднем участники кемпинга находились на свету в течение дня примерно в 14 раз больше, чем в обычный зимний будний день дома.

В отличие от слабого искусственного света в помещениях, которое неестественно усиливает наши биологические различия, «очень-очень сильный сигнал» естественного яркого дня и темной ночи, который испытывали наши предки-охотники-собиратели и мы во время кемпинга, «в основном уменьшает эти индивидуальные различия». Так считает Кеннет Райт, ученый по циркадным ритмам из Университета Колорадо в Боулдере и автор исследований по кемпингу. К сожалению, ставить палатку каждую ночь для большинства современных людей непрактично.

Биологические часы и хронотипы непостоянные. Ваш хронотип летом, скорее всего, будет более ранним, чем зимой, а также будет меняться на протяжении всей жизни. Маленькие дети, как правило, ложатся спать рано и встают рано. В подростковом возрасте время сна может сдвигаться на несколько часов позже. У взрослых время отхода ко сну и пробуждение немного уравновешиваются, а в пожилом возрасте снова становятся ранними. Отсюда и появляются «специальные предложения для ранних пташек», которые так любят пожилые люди.

В пожилом возрасте пики ритмов сна, температуры, кортизола и мелатонина смещаются на более раннее время, но не всегда с одинаковой скоростью, что вызывает возрастную десинхронизацию. Амплитуды активности, сна и ритмов также сглаживаются, а границы между днем и ночью стираются. Сравните маленького ребенка, который весь день бодрствует, а потом крепко спит всю ночь, и дедушку, который сидит в кресле, то засыпая, то просыпаясь в течение дня, а потом с трудом засыпает и плохо спит всю ночь.

Реннеберг подчеркнул, что с возрастом меняется не только хронотип, влияние гомеостата сна также может усилиться. «Когда ты молод, гомеостат говорит: „Я хочу спать“. А часы отвечают: „Заткнись, я не буду спать“, – сказал он мне. – По мере возраста гомеостат становится доминирующим».