Мозг невыспавшийся. Как недостаток сна влияет на нашу жизнь

Депривация сна в обычной жизни – это распространенное нарушение, от которого страдают многие современные люди. Депривация сна влияет на познавательные способности, двигательную активность и настроение. Дефицит производительности в дневное время из-за депривации ночного сна наблюдается повсеместно и это приводит к значительным социальным, финансовым и человеческим проблемам. Представители многих профессий, включая сотрудников здравоохранения, регулярно работающие в ночные смены, часто бросают вызов своим когнитивным способностям.

Существует два типа депривации сна: частичная и полная. Частичная депривация сна определяется как «ночь сокращенного или прерывистого сна». Полное лишение сна (тотальная депривация сна) возникает, когда человек совсем не спит в течение обычного цикла сна/бодрствования. Например, пропущена одна или несколько ночей сна.

Полная и частичная депривация сна

Большинство теорий сна созданы благодаря наблюдению за процессами, которые происходят во сне, а также с помощью изучения влияния депривации сна на состояние бодрствования после ограничений. Так, например, было показано, что если грызунов полностью лишить сна на нескольких дней, это вызывает изъязвление кожи, потерю веса, сепсис и, в конечном итоге, смерть экспериментальных животных. Первые исследования полной депривации сна были опубликованы в начале девятнадцатого века, они проводились на собаках и было показано, что без сна животные погибают в течение 7-14 дней, а состояние без сна приводит к тяжелому психическому истощению и дегенерации мозга. Чтобы предотвратить такой трагичный результат исследования, депривацию сна в экспериментах можно применять частично (несколько часов ограничений сна регулярно), что называют хронической частичной депривацией сна. Она также применяется для изучения функций сна у человека.

В последнее время активно применяются в исследованиях протоколы хронической депривации сна человека, и они показывают, что повторяющееся ограничение сна (например сон по 4 часа в сутки в течение 5 дней) может оказывать вредное воздействие не только на дневную бодрость, но и на познавательные (когнитивные) способности. Что очень важно понимать, потому что в повседневной жизни хроническая депривация сна становится обычным явлением и затрагивает миллионы людей, особенно представителей определенных профессий, например, медицины.

Негативное влияние депривации сна на качество ухода за пациентами было хорошо изучено при участии медицинского персонала. Например, при обучении в ординатуре интерны, работающие по графику с ночными сменами, допустили на 36% больше серьезных медицинских ошибок, чем стажеры, график которых включал больше сна. Цай с соавторами обнаружили, что одна ночь тотальной депривации сна увеличила ошибки действий по обнаружению и исправлению уже совершенных ошибок, а также подчеркнули невозможность избежать повторных ошибок после ошибочных ответов. Возникает порочный круг между ухудшением производительности и ухудшение механизмов исправления ошибок, что неизбежно приводит к совершению еще большего количества последовательных ошибок.

Были проведены исследования по распространенности депривации сна и среди военнослужащих. Снижение работоспособности военнослужащих, лишенных сна, является значительным. Одна ночь депривации сна имеет тенденцию снижать когнитивные способности на 30–40%, тогда как две ночи депривации сна могут привести к снижению уже от 60% до 70% производительности.

Депривация отдельных фаз сна

Для того, чтобы понимать значение каждой фазы сна, депривация может применяться выборочно к определенным периодам сна. Например, проводятся эксперименты с ограничением только быстрого или только медленного сна.

Благодаря таким методам было установлено, что фазы быстрого сна повышает возбудимость центральной нервной системы и усиливает мотивационное поведение, но не оказывает влияния на обучение. Считается, что у людей депривация быстрого сна не вредна, а также может применяться в лечении депрессии. Есть исследования, которые показали, что при эндогенной депрессии состояние пациентов улучшается после избирательной депривации фазы быстрого сна. В пользу этого явления также свидетельствует факт, что некоторые антидепрессанты, лишающие быстрого сна, также показывают свою эффективность. Избирательная депривация быстрого сна облегчает симптомы депрессии, а антидепрессанты, которые уменьшают или устраняют быстрый сон, улучшают настроение.

О связи депрессии и фазы быстрого сна свидетельствуют также и исследования на животных, в которых показано, что поражения префронтальной коры головного мозга вызывают и депрессивное поведение и изменения в фазе быстрого сна одновременно.

Тем не менее, в обыденной жизни, врачи не видят угроз здоровью в депривации фазы быстрого сна. Например, известен медицинский случай, в котором сообщается о том, что человек, перенес поражение ствола мозга в 20 лет, но, к счастью, выздоровел. При его повторном обследовании в 33 года было обнаружено, что он полностью лишен быстрого сна. Тем временем этот человек закончил юридическую школу и стал успешным адвокатом и вел вполне обычный образ жизни. Это наводит на мысль о том, что даже полная потеря фазы быстрого сна на несколько лет может оказать минимальное влияние на нормальную работу мозга не мешает обыденной деятельности.

Восстановительный сон после депривации

Какой бы длительной ни была депривация сна, организму требуется восстановительный сон. В обычной жизни это может быть возможность отоспаться в выходные. Сон, который следует за периодом предварительной депривации называется восстановительным. В настоящее время хорошо известно, что такой сон несколько отличается от обычного регулярного сна. Во время восстановительного сна наблюдается так называемый ребаунд эффект – он выражается в увеличении медленноволнового сна, также во время такого сна уменьшается количество пробуждений и снижается продолжительность фазы быстрого сна. Проведено интересное исследование, которое показало, что после восстановительного сна вспоминается гораздо меньше сновидений, чем обычно.

Например, изучалось влияние лишения сна в течение одной ночи на то, как вспоминаются сновидения при утреннем пробуждении после восстановительного сна. И было обнаружено почти полное отсутствие воспоминаний о сновидениях, причем снижение таких воспоминаний о сновидениях составило примерно 75% по отношению к обычному регулярному сну.

Резкое ухудшение запоминания сновидений после ночи восстановительного сна связано с большим увеличением количества медленноволнового сна и более короткой продолжительностью быстрого сна.

Предполагается, что запоминание сновидений во время восстановительной ночи нарушается, и это связано с тем, что:

1) во время ночи восстановительного сна наблюдается меньше спонтанных пробуждений и это уменьшает эффективность памяти для извлечения утренних сновидений.

2) психические переживания, проработанные во время более длительного медленноволнового сна, чем в другие ночи, были менее похожими на сновидения и, таким образом, менее доступными при утреннем воспоминании, чем те, которые развивались ночью с более высокой долей быстрого сна.

3) содержание сновидения как своеобразного типа эпизодической информации было менее консолидированным из-за меньшей эффективности декларативной памяти во время восстановительного сна.

Видимо восстановительный сон больше сосредоточен на накопившихся необходимых восстановительных процессах в организме после затянувшегося периода бодрствования, чем на просмотре и запоминании интересных и ярких сновидений.

Дневная сонливость в результате недостатка ночного сна

Самый ощущаемый и известный всем эффект недостаточного количества или качества сна – это дневная сонливость – состояние, при котором человек испытывает сильную склонность заснуть в течение дня, когда ему нужно бодрствовать. По причине такой сонливости человек может задремать днем или заснуть в непривычное или неуместное для него время (например, на работе или на уроках в школе).

Ощущение сонливости возникает как при острой депривации сна, так и при хроническом недостатке сна, но при этом сонливость развивается и ощущается человеком по-разному, в зависимости от продолжительности ограничений. Ван Донген с соавторами провели эксперимент, в котором изучали последствия хронического ограничения сна. В рамках этого эксперимента они позволяли спать участникам всего лишь по 4–6 часов в сутки в течение 14 дней. Оказалось, что такой постоянный дефицит сна сначала приводит к нарастанию дневной сонливости, и особенно сильно ощущается участниками в первые дни нового режима. Но в дальнейшем, по мере привыкания к ограниченному количеству сна, чувство сонливости нарастать перестало. Важно отметить, что показатели устойчивого внимание продолжали, тем не менее, ухудшаться с каждым днем из-за депривации сна, несмотря на то, что к концу второй недели экперимента участники сообщали, что чувствуют лишь легкую сонливость.

Показано в другом исследовании также, что при хроническом недосыпании (сон по 4 часа в сутки) сонливость увеличивается вплоть до третьего дня ограничений. После второй и третьей ночи недосыпа уровень сонливости становится таким же высоким, как после острой полной депривации сна. Затем, после четвертой ночи частичного ограничения сна, чувство сонливости начинает уменьшаться.

Этот эксперимент показывает, что к хроническому недостатку сна мы по мере длительности ограничений можем адаптироваться так, чтобы особо и не ощущать сонливости. Например, после однократной полной депривации сна сонливость ощущается значительно сильнее, чем после двух недель постоянного ограничения сна. Но при этом известно, что сон по 6 часов или менее в сутки приводит к дефициту когнитивных функций, эквивалентному полному лишению сна до 2 ночей.

Такие оценки сонливости позволяют предположить, что так как люди привыкают к хроническому недостатку сна, и сонными себя не чувствуют, то в большей части они могут и не осознавать возрастающих когнитивных проблем, связанных с недосыпанием.

Эти результаты подтверждают, что люди недооценивают влияние хронического ограничения сна. Они могут чувствовать себя бодрыми, но при этом внимание у них может быть нарушено. Вот почему важно учитывать историю сна на протяжении не только предыдущей ночи, но и нескольких предыдущих дней, особенно перед выполнением важных заданий.

Обмен веществ и депривация сна

Между нарушениями сна и нарушениями обмена веществ существует тесная взаимосвязь. Уже доказано, что недостаточный сон предшествует возникновению таких заболеваний как сахарный диабет второго типа, ожирение. А полноценный сон не просто помогает сохранить и восстановить энергию для предстоящего нового дня. Во время сна активно идут реакции, направленные на производство (синтез) новых веществ, необходимых для нужд организма, для поддержания иммунной системы, для повышения устойчивости к стрессу. Кроме того во время сна мозг активно выводит токсичные молекулы из пространства вокруг нейронов.

Сон может оказывать влияние на обмен веществ влияя на ритмичность приема пищи. Например, ограничение сна у людей повышает концентрацию грелина – гормона, стимулирующего аппетит, и снижает концентрацию лептина – гормона, подавляющего аппетит.

Также, в метаболизме человека существуют ритмичные внутренние процессы, зависящие от времени суток. Например, около 19 % метаболитов, которые можно измерить в плазме крови и в слюне, имеют циркадные вариации, особенно это касается аминокислот и жирных кислот. В этот список входят кортикостероиды, билирубин, ацилкарнитины и лизофосфолипиды. Показано, что в результате ограничения сна увеличивается уровень таких метаболитов как серотонин, таурин, триптофан. Возможно, сон оказывает тормозящее влияние на их синтез или стимулирующее влияние на их деградацию.