Как работает сон: циклы сна и пробуждения

Первые шаги в науке сна

Пионером хронобиологии был французский учёный Мишель Сиффр, который исследовал биологические ритмы в суровом эксперименте на себе. Он жил в подземной пещере с кроватью, столом, стулом и телефоном для звонков своей команде исследователей.

Мишель Сиффр во время эксперимента

Его подземный дом был освещён всего одной лампочкой с мягким свечением. Из еды — замороженные продукты, несколько литров воды. Не было ни часов, ни календарей и никакой возможности узнать, сколько сейчас времени на поверхности, день там или ночь. И так он жил в одиночестве на протяжении нескольких месяцев.

Через несколько дней после спуска в пещеру биологические часы Сиффра начали работать. Позже он вспоминал о своём самочувствии во время эксперимента:

Мой сон был замечательным. Моё тело само выбрало, когда ему спать и когда есть. Это очень важно. Мой цикл сна и пробуждения длился не 24 часа, как у людей на поверхности земли, а немного дольше — около 24 часов и 30 минут.

Таким образом, несмотря на отсутствие солнечного света и любого знания о том, день сейчас или ночь, его циркадные ритмы продолжали работать.

После этого эксперимента многие учёные заинтересовались исследованием сна. Новые исследования помогли разобраться, сколько нужно спать, почему необходимо это делать и как можно восполнить недостаток сна.

Сколько нужно спать

Сколько сна вам действительно необходимо? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте обратимся к эксперименту учёных из Пенсильванского университета и университета штата Вашингтон.

Исследователи собрали 48 здоровых мужчин и женщин, которые привыкли спать по 7–8 часов в сутки. Затем участников разделили на четыре группы.

Люди из первой группы должны были продержаться без сна в течение трёх дней, из второй — спать по 4 часа в сутки. Участникам из третьей группы разрешили спать по 6 часов в день, а из четвёртой — по 8 часов.

Три группы, которые спали по 4, 6 и 8 часов в день, должны были соблюдать такой режим две недели. В течение эксперимента учёные наблюдали за физическим здоровьем и поведением участников.

В результате у группы участников, спавших по 8 часов в день, на протяжении всего эксперимента не наблюдалось каких-либо нарушений — снижения когнитивных функций, ухудшения реакции или провалов в памяти. В то же время у людей, спавших по 6 и 4 часа в сутки, постепенно ухудшались все показатели.

У группы с 4 часами сна показатели были хуже, хотя не намного, чем у 6-часовой. В целом из эксперимента сделали два существенных вывода.

Во-первых, недостаток сна имеет свойство накапливаться. Другими словами, недостаток сна имеет свою нейробиологическую цену, которая со временем только увеличивается.

После одной недели эксперимента 25% участников, спавших по 6 часов в день, периодически засыпали в разное время в течение дня. После двух недель у людей из этой группы наблюдались такие же показатели, как если бы они провели двое суток совсем без сна.

Недостаток сна постепенно накапливается.

Второй вывод не менее важен: участники не замечали снижения своих показателей. Сами участники считали, что их показатели ухудшались в течение нескольких дней, а затем остались на прежнем уровне. На самом деле их показатели продолжали снижаться в течение всего эксперимента.

Мы не замечаем снижения когнитивных функций при недостатке сна.

Получается, что мы очень плохо оцениваем своё состояние и не можем точно определить, насколько хорошо работают наши когнитивные функции. Особенно в современных условиях постоянной социальной активности, кофеина и множества других факторов, которые помогают чувствовать себя свежим и бодрым, даже если на самом деле это далеко не так.

Цена недостатка сна

Ирония заключается в том, что многие из нас страдают от недостатка сна, стремясь больше заработать. Но сколько бы дополнительных часов вы ни потратили на работу, вместо того чтобы нормально выспаться, это не сильно увеличит производительность. Ваше внимание, память и другие функции ухудшаются, и вы делаете все задания медленнее и хуже.

Исследования установили, что снижение эффективности работы из-за недосыпания обходится бизнесу США в огромную сумму. За год теряется в среднем $100 миллиардов.

Вот что сказал об этом Джордж Беленки, директор центра исследований сна и производительности в университете штата Вашингтон:

Если ваша работа связана с умственной деятельностью, вы платите производительностью за отсутствие сна.

После этого возникает вполне логичный вопрос: сколько времени нужно спать, чтобы не накапливать усталость и снижение производительности?

Опираясь на данные исследований, можно сказать, что это время от 7 до 7,5 часов. В целом эксперты сошлись во мнении, что 95% взрослых людей необходимо от 7 до 9 часов сна в сутки для высокой производительности.

Большинству взрослых людей лучше спать по 8 часов в сутки, а детям, подросткам и людям преклонного возраста — ещё больше.

Возрастные изменения сна

Опираясь на исследования медицинской школы Гарварда, можно сказать, что с возрастом людям всё труднее засыпать. Этот феномен называется задержкой сна. И эффективность сна — процент времени, которое вы проводите в постели именно во сне — так же уменьшается.

В среднем у 80-летних людей длинная фаза сна длится меньше на 62%, чем у 20-летних. Есть много факторов, которые влияют на старение тканей, и если при этом фаза медленного сна сокращается, процесс старения происходит ещё быстрее.

Здоровый сон — ваше лучшее оружие против быстрого старения.

Циркадные ритмы

Как организуются ваши циклы сна и бодрствования?

С помощью циркадных ритмов. Это биологические циклы разных процессов, которые происходят в течение 24 часов.

Вот несколько ключевых моментов 24-часового цикла:

6:00 — повышается уровень кортизола, чтобы заставить ваше тело проснуться;

7:00 — прекращается выработка мелатонина;

9:00 — пик производства сексуального гормона;

10:00 — пик умственной активности;

14:30 — лучший уровень координации движений;

15:30 — время лучшей реакции;

17:00 — лучшая работа сердечно-сосудистой системы и эластичность мышц;

19:00 — самый высокий уровень кровяного давления и самая высокая температура тела;

21:00 — начинает вырабатываться мелатонин, чтобы подготовить тело ко сну;

22:00 — успокаивается работа пищеварительной системы, поскольку тело готовится ко сну;

2:00 — самый глубокий сон;

4:00 — самая низкая температура тела.

Конечно, это только примерные ритмы, поскольку у каждого человека они индивидуальны и зависят не только от дневного света, но и от привычек и других факторов.

В целом на циркадные ритмы влияют три основных фактора: свет, время и мелатонин.

Свет

Свет — это один из самых значительных факторов, задающих циркадный ритм. Оставаясь на ярком свету около 30 минут, вы можете сбросить свои ритмы, вне зависимости от того, какое сейчас время.

В целом, когда восходит солнце и на ваши закрытые глаза попадает свет, подаётся сигнал о начале нового цикла.

Время

Время суток, ваш дневной график и порядок, в котором вы привыкли выполнять разные задачи, — всё это влияет на ваши циклы сна и пробуждения.

Мелатонин

Это гормон, который вызывает сонливость и контролирует температуру тела. Выработка мелатонина зависит от ежедневного, предсказуемого ритма. Его количество повышается в тёмное время суток и снижается, когда становится светло.

Как спать лучше

Вот несколько правил для быстрого засыпания и крепкого сна.

Избегайте кофеина

Если у вас есть проблемы со сном, лучше вообще исключить кофеин из своей диеты. Но если по утрам вы не можете «включиться» без чашки кофе, по крайней мере не пейте его после обеда.

Бросайте курить

По опыту многих людей, бросающих или уже бросивших курить, сигареты плохо влияют на сон. После того, как вы бросите курить, будет проще уснуть, снизится количество пробуждений ночью.

Упражнения

Физическая активность помогает телу и мозгу выключиться ночью. Особенно это касается людей старшего поколения. Доказано, что подвижные, активные пожилые люди спят гораздо лучше. Однако между занятиями и сном должно пройти не меньше трёх часов, чтобы мозг и тело успели успокоиться и подготовиться ко сну.

Температура

Большинство людей лучше засыпают в прохладном помещении. Идеальная температура в спальне — 18–21 °C.

Звуки

Тихая комната идеальна для отличного сна. Но если вам трудно засыпать в полной тишине, можно включить белый шум.

Никакого алкоголя

Небольшое (или очень большое) количество алкоголя может помочь уснуть, однако качество такого сна оставляет желать лучшего. Во время такого сна БДГ-фаза сокращается, так что вы не имеете полноценного отдыха, даже если проспали всю ночь.

Как готовиться ко сну

Вот что нужно сделать, чтобы избежать бессонницы.

Выпивайте утром стакан воды

Ваше тело провело от 6 до 8 часов без воды. Ощущение сонливости по утрам (разумеется, если вы спали достаточно времени) может быть вызвано недостатком влаги. Так что стакан прохладной воды вполне может вас освежить.

Первые шаги в науке сна

Пионером хронобиологии был французский учёный Мишель Сиффр, который исследовал биологические ритмы в суровом эксперименте на себе. Он жил в подземной пещере с кроватью, столом, стулом и телефоном для звонков своей команде исследователей.

Мишель Сиффр во время эксперимента

Его подземный дом был освещён всего одной лампочкой с мягким свечением. Из еды — замороженные продукты, несколько литров воды. Не было ни часов, ни календарей и никакой возможности узнать, сколько сейчас времени на поверхности, день там или ночь. И так он жил в одиночестве на протяжении нескольких месяцев.

Через несколько дней после спуска в пещеру биологические часы Сиффра начали работать. Позже он вспоминал о своём самочувствии во время эксперимента:

Мой сон был замечательным. Моё тело само выбрало, когда ему спать и когда есть. Это очень важно. Мой цикл сна и пробуждения длился не 24 часа, как у людей на поверхности земли, а немного дольше — около 24 часов и 30 минут.

Таким образом, несмотря на отсутствие солнечного света и любого знания о том, день сейчас или ночь, его циркадные ритмы продолжали работать.

После этого эксперимента многие учёные заинтересовались исследованием сна. Новые исследования помогли разобраться, сколько нужно спать, почему необходимо это делать и как можно восполнить недостаток сна.

Сколько нужно спать

Сколько сна вам действительно необходимо? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте обратимся к эксперименту учёных из Пенсильванского университета и университета штата Вашингтон.

Исследователи собрали 48 здоровых мужчин и женщин, которые привыкли спать по 7–8 часов в сутки. Затем участников разделили на четыре группы.

Люди из первой группы должны были продержаться без сна в течение трёх дней, из второй — спать по 4 часа в сутки. Участникам из третьей группы разрешили спать по 6 часов в день, а из четвёртой — по 8 часов.

Три группы, которые спали по 4, 6 и 8 часов в день, должны были соблюдать такой режим две недели. В течение эксперимента учёные наблюдали за физическим здоровьем и поведением участников.

В результате у группы участников, спавших по 8 часов в день, на протяжении всего эксперимента не наблюдалось каких-либо нарушений — снижения когнитивных функций, ухудшения реакции или провалов в памяти. В то же время у людей, спавших по 6 и 4 часа в сутки, постепенно ухудшались все показатели.

У группы с 4 часами сна показатели были хуже, хотя не намного, чем у 6-часовой. В целом из эксперимента сделали два существенных вывода.

Во-первых, недостаток сна имеет свойство накапливаться. Другими словами, недостаток сна имеет свою нейробиологическую цену, которая со временем только увеличивается.

После одной недели эксперимента 25% участников, спавших по 6 часов в день, периодически засыпали в разное время в течение дня. После двух недель у людей из этой группы наблюдались такие же показатели, как если бы они провели двое суток совсем без сна.

Недостаток сна постепенно накапливается.

Второй вывод не менее важен: участники не замечали снижения своих показателей. Сами участники считали, что их показатели ухудшались в течение нескольких дней, а затем остались на прежнем уровне. На самом деле их показатели продолжали снижаться в течение всего эксперимента.

Мы не замечаем снижения когнитивных функций при недостатке сна.

Получается, что мы очень плохо оцениваем своё состояние и не можем точно определить, насколько хорошо работают наши когнитивные функции. Особенно в современных условиях постоянной социальной активности, кофеина и множества других факторов, которые помогают чувствовать себя свежим и бодрым, даже если на самом деле это далеко не так.

Цена недостатка сна

Ирония заключается в том, что многие из нас страдают от недостатка сна, стремясь больше заработать. Но сколько бы дополнительных часов вы ни потратили на работу, вместо того чтобы нормально выспаться, это не сильно увеличит производительность. Ваше внимание, память и другие функции ухудшаются, и вы делаете все задания медленнее и хуже.

Исследования установили, что снижение эффективности работы из-за недосыпания обходится бизнесу США в огромную сумму. За год теряется в среднем $100 миллиардов.

Вот что сказал об этом Джордж Беленки, директор центра исследований сна и производительности в университете штата Вашингтон:

Если ваша работа связана с умственной деятельностью, вы платите производительностью за отсутствие сна.

После этого возникает вполне логичный вопрос: сколько времени нужно спать, чтобы не накапливать усталость и снижение производительности?

Опираясь на данные исследований, можно сказать, что это время от 7 до 7,5 часов. В целом эксперты сошлись во мнении, что 95% взрослых людей необходимо от 7 до 9 часов сна в сутки для высокой производительности.

Большинству взрослых людей лучше спать по 8 часов в сутки, а детям, подросткам и людям преклонного возраста — ещё больше.

Как работает сон: циклы сна и пробуждения

Качество вашего сна определяется процессом, который называют циклом сна и пробуждения.

Есть два важных момента в этом цикле:

• Фаза медленного сна (также известная как глубокий сон).
• Фаза быстрого сна (БДГ-фаза, фаза «быстрого движения глаз»).

Во время медленной фазы сна тело расслабляется, дыхание становится более спокойным, кровяное давление падает, мозг становится менее чувствителен к внешним раздражителям, что усложняет пробуждение.

Эта фаза имеет большое значение для обновления и восстановления организма. Во время медленной фазы сна в эпифизе вырабатываются гормоны роста, которые обеспечивают рост тканей и восстановление мышц.

Исследователи также предполагают, что во время медленной фазы сна восстанавливается иммунная система. Так что медленная фаза сна особенно важна, если вы занимаетесь спортом. Некоторые профессиональные атлеты, например Роджер Федерер или ЛеБрон Джэймс, спали по 11–12 часов в сутки.

В качестве ещё одного примера влияния сна на физические показатели можно привести исследование, проводимое на баскетболистах Стэнфордского университета. В процессе исследования игроки спали не меньше 10 часов за ночь (в отличие от 8 часов сна, к которым они привыкли).

Эксперимент длился пять недель, во время которых исследователи оценивали показатели скорости и точности игроков в сравнении с их обычными результатами.

Оказалось, что всего два дополнительных часа сна увеличили число удачных бросков на 9% и сократили время на спринт 80 метров на 0,6 секунд. Так что, если у вас бывают тяжёлые физические нагрузки, медленная фаза сна поможет восстановиться.

Быстрая фаза сна нужна для разума так же сильно, как медленная — для тела. Почти всё время, когда вы спите, мозг спокоен, но когда наступает БДГ-фаза, он активизируется. Это фаза, во время которой вы видите сны, а ваш мозг перераспределяет информацию.

Во время БДГ-фазы мозг стирает ненужную информацию и улучшает память, связывая опыт, полученный за последние 24 часа, с предыдущим опытом, облегчая обучение и провоцируя рост нейронных связей.

Температура тела в это время поднимается, повышается кровяное давление, а сердце бьётся чаще. В дополнение к этому, тело двигается. В целом быстрая фаза сна возникает от трёх до пяти раз за ночь на короткий промежуток времени.

Человек не может нормально функционировать без обеих фаз сна. Лишение сна бьёт по здоровью: садится иммунитет, сознание становится «туманным», повышается риск инфекционных заболеваний, повышаются давление и риск сердечных заболеваний. Кроме того, лишение сна грозит психическими заболеваниями и сокращает срок жизни.

Медленная фаза сна помогает восстановить физическое здоровье, быстрая фаза — умственные возможности.

Однако, несмотря на огромное значение сна для организма, качество и длительность сна в течение жизни меняются.

Возрастные изменения сна

Опираясь на исследования медицинской школы Гарварда, можно сказать, что с возрастом людям всё труднее засыпать. Этот феномен называется задержкой сна. И эффективность сна — процент времени, которое вы проводите в постели именно во сне — так же уменьшается.

В среднем у 80-летних людей длинная фаза сна длится меньше на 62%, чем у 20-летних. Есть много факторов, которые влияют на старение тканей, и если при этом фаза медленного сна сокращается, процесс старения происходит ещё быстрее.

Здоровый сон — ваше лучшее оружие против быстрого старения.