Депривация сна и её влияние на работу мозга

Минимальной необходимой продолжительностью сна является сон 7 часов в сутки. Хроническая частичная депривация сна, состояние, в котором живёт множество людей в развитых странах, может тать причиной нарушения сна, снижения работоспособности, стресса, ожирения, гипертонии, диабета и рака. Депривация сна снижает внимание, ослабляет память, способность  абстрактному мышлению и приятию решений. Реакция организма на отсутствие сна индивидуальна и сильно различается между людьми. Как правило, у одного и того же человека раз от раза реакция на недосыпание будет стабильной – либо выраженной, либо слабой, либо умеренной. Не так уж много возможностей узнать, что именно происходит с мозгом, когда мы недосыпаем, и каковы причины этих процессов.

Способность к работе, принятию решений, испытываемые эмоции и сонливость изменяются в течение дня. Есть два биологических процесса, отвечающих за эти изменения. Это гомеостатический процесс отсчитывающий время сна и бодрствования и циркадный ритм, отслеживающий время суток. Гомеостатический контроль ведёт к снижению определённых функций после некоторого периода бодрствования. Циркадный ритм активирует их днём и подавляет в ночное время. Два этих механизма дополняют друг друга при нормальном стиле жизни, но могут нарушаться и конфликтовать при лишении сна. Конечно, помимо этих механизмов, существует ряд других факторов, регулирующих состояние человека в течение суток и желание спать. Интересно, что сонливость не всегда отражает потребность в сне – даже выспавшийся человек, например, сразу после пробуждения, может хотеть спать ещё 15-20 минут. Если бы сонливость возникала, только когда сон действительно необходим, такого феномена не наблюдалось бы.

Наиболее охарактеризованное нарушение работы мозга при отсутствии сна – это внезапные коротковременные отключения активности его участков, провалы внимания, когда человек не может сосредоточиться ни на чём, первое время они происходят не очень часто. Вне этого состояния человек способен сосредоточенно работать, но общая производительность всё равно снижается и возникает риск несчастного случая, если деятельность человека связана с такими рисками. Профили потери активности мозга при провалах внимания имеют индивидуальные различия, возможно, связанные с компенсаторной реакцией мозга.

Недосыпание по-разному влияет на разные мыслительные процессы. При сильном влиянии на скорость реакции, которая замедляется у невыспавшегося человека, на объём памяти недосыпание влияет мало. Депривация сна подавляет активность таламуса, теменных и префронтальных областей мозга. Основную роль в регуляции сонливости в этом случае играет префронтальная кора. Через 35 часов бодрствования снижается активность височной коры. У невыспавшегося человека активация этой части коры в ответ на задания, связанные с вербальным обучением, отличаются от нормы, возможно это компенсация неспособности мозга активировать необходимые специфические участки коры. Изменяется и состав рецепторов на поверхности нейронов, например, при недостатке сна происходит снижение количества рецепторов дофамина (дофамин участвует в регуляции бодрствования) и увеличение содержания рецепторов серотонина (гормон, в том числе, регулирующий сон) в коре.

Циркадные ритмы каждого человека стабильны, но сильно различаются между людьми. Чувство циркадного ритма и сонливость может маскироваться факторами, влияющими извне - стресс, прием пищи, условия работы, температура окружающей среды, освещенность и приём стимуляторов (например, кофеина), всё это создаёт видимость работы циркадного цикла для самого человека. Оценить реальный циркадный ритм современного человека можно по температуре тела и синтезу мелатонина при тусклом свете. Самое известное различие между людьми в циркадных ритмах давно известно как «совы» и «жаворонки». Такие особенности, как принадлежность к «жаворонкам» или «совам», по крайней мере, частично, обусловлена наследственностью. За поддержание циркадного ритма отвечает супрахиазмальное ядро в гипоталамусе, в регуляцию вовлечены также подкорковые структуры. От системы, регулирующей циркадный ритм, зависит коротковременная память, познавательные способности, скорость восприятия, концентрация внимания. Под её контролем находятся участки мозга, локализованные за глазницами, в теменной и лобной долях, которые отвечают за регуляцию внимания, на одну и ту же задачу, предложенную в разное время суток они будут реагировать по-разному. Наиболее выражена потеря внимания при ограничении возможности сна, если производить оценку этого показателя во время циркадной ночи. Система циркадного ритма скорее влияет на бодрствование, чем на сон, например именно благодаря ей, после бессонной ночи в начале вечера возникает улучшение когнитивных функций. При отсутствии сна регуляция циркадного цикла нарушается. Мелатонин, один из основных регуляторов суточных циклов, синтезируется, в основном, в ночное время, но у человека, который по каким-либо причинам не спит, синтеза мелатонина ночью не происходит.

Найдены и некоторые генетические полиморфизмы, связанные с нарушениями сна и восприимчивостью к его отсутствию, однако до полного понимания наследственности в этой области нет. Самое распространённое нарушение сна связано с невозможностью заснуть в «нормальное» время, когда человек засыпает в три часа ночи или ранним утром. Кроме того, для этого состояния характерен растянутый циркадный ритм, внутренние «сутки» длятся 25 часов и более. Это нарушение связано с полиморфизмом, затрагивающим количество повторов в гене PER3 , и аллелью 3111C CLOCK . Существует и нарушение обратного характера – человек склонен засыпать и просыпаться на несколько часов раньше «нормы», а его «внутренние часы» ориентируются на сутки, в которых менее 23 часов. Это менее распространённое заболевание, для него показана связь с мутациями PER2. Аллель гена белка главного комплекса гистосовместимости (HLA) DQB1*0602  найдена у 12-38% of здоровых людей, однако её наличие ассоциировано с нарушениями сна. Такие люди хуже переносят хроническое частичное лишение сна. Описаны и генетические полиморфизмы, связанные с особенностями циркадного ритма.

И всё же, наверно, несмотря ни на какие исследования, самое главное здесь, это обеспокоенность каждого человека своим здоровьем и стремление скорректировать свой стиль жизни так, чтобы спать хотя бы 7 часов в день. Хотя, в условиях современной жизни в развитых странах, это не всегда просто.