Сон и память

Спать надо чаще
Анастасия Казанцева, STRF.ru  

Владимир Матвеевич Ковальзон, ведущий научный сотрудник Института проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН, специалист в области физиологии, биохимии и фармакологии сна, доктор биологических наук никогда не ругает студентов, засыпающих на его лекциях. Учёный знает, что даже короткий сон способствует консолидации памяти и лучше упустить пять минут, зато твёрдо выучить всё остальное.

Впрочем, никто из слушателей не уснул на публичной лекции Ковальзона «Сон и память», прошедшей в Дарвиновском музее 25 января в рамках публичных чтений, посвящённых столетию журнала «Природа». Совершенно невозможно спать, когда на твоих глазах расшатываются основы миропорядка. Собравшиеся всегда подозревали, что цивилизация вынуждает людей жить по какому-то дурацкому графику, но не ожидали, что это – общепризнанный научный факт.

Быстро и медленно

От состояния спокойного бодрствования млекопитающее может перейти к медленному сну. Его разделяют на четыре стадии (первая – поверхностный сон, четвёртая – глубокий). После того как животное пройдёт их все и вернётся назад, начинается фаза быстрого сна, или фаза быстрых движений глаз.

Ковальзон отмечает, что именно исследования сна стали первой «точкой пересечения электричества и психики». Это сегодня учёные могут определять с помощью МРТ зоны мозга, связанные с самыми разнообразными вещами – от распознавания лиц до представления о жилище. В первой половине XX века в их распоряжении был только электроэнцефалограф, и именно с его помощью обнаружили, что активность мозга во время разных стадий сна очень заметно различается. При этом медленный сон с его низкочастотными волнами невозможно спутать ни с чем, а вот электроэнцефалограмма быстрого сна для неопытного наблюдателя очень похожа на ЭЭГ бодрствующего человека. Отличить их с уверенностью позволяют только дополнительные данные о мышечной активности и движениях глаз.

Для всех млекопитающих характерна цикличность сна. После стадии медленного сна наступает быстрая, а потом животное либо просыпается, либо переходит к новому циклу. Ночной сон человека в норме состоит из 5–6 таких циклов, каждый из которых продолжается около полутора часов. По-хорошему, просыпаться надо бы при завершении цикла. «Вторжение в ночной сон, скажем, звонок будильника, – это вообще вещь очень неприятная для всей системы: для нашего мозга, для поведения, выбивающая нас из колеи, – подтверждает лектор. – Неоднократно предпринимались попытки разработать такой будильник, который бы отслеживал наше состояние и будил нас по завершении цикла. Пусть это будет даже до того момента, когда нужно встать реально, но лучше раньше проснуться по завершении цикла, чем на середине следующего цикла вдруг нас разбудят». Сегодня таких будильников ещё нет на рынке – существующие образцы измеряют пульс, а определить фазы сна с приемлемой точностью позволяет только энцефалограмма.

Но человеческий сон отличается от сна нормальных животных не только тем, что мы встаём по будильнику. Изменилась и структура циклов: в первой половине ночи у человека велика доля медленного сна, а ближе к утру возрастает доля быстрого. Ковальзон объясняет, что и эта особенность связана с давлением цивилизации, которое вынуждает нас спать всего один раз в сутки – ночью. В результате организм сначала добирает жизненно важный медленный сон, а в оставшееся время уделяет внимание быстрому.

Антропологические исследования примитивных культур подтверждают, что структура нашего сна продиктована образом жизни. «Было показано, что в естественных условиях человек спит днём. Причём даже не один раз, как дети наши спят, а два. Это естественный характер сна для взрослого человека, который ему рекомендуют гены, – говорит лектор. – А ночью он спит меньше и структура сна у него другая, эти циклы сна равномерны, и разница между первой половиной ночи и второй стирается».

Как гены могут рекомендовать нам, когда нужно спать? По крайней мере в том, что касается 24-часового ритма, ясность уже есть. Основную роль в поддержании суточного цикла отводят «биологическим часам», которые находятся в супрахиазматическом ядре гипоталамуса. Наши часы снабжены маятником, в роли которого выступают различные молекулы, такие как белок PER. Как и любой белок, он синтезируется в две стадии: сначала считывается ген и синтезируется информационная РНК, а потом по ней строится аминокислотная последовательность. Эти две стадии разнесены по времени: когда мы спим, в нейронах синтезируется РНК, а когда бодрствуем – образуется белок, который связывается с собственным геном и препятствует производству РНК. Эта система связана с сетчаткой, и подстраивается она под световой день. Если эти часы не подводить, у большинства людей они будут работать по 25-часовому графику.

Причём тут память?

Идея о том, что одна из важнейших функций сна – упорядочивание приобретённого опыта, подтверждается множеством экспериментов. Сегодня научное сообщество уже не сомневается в самом факте необходимости сна для эффективного запоминания новой информации и занимается в основном выяснением того, какие виды памяти в наибольшей степени зависят от сна и какие характеристики сна влияют на процесс запоминания.

Большинство экспериментов связано с декларативной, или сознательной памятью. Например, испытуемым можно предложить список слов для заучивания, а на следующее утро сравнить эффективность воспроизведения этих слов у тех, кто спал ночью, и у тех, кто бодрствовал. Конечно, невыспавшиеся люди воспроизводили слова хуже. «Но удивительно было другое. Когда эти слова разделили на эмоционально позитивные, эмоционально нейтральные и эмоционально негативные, то оказалось, что эмоционально позитивные слова очень сильно забываются после бессонной ночи, а негативные – нет. То есть лучше всего мы запоминаем всякую дрянь, так сказать, неприятности», – предупреждает Ковальзон.

Что именно происходит при недостатке сна у людей, исследовать довольно трудно. Намного проще работать с крысами, и в их случае установлена чёткая связь между сном и восстановлением уровня белков, необходимых для процессов памяти.

Во многих экспериментах людям предлагают поспать днём, вскоре после обучения какому-либо навыку. Выясняется, что те, кто проспал даже несколько минут, воспроизводят то, чему их учили (например, игру на пианино), лучше, чем их коллеги, которым поспать не удалось. Правда, на следующее утро вторая группа может догнать и даже перегнать первую, а ещё через сутки – значимых отличий больше нет. «Это показывает, что для нашего хорошего запоминания неважно, когда мы поспали – днём или ночью, но важно, чтобы консолидация прошла во время сна. Этот сон резко улучшает консолидацию, то есть переход из кратковременной в долговременную память», – объясняет учёный.

В другом подобном эксперименте было проведено томографическое исследование, в ходе которого специалисты сравнивали активацию различных зон мозга при выполнении моторной задачи до и после сна.

Оказалось, что после сна испытуемых снижается активность зон мозга, отвечающих за произвольную регуляцию движений, но зато усиливается работа зон, связанных с автоматизацией действий.

Интересная особенность влияния дневного сна на память была продемонстрирована в работе, которую проводил Ковальзон вместе со специалистами из Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии. В этом эксперименте испытуемым предлагали заучивать пары слов, причём часть материала они учили дважды, а часть – только один раз. Выяснилось, что в первом случае достоверной разницы в воспроизведении слов между спавшими и неспавшими людьми нет, а вот слова, которые испытуемые заучивали только один раз, после дневного сна воспроизводились лучше. «О чём это говорит? Если мы что-то выучили плохо, то тем более важно поспать. Потому что если вы выучили плохо, то без сна точно не запомните. Если вы выучили очень хорошо, то можно уже и без сна обойтись», – говорит Ковальзон.

Дивный новый мир

«Чем старое чинить, лучше новое купить», – учили спящих детёнышей в книжке Олдоса Хаксли. К сожалению, дети ничего не усвоили. Идея гипнопедии, обучения во сне, вполне серьёзно обсуждалась учёными, но многочисленные эксперименты показали, что этот метод не работает. Мозг неплохо воспринимает информацию в состоянии спокойного бодрствования, а вот после засыпания он надёжно отгораживается от внешних стимулов и работает только с той информацией, которую успел получить раньше.

Страница из американского журнала «Иллюстрированная механика» за ноябрь 1958 года.
Подпись гласит: «Учитесь во сне. Шёпот из-под подушки поможет научиться чему угодно –
от уверенности в себе до высшей математики».
Современные учёные уверены, что метод гипнопедии (обучения во сне) не работает

Тем не менее сама идея книги Хаксли – организация мира с учётом достижений современной биологии – выглядит очень привлекательно. Если бы президентом страны стал нейрофизиолог, наша жизнь, несомненно, изменилась бы к лучшему.

Во-первых, нас бы лучше учили в школе, потому что образование было бы построено на понимании механизмов работы мозга. Специалисты знают, что для перехода информации из долговременной памяти в кратковременную требуется не менее двух часов, а это значит, что классно-урочная система неэффективна, ведь информация, полученная на уроке, препятствует запоминанию предыдущего урока. «А потом удивляются, почему школьники или студенты плохо усваивают… Удивительно, что они вообще что-то усваивают!» – возмущается лектор.

Во-вторых, у нас стало бы меньше аварий, ошибок в лечении и других проблем, связанных с человеческим фактором, потому что значительная их часть обусловлена именно недосыпом. Деятельность современного человека требует напряжённой концентрации внимания. «Для такого режима нужен постоянный высочайший уровень работы мозга, мы должны всегда быть бодры максимально. А это очень трудно. Если вы не выспались, то это просто невозможно, – говорит Ковальзон. –  Сейчас это очень бурно обсуждается. В интернете были материалы на тему того, что в Нью-Йорке для клерков сделали комнаты отдыха, где можно поспать. Это очень разумно! Я бы хотел, чтобы у нас тоже такие вещи организовывали, где человек не просто смог бы пообедать, а чтобы имел возможность удалиться в этот сонный кабинет <...>. Это очень сильно освежает мозг и снимает давление сна, которое <…> сохраняется из-за того, что у нас нет возможности днём поспать. Поэтому для современного человека это жизненно важно, причём как для него самого, так и для окружающих».

Ещё один способ резко снизить количество проблем, возникающих из-за недосыпа, – это отказ от перехода на летнее время. «Опасность заключается в частой смене режима. Сомнологи и специалисты по биологическим часам всегда рекомендуют современным людям стараться как можно меньше его менять. Если вы к какому-то ритму привыкли, пусть даже странному, то вы его придерживайтесь, потому что ваши системы организма перестроились и часы уже тикают в этом режиме, который вы для себя избрали. Поэтому мы всегда выступаем против смены зимнего-летнего времени», – объясняет учёный.

В-третьих, мы бы избавились от пробок и социальной напряжённости между «жаворонками» и «совами». Несмотря на то что большинство людей всё-таки относятся к типу «голубей», то есть способны подстроиться под любой график, существуют и врождённые «жаворонки» и «совы». В силу генетических особенностей внутренние часы таких людей всё время спешат или отстают, а значит, утомление наступает заметно раньше или позже, чем у обычного человека. Ковальзон считает, что возможность высыпаться должна быть у каждого, даже если он мутант.

Хорошая новость в том, что в последнее время руководители фирм всё чаще разделяют эту идею: «Людям нужно работать – не землю копать, а нужно заниматься какой-то работой, требующей высокого умственного напряжения, мобилизации всех когнитивных способностей. Для этого нужно, чтобы человек был в хорошей форме. И руководители фирм позволяют сотрудникам подбирать себе тот режим, который удобен, лишь бы работа была выполнена. Кроме того, это разгружает транспорт – тем более, чем более плавно начинают работать люди, не все в одно время едут туда и обратно. То есть это имеет целый ряд преимуществ, и сейчас данная идея уже находит применение».

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
28.01.2011