Омолоди свой мозг за 100 дней. Как улучшить память и сохранить здоровье до глубокой старости

На промышленных предприятиях и в некоторых других типах помещений межэтажное пространство используется для размещения различных элементов обслуживания зданий, включая вывоз мусора. Заполненное жидкостью пространство вокруг клеток мозговой ткани, также известное как интерстициальное (межклеточное), составляет 20 % от общего объема мозга. Именно здесь клеточный мусор вымывается с помощью спинномозговой жидкости.

Спинномозговая жидкость просачивается через интерстициальное пространство и в итоге попадает обратно в кровоток через мозговые оболочки – защитные мембраны, окружающие мозг. Этот процесс требует много энергии, поэтому Недергаард подозревала, что мозг не может и избавляться от отходов, и обрабатывать сенсорную информацию во время бодрствования. Следуя этому предположению, Лулу Се потратила два года на то, чтобы приучить мышей спать под микроскопом и выяснить, повышается ли активность их глимфатической системы во время сна.

Отслеживая разноцветные пятна в мозге мышей, Лулу обнаружила, что большое количество спинномозговой жидкости поступает в орган только во время сна. Оказалось, что при бодрствовании поток ликвора ограничен поверхностью мозга и составляет всего 5 % от потока в состоянии сна. Глубокое очищение происходит именно в этот период, так как спинномозговая жидкость проникает глубоко в ткани мозга, а ее количество увеличивается на 60 %. Все это приводит к более эффективному очищению метаболитов, включая бета-амилоид, который накапливается во время бодрствования и участвует в развитии болезни Альцгеймера.

Рис. 2: Интерстициальное пространство в коре головного мозга мыши, через которое движется спинномозговая жидкость, увеличивается с 14 % при бодрствовании до 23 % во время сна, что позволяет быстрее очистить организм от метаболических отходов и токсинов.

Сон для детокса

Вероятно, вы чувствуете себя отдохнувшим после пробуждения, потому что нейротоксичные отходы нервной деятельности, накапливающиеся во время бодрствования, с большой скоростью устраняются во время сна. Когда вы не спите, активному процессу глимфатической системы может не хватать времени на глубокое очищение организма. Без него токсины могут накапливаться, тем самым препятствуя оптимальной работе мозга. Это также может повлиять на ваши когнитивные способности, поведение и даже решения в течение дня.

Нарушение сна может нанести вред когнитивным функциям и даже способствовать развитию болезни Альцгеймера. Аномальное скопление клеточных отходов относятся почти ко всем нейродегенеративным заболеваниям[25 - Медленно прогрессирующие заболевания нервной системы, основной чертой которых является гибель нервных клеток. – Прим. пер.]. Однако связь между болезнью Альцгеймера и сном выражена химически липким белком – бета-амилоидом.

Похоже, что сон не только обеспечивает более глубокую детоксикацию мозга, но и позволяет эффективнее устранять токсины. При этом у спящих мышей бета-амилоиды исчезают в два раза быстрее, чем у бодрствующих. Между нервными клетками в мозге, пораженном болезнью Альцгеймера, можно найти нездоровые скопления фрагментов белка – бляшки. Они образуются, когда кусочки бета-амилоида слипаются вместе. Небольшие сгустки могут блокировать сигнализацию в синапсах и активировать клетки иммунной системы, что, в свою очередь, вызывает воспаление.

Нервные клетки очень чувствительны к окружающей среде, поэтому жизненно важно быстро избавляться от отходов. Вполне возможно, что недостаток сна играет важную роль в неврологических расстройствах, таких как болезнь Альцгеймера, ведь он способствует накоплению побочных продуктов. Это приводит к непоправимому повреждению мозга.

Сама Недергаард прогнозирует: «Если вы не будете спать, то у вас, скорее всего, разовьется патология». Она также обеспокоена здоровьем людей, работающих по сменам, и подвергает сомнению медицинскую практику будить пациентов с черепно-мозговыми травмами каждые 10 минут для проверки их жизненных показателей.

Конечно, опыты проводились на мышах, поэтому необходимы дальнейшие исследования, чтобы подтвердить наличие подобной системы очищения и в мозге человека. Ученым необходимо установить, происходит ли у людей ускоренное ночное «промывание мозгов».

Стадии и циклы сна

Ваш цикл сна и бодрствования контролируется на молекулярном уровне химическими веществами, которые действуют по сигналу нейронов. Как только вы заснете, то пройдете через несколько стадий сна.

Желание спать

Аденозин – побочный продукт метаболизма, который стоит за вашим желанием спать. Для того, чтобы вывести его из организма, тоже требуется сон. Аденозин играет важную роль в цикле сна и бодрствования. Он повышается в течение дня, увеличивая вашу сонливость. Во второй половине дня его воздействию противостоит циркадное[26 - Связанный с циклическими колебаниями силы различных биологических процессов, обусловленных сменой дня и ночи. – Прим. ред.] стремление к возбуждению. К концу вечера этот циркадный ритм ослабевает, и начинает вырабатываться гормон мелатонин, который «приглашает» вас ко сну. Пока вы спите, аденозин медленно рассеивается, а выработка мелатонина прекращается с наступлением раннего утра.

За несколько часов до пробуждения циркадный ритм становится более активным, передавая предупреждающий сигнал по всему мозгу и телу. В течение дня сигнал усиливается, а пик его приходится на полдень.

Благодаря сочетанию низкого уровня аденозина и повышающегося сигнала возбуждения вы должны чувствовать себя бодро в течение всего утра. Однако если возникает недостаток сна, аденозин полностью не выведется из организма, что сделает вас уставшим, а не отдохнувшим.

Циркадные часы

Время сна в основном контролируется циркадными часами. Они управляются циклом дня и ночи каждые 24 часа и поэтому работают независимо от количества сна или бодрствования за прошедшие сутки. Главным проводником нашего ритма жизни является крошечная структура в гипоталамусе(16), называемая супрахиазматическим ядром (СХЯ). Оно основывается на световых сигналах, направляемых от глаз через зрительный нерв к точке пересечения в мозге, чтобы оказаться в затылочных долях для обработки. Эта информация о свете и темноте позволяет СХЯ синхронизировать ваши внутренние ритмы с внешней средой.

Ядро гипоталамуса использует циркулирующий мессенджер под названием «мелатонин» для передачи повторяющегося сигнала дня и ночи в организм. После наступления сумерек, вызванный СХЯ мелатонин быстро попадает в кровоток. Этот гормон не генерирует сон и не играет никакой роли в его процессе. Скорее он выполняет функцию посланника, который проходит через кровь, как городской глашатай, кричащий: «Слушайте, слушайте, ночь близка! Пора спать, пора спать!»

В течение ночи, пока мы спим, мелатонин постепенно выводится из организма. Его отсутствие сообщает мозгу и телу, что пришло время проснуться. С рассветом выброс мелатонина прекращается и в дневное время остается неактивным, пока цикл вновь не возобновится после наступления сумерек.

Стадии сна

Сон имеет пять стадий, классифицируемых по тому, происходит ли во время них быстрое движение глаз (REM-фаза) или нет (NREM-фазы: 1, 2, 3 и 4-я). Мозг проходит через все эти стадии примерно пять раз за ночь, но каждый цикл не похож на предыдущий, потому что соотношение между REM- и NREM-фазами резко меняется в течение сна. В первой половине ночи бо?льшая часть сна не связана с быстрой фазой, а во второй количество времени, проведенного в этой стадии, сопровождаемой сновидениями, увеличивается. Самый глубокий сон происходит на стадиях 3 и 4. NREM-сон характеризуется медленными мозговыми волнами и всплесками активности, которые называются «веретенообразные вспышки» или «веретена сна». С другой стороны, электрическая активность, регистрируемая во время 5-й стадии сна, очень похожа на активность бодрствующего мозга.

Тест: Журнал сна

День 1: Это будет ваше первое утро и первый день 100-дневной программы

В течение недели ведите дневник сна, чтобы определить все паттерны или личные привычки, которые помогают или мешают качеству сна. Если у вас есть фитнес-трекер или специальное приложение на телефоне или часах, вы можете использовать его для заполнения этой таблицы.

1 Бутылка вина (750 мл) = 10 единиц, один крепкий алкогольный напиток = = 1 единица, пол-литра крепкого пива = 3 единицы и пол-литра некрепкого пива = = 2 единицы.

Используйте информацию из этого Журнала сна для того, чтобы ответить на вопросы 1б, 2a, 3, 4, 5б и 6 во второй части этой главы (Цели для здоровья мозга: Сон).

Обновление

Ваш мозг постоянно получает новую информацию, пока вы бодрствуете. Сон обновляет способность учиться и создавать новые воспоминания. Эти возможности неразрывно связаны между собой.

Различные типы памяти обрабатываются в разных частях мозга. Декларативная память (память на факты и события) относится к гиппокампу – той области, которая временно обеспечивает накопление новых воспоминаний.

Синхронная электрическая активность в REM-фазе позволяет отдаленным зонам мозга обмениваться информацией друг с другом, что способствует усилению новых знаний и закреплению свежих воспоминаний.

Во время быстрой стадии сна новая информация интегрируется с уже существующей. Это обновляет нашу внутреннюю модель мира, позволяя нам решать проблемы, понимать и развивать идеи. Если вы хотите чаще просыпаться с яркими мыслями и решениями в голове, убедитесь, что вы вписали достаточное количество REM-сна в свой план.

Все фазы сна имеют большое значение для здоровья мозга. Кроме рекомендуемого количества часов отдыха каждую ночь, вы также должны убедиться, что получаете достаточно как быстрого, так и медленного сна.

Высвобождение ресурсов

Существуют пределы возможностей гиппокампа, которые, по-видимому, определяются сном.

Двум группам здоровых взрослых людей с одинаковыми способностями было предложено изучить 100 пар лиц и имен. После этого одна группа спала в течение 90 минут, а другая – бодрствовала и занималась обычными делами (например, участники сидели в интернете или играли в настольные игры).

В шесть вечера, после дневного сна или активной деятельности, обе группы приступили к изучению уже другой партии из 100 пар лиц и имен. «Бодрствующая» группа показала более слабые результаты, чем «спящая», которая продемонстрировала двадцати процентное преимущество. Анализ электрической активности в их мозге связал такое пополнение знаний с NREM-фазой сна. Чем больше происходит всплесков активности во время сна, тем лучше восстанавливается способность к обучению.

Такая закономерность справедлива и для полноценного ночного сна. С возрастом способность нашего мозга производить веретенообразные вспышки уменьшается примерно до 60 % от общего объема, который был у нас в молодом возрасте. К сожалению, чем меньше веретен вырабатывается во время сна, тем хуже наши способности к обучению на следующий день.

Повторяющаяся цепь электрического тока между гиппокампом и корой головного мозга может отражать передачу только что приобретенной информации из временного хранилища в более устойчивое. Этот перенос освобождает гиппокамп от ресурсов, подготавливая его к получению новой информации после пробуждения.

Формирование воспоминаний

Процесс создания воспоминаний состоит из трех подпроцессов: кодирования (или приобретения), сохранения и извлечения. Во время кодирования, когда вы получаете какую-то информацию из окружающей среды, в памяти создается новый хрупкий след. Он постепенно стабилизируется с помощью процесса укрепления, в результате чего новое знание внедряется в мозг, готовое к будущему извлечению.

Бодрствующий мозг настроен на кодирование и извлечение информации, в то время как спящий – на сохранение памяти. Сон в первой половине ночи намного эффективнее удерживает воспоминания в памяти и сохраняет их, чем сон во второй ее половине, так что убедитесь, что вы учитываете это в своем плане по улучшению сна. Чем глубже сон NREM-фазы, тем больше знаний вы сможете сохранить. Когда вы воспроизводите факты сразу же после их изучения, то активируется гиппокамп. Но когда вы вспомните ту же самую информацию после того, как хорошо выспитесь ночью, то будет задействована уже кора головного мозга. Все потому, что во время глубокого сна медленные волны и веретенообразные вспышки переносят новые данные из кратковременной памяти в гиппокампе в более устойчивое хранилище в коре головного мозга.

Итак, сон перед обучением помогает вам кодировать или усваивать новую информацию, а после учебного процесса он способствует закреплению воспоминаний.

Мозг сжигает много энергии, и для эффективной работы ему необходимо быть продуктивным. Каждый день ему приходится обрабатывать огромное количество информации. Даже если в мозге содержатся миллиарды нейронов, синапсов и связей, которые способны обрабатывать массу материала, его ресурсы не бесконечны.

Мы физически не способны – да нам это и не нужно – запоминать и сохранять всю получаемую нами информацию или опыт, или фиксировать каждую деталь, которую мы когда-либо помнили. Кроме закрепления воспоминаний, сон также может помогать избавляться от информации, которая нам не нужна или которую нам стоит забыть. Довольно интересный ритм электрической активности между гиппокампом и лобными долями – 10–15 раз при NREM-фазе – может означать, что гиппокамп сверяется с блоком управления в лобных долях. Именно здесь принимаются решения по фильтрации информации: является ли она важной или несущественной, нужно ли ее запомнить или отбросить.

Это элементарно: Очень важно не прерывать сон, иначе вы можете снизить свою способность узнавать что-то новое.

Вред для мозга: Что происходит при недостатке сна

Когда вы не высыпаетесь, вашему мозгу приходится бороться не только с недостатком сна, но и с длительным бодрствованием. Это разные вещи. Недосып оказывает влияние на различные когнитивные функции, включая внимание, обучение и память.

В прошлой части мы определили, как сон способствует закреплению знаний после обучения. Все исследования о влиянии недостатка сна на память сфокусированы на кодировании воспоминаний с помощью гиппокампа. Оно происходит до процесса их сохранения.