Что такое микросон и как мы спим, не догадываясь об этом и продолжая бодрствовать

Спать можно не только ночью в кровати: нередко мы на несколько секунд отключаемся от усталости или скуки. А иногда спит всего лишь часть мозга — и мы даже не подозреваем об этом! Как ученые исследуют необычные состояния сна и что делать, чтобы не попасть в аварию, уснув за рулем на пару секунд, разбирается автор телеграм-канала Blue_Arrakis.

Современная наука абсолютно уверена в важности качественного сна продолжительностью 7–8 часов в сутки. Сотни исследований убедительно показывают, что недосып или отсутствие сна не только приводят к усталости и неприятным ощущениям, но и повышают вероятность развития психоза, ожирения, диабета второго типа, подавляют иммунитет и негативно влияют практически на все функции организма, включая пищеварение, подвижность, секс, память и когнитивные способности.

Сон кажется нам отдельной, не похожей ни на что вселенной, в которую погружаются тело и разум, когда мы засыпаем. Мы привыкли четко различать сон и бодрствование. Но действительно ли можно строго разграничить эти состояния с научной точки зрения? Нейробиологи заявляют, что нет. Оказывается, мозг может дремать, когда вы об этом не подозреваете — например, в состоянии микросна и локального сна.

Мы спим чаще, чем нам кажется

Что происходит в мозге, когда мы засыпаем? Он «отключается», то есть отделы мозга становятся менее активными. Глобальный паттерн мозговых волн (или ритмов) тоже сильно меняется. Ученым удалось записать электрическую активность спящего мозга и увидеть так называемые дельта-ритмы — медленные волны с высокой амплитудой, которые синхронно прокатываются по всему мозгу. За одну секунду дельта-ритма происходит 1–4 колебания — это в десятки раз медленнее, чем при бодрствовании! (Разумеется, когда человек находится в глубоком сне, ученым не обязательно делать электроэнцефалограмму, чтобы определить, что человек спит.)

Состояние микросна хорошо знакомо каждому. Вам когда-нибудь приходилось на очень скучной лекции наблюдать за товарищем, у которого веки медленно опускаются голова клонится к парте, и в итоге он резко подскакивает, словно пробуждаясь? Это и есть микросон. Обычно он длится от 0,5 до 15 секунд. Его коварство в том, что человек и не подозревает, что он засыпал: ему кажется, что он просто отвлекся. Но данные ЭЭГ показывают, что это именно сон, так как ритмы мозга замедляются и приобретают высокую амплитуду, как во время нормального сна.

Состояние микросна возникает и у бодрых, хорошо выспавшихся людей, если их заставить делать что-то невероятно скучное, не говоря уже о тех, кто спит очень мало.

В рамках одного исследования добровольцев поместили в МРТ-сканер (в котором некоторым и так уже хочется спать) и попросили непрерывно отслеживать движения предмета на экране с помощью джойстика. У большинства участников за 50 минут произошло по крайней мере 36 эпизодов микросна в среднем по 3 секунды, хотя сами испытуемые этого не замечали.

Во время эксперимента ученые следили за активностью разных отделов мозга. Оказалось, что во время микросна уменьшалась активность таламуса, который отвечает за проведение к коре головного мозга информации из внешнего мира, но увеличивалась активность передних отделов мозга. Передним отделам приписывают функции когнитивного контроля, поэтому ученые предположили, что эта область мозга пытается перебороть засыпание и выводит человека из состояния микросна.

Но граница между сном и бодрствованием стерлась еще больше, когда в 2011 году ученые под руководством нейробиолога Джулио Тонони обнаружили, что группы нейронов в мозге могут спать, в то время как человек очевидно бодрствует. Они назвали это явление локальным сном. Локальный сон тяжелее выявить, потому что для этого нужно наблюдать за активностью каждого отдельного нейрона, а не за электрическими ритмами всего мозга, а это требует инвазивного вмешательства. Поэтому впервые локальный сон обнаружили у крыс.

В бодрствующем мозге нейроны очень активны — они постоянно «шумят» и «разговаривают». А во время обычного сна с медленными ритмами целые ансамбли нейронов спонтанно замолкают на очень короткое время (не более 0,5 секунды), а потом снова начинают шуметь. Такие состояния тишины группы нейронов ученые называют down state. Они случаются не одновременно во всех областях мозга — например, сотня нейронов, связанных друг с другом, вдруг неожиданно «решает» замолкнуть на несколько сотен миллисекунд. Когда это происходит в состоянии бодрствования, считается, что группа нейронов впала в локальный сон.

При этом локальный сон никак заметно не сказывается на состоянии или активности человека. Мозг способен продолжать работать в нормальном режиме, позволяя небольшим группам нейронов «отключиться и вздремнуть» по очереди.

Группа Тонони хотела выяснить, связан ли локальный сон с недосыпом. На протяжении 4 часов нейробиологи всячески тормошили крыс, подкидывали им новые игрушки и еду и стучали по клеткам, чтобы не дать им заснуть. Всё это время, пока у крыс нарастала необходимость поспать, в разных отделах мозга подопытных росло количество эпизодов локального сна. А когда крысам наконец-то позволили отдохнуть как следует, частота эпизодов «нейронной тишины» стала постепенно снижаться. Чем сильнее недосып, тем чаще возникает локальный сон групп нейронов. Ученые предполагают, что этот механизм нужен, чтобы компенсировать усталость мозга, он позволяет группам нейронов отдохнуть по очереди.

Чтобы доказать, что существенное или полное отсутствие сна, локальный сон и усталость, из-за которой снижается продуктивность, связаны с друг другом, группа Тонони придумала для крыс специальное задание. Животным нужно было доставать сахарные шарики через щель — это непростое задание для крысы, оно требует внимательности и хорошей координации. Когда крысы были утомлены, они чаще ошибались и теряли сахарный шарик. Так что, видимо, даже если мы успешно боремся с микросном, наша продуктивность и внимание заметно снижаются.

Особенно внимательно ученые исследуют микросон в связи с занятиями, которые не требуют постоянной вовлеченности и могут выполняться на автопилоте. Например, при долгом и монотонном вождении водители нередко впадают в состояние микросна (а их нейроны, вероятно, в состояние локального сна), что смертельно опасно и для них, и для пассажиров. Стэнли Корен в книге «Тайны сна» даже предполагает, что катастрофа в Чернобыле могла произойти из-за чрезмерной усталости и недосыпа операторов реактора и во всем винит микросон, хотя доказать это непросто.

Что делать?

Как же бороться с микросном, чтобы не подвергать опасности себя и окружающих? Самый надежный совет — хорошо высыпаться и избегать работы в ночную смену, что в современных реалиях не всегда возможно.

Ученые советуют: если вы чувствуете себя разбитыми и невыспавшимися, прилягте на 15–40 минут (такой сон еще называется power nap, так как он значительно прибавляет энергии).

В 1994 году НАСА проводило эксперименты с пилотами, и выяснилось, у тех, кто перед полетом дремал 40 минут, эпизодов микросна было в 4 раза меньше, чем у тех, кто не дремал. Если же времени на сон совсем нет, то любая активность: движение, бодрая музыка или разговор (вероятно, даже с самим собой) — поможет не проваливаться в микросон.

Особенно хорошо помогают взбодриться физические упражнения. Одно из исследований даже показало, что 10-минутная прогулка по лестнице работает лучше небольшой дозы кофе, правда, в исследовании участвовали только молодые девушки. А для водителей автомобилей существуют специальные девайсы: они отслеживают уровень сонливости по пульсу, проводимости кожи или резким движениям головы, и будят человека с помощью звука, вибрации или даже слабого удара электрическим током.