Все статьи Лабжурнала

Ночью надо спать

Нейроинтерфейсы

Время чтения: 10 мин

Девушка спит, её рыжие волосы превращаются в горы, молекулы и спирали ДНК, рядом море с парусником, дельфинами и осьминогом

Человек, который проживёт 75 лет и будет спать по 8 часов в сутки, проведёт во сне 25 лет. Это дольше, чем школа, университет и аспирантура вместе взятые. Генетики, инженеры и нейробиологи пытаются отвоевать хотя бы часть этого времени. Разбираемся, что у них получилось и что по дороге выяснилось о мозге.

Зачем нужен сон?

Ночью мозг переводит краткосрочную память в долгосрочную

Новые впечатления сначала быстро записываются в гиппокамп, в нём хранится черновик прожитого дня. Во сне он заново проигрывает события дня, а кора переносит их в долговременную память. Считается, что для этого должны совпасть три ритма. Это медленные волны коры, сонные веретёна, которые запускает таламус, и короткие высокочастотные вспышки гиппокампа. И в 2023 году эту теорию впервые подтвердили прямо внутри мозга человека. Но мозг не просто раскладывает воспоминания по полкам, он их перетасовывает, связывает новое с уже известным и замечает закономерности, которые днём ускользали. источник

Ночью мозг интегрирует знания и запускает креативность

В 2021 году французские учёные показали, что даже 15 секунд дремоты почти втрое повышают шанс найти скрытое правило в задачах; его нашли 83% задремавших против 30% тех, кто не уснул.

Ночью происходит очистка мозга от мусора

Лимфатических сосудов внутри мозга нет, поэтому его промывает спинномозговая жидкость. Она течёт вдоль сосудов и уносит отходы. Среди них бета-амилоид, обрывки белка, которые при болезни Альцгеймера слипаются в бляшки.

Такую систему в 2012 году описала нейробиолог Майкен Недергаард из Рочестерского университета и назвала её глимфатической. У мышей жидкость прокачивают сосуды; во сне они примерно раз в 50 секунд сжимаются и расширяются под действием норадреналина, но насколько сон ускоряет уборку по сравнению с бодрствованием, учёные пока спорят. источник

Во сне идёт и починка ДНК

Нейроны не делятся, не обновляются и живут столько же, сколько мы, поэтому в процессе жизни им приходится самим чинить поломки. В 2019 году биологи из израильского Университета Бар-Илан вывели рыбок данио со светящимися хромосомами и наблюдали за нейронами живых рыбок. Во сне хромосомы двигались активнее, а повреждения ДНК уменьшались. Если рыбкам не давали спать, разрывы в ДНК накапливались. источник

Даже медузы и актинии, у которых нет мозга (есть только нервная сеть), спят около восьми часов в сутки, и повреждения ДНК в их нервных клетках во сне уменьшаются, так что сон, возможно, и появился в эволюции как время для ремонта нейронов. источник

Похоже, сон защищает от окислительного стресса

У мушек-дрозофил, которым не давали спать, в кишечнике копились активные формы кислорода (агрессивные молекулы, повреждающие белки и ДНК), и мушки погибали раньше срока. Если же таких мушек кормили антиоксидантами, они жили нормально даже без сна. У мышей без сна эти молекулы тоже накапливались, а у человека этот механизм ещё не проверяли.

Всё это напрямую связано с механизмами старения

Повреждение ДНК и сбой протеостаза, когда клетки не успевают убирать испорченные белки, входят в список главных причин. Отменить старение сон не может и действует не на все его механизмы, но без него эти поломки копятся быстрее, поэтому хороший сон — одна из самых доступных мер, чтобы не ускорять этот процесс.

Как это работает

Сон — это не вкл/выкл. Это суперсложная система починки организма:

  1. Быстрая фаза (REM): активность мозга почти как днём, сновидения, паралич тела.
  2. Медленная фаза (глубокий сон) делится еще на три: дремота, поверхностный сон, глубокий сон.

Чудеса починки организма происходят в глубокую медленную фазу.

Сон управляется гормонами. Основной — мелатонин. Цикл его выработки (циркадный ритм) составляет 24 часа. Мы не можем два дня изображать из себя сову, потом два дня — жаворонка, а потом вообразить себя жирафом, который спит всего 2 часа в сутки.

Чтобы сон выполнял свою функцию, режим должен быть регулярным. И постоянно его сдвигать туда-сюда — большой стресс для организма.

Уровень мелатонина повышается после 8 вечера, когда начинает темнеть. Спать надо ложиться на пике — через час-два после начала выработки, т.е. в 22.00.

До 3 часов ночи уровень мелатонина стабильный, далее гормон падает и достигает минимума к 9 утра. Если не лечь хотя бы до 1 часа ночи, то уснуть тяжело.

Утром мелатонин не вырабатывается, растет кортизол, который помогает проснуться и чувствовать себя бодрым. Всё — надо вставать.

Ловушки

Прерванный сон. В семь вечера уснул на диване, в час ночи перебрался в кровать и долго не мог уснуть. Сон не является равномерным и однородным. Обе фазы нужны для работы мозга. Вы проснетесь до того, как начнется нормальная перезагрузка и вернетесь в начало. Когда сон постоянно рвётся на куски, в нём становится меньше глубоких стадий. Нужны 8 часов подряд.

Сон днём не замена. Днем уровень мелатонина низок (свет его выключает), сон поверхностный, нет погружения в глубокий сон, вы не высыпаетесь.

После обеда многих клонит в сон. Послеобеденный спад бодрости — часть суточного ритма, и он наступает даже у людей, которые не обедали источник.

Короткий дневной сон на 10–20 минут действительно может взбодрить. Если спать дольше получаса, мозг успевает уйти в глубокий сон, и после пробуждения человек чувствует себя разбитым. Это состояние называют инерцией сна источник. А вот полноценно заменить ночь днём не получится: циркадные часы днём подают сигнал «бодрствуй», и сон выходит короче и беспокойнее.

Ложиться в разное время. Циркадный ритм равен 24 часам. Не получится его быстро перестроить. А значит, гормоны не запустят систему сна. Принимать мелатонин для коррекции режима можно, но, чтобы бороться с бессонницей, нужны совсем другие дозы, которые уже вызывают зависимость.

В будни школьник встаёт в семь, а в субботу спит до полудня. Для внутренних часов это похоже на перелёт через несколько часовых поясов каждую пятницу и обратно каждый понедельник. Немецкий хронобиолог Тилль Рённеберг с коллегами в 2006 году назвали это социальным джетлагом источник. По оценкам, он есть примерно у двух третей учащихся и работающих людей в развитых странах источник.

Дефицит сна. От недостатка сна умирают быстрее, чем от голода. Работаете ночью? Часто ложитесь в 3:00? Получите в подарок повышенный риск рака, ожирения, диабета, депрессии. Сбитый циркадный ритм (внутренние часы сломаны).

Научные эксперименты при нехватке сна доказали

  • Снижение иммунитета. Ночь без сна после вакцинации ухудшает выработку антител.
  • Увеличение вероятности простуды и рост опухолей.
  • Ночной жор. Тяга к калорийной пище ведет к ожирению и диабету 2 типа.
  • Когнитивные нарушения — хуже запоминаем информацию и медленнее принимаем решения.
  • Негатив к окружающим, депрессия.
  • Ускорение старения.
  • Работа в ночную смену — канцероген.

Как сон улучшить

  • Регулярность. Ложиться и вставать примерно в одно время, даже в выходные. Разница в выходные не больше часа. Время подъёма удерживает внутренние часы надёжнее, чем время отбоя.
  • Ловите утренний свет. Выйти на улицу или хотя бы постоять у окна в первые полчаса после подъёма. Утренний свет сдвигает часы на более раннее время, и это работает даже у подростков с поздним ритмом источник.
  • Без гаджетов за 1 час до сна. Приглушайте свет вечером, за час-два до сна используйте тёплый неяркий свет: синий свет мешает выработке мелатонина. В эксперименте 2015 года люди, которые 4 часа читали перед сном с планшета, засыпали примерно на 10 минут дольше, мелатонин у них выделялся слабее, а утром они чувствовали себя более сонными, чем после бумажной книги источник. Эффект заметный, но умеренный. Для подростка часто важнее другое: игра или переписка так увлекает, что спать просто не хочется. Удобное семейное правило — телефоны ночуют на зарядке вне спальни.
  • Темно и прохладно — свет выключить, окно приоткрыть. Температура тела перед сном должна немного снизиться, и прохладная спальня этому помогает.
  • Сон 8–9 часов — это не опция, это норма.

Сон у детей

Новорождённые спят до 18 часов в сутки, и около половины этого времени приходится на быстрый, или активный, сон — до девяти часов в сутки. У взрослых на быстрый сон приходится всего около пятой части ночи. Ещё до рождения, в утробе, малыш проводит в активном сне две трети сна и больше. Засыпают младенцы не так, как взрослые, часто сразу попадают в быстрый сон, а их циклы длятся не 90 минут, а 50–60. Во время быстрого сна малыш морщится, улыбается, тихо всхлипывает и подёргивает ручками и ножками. Учёные считают, что эти подёргивания помогают растущему мозгу. Каждое посылает в мозг сигнал, и по таким сигналам мозг учится понимать, где какая часть тела, словно рисует её карту. С возрастом быстрого сна становится меньше, к году он занимает около 30% сна. А выражение «растёт во сне» почти буквально верно, больше всего гормона роста выделяется в глубоком медленном сне.

Сон у животных

Осьминоги спят в две стадии. В спокойном сне они бледнеют, закрывают глаза и замирают. Примерно раз в час осьминог на минуту начинает быстро перебирать окраски и узоры, очень похожие на те, что показывает днём. Если ему два дня не давать спать, таких «цветных» эпизодов потом становится больше. Учёные предполагают, что так осьминог, возможно, заново переживает события дня — почти как мы во сне.

Чтобы проверить, зачем сон пчёлам, их лишали сна прибором с говорящим названием инсоминатор. Невыспавшиеся пчёлы в своём танце хуже показывали сородичам направление к цветам, и тем было труднее найти корм.

Утки, которые спят рядком, на краях ряда чаще держат открытым один глаз — тот, что смотрит наружу, откуда может подкрасться хищник. Одно полушарие их мозга в это время спит, а другое сторожит.

Кашалоты спят вертикально, повиснув у самой поверхности, по 10–15 минут, не двигаясь и не дыша. Однажды лодка исследователей прошла совсем рядом со спящими кашалотами, и те никак не реагировали, пока она случайно их не задела.

Кто разгадывает загадки сна и может ли это быть твоей профессией

Сном занимаются не только врачи-сомнологи. Хронобиолог изучает внутренние часы: на мушках-дрозофилах, мышах, клетках в пробирке. Именно на мушках сделали открытие, отмеченное Нобелевской премией 2017 года.

  • Нейрофизиологи ищут клетки и ритмы, которые управляют сном.
  • Нейроинженеры создают приборы, от лабораторных полисомнографов до домашних повязок, которые считывают волны мозга.
  • Специалисты по данным учат нейросети размечать стадии сна по ЭЭГ.
  • Генетики и биоинформатики ищут гены сна в данных сотен тысяч людей.

Было интересно? Отметь сердечком, и статья поднимется выше в Лабжурнале

Источники

Как изучают сон

  1. Aserinsky E., Kleitman N. Regularly occurring periods of eye motility, and concomitant phenomena, during sleep. Science, 1953.
  2. Iber C. et al. The AASM Manual for the Scoring of Sleep and Associated Events. American Academy of Sleep Medicine, 2007.

Кто управляет сном

  1. Borbély A. A. A two process model of sleep regulation. Human Neurobiology, 1982.
  2. Chang A.-M. et al. Evening use of light-emitting eReaders negatively affects sleep, circadian timing, and next-morning alertness. PNAS, 2015.
  3. Roenneberg T. et al. A marker for the end of adolescence. Current Biology, 2004.
  4. Paruthi S. et al. Recommended amount of sleep for pediatric populations: a consensus statement of the American Academy of Sleep Medicine. Journal of Clinical Sleep Medicine, 2016.

Что мозг делает ночью

  1. Tononi G., Cirelli C. Sleep and the price of plasticity. Neuron, 2014.
  2. de Vivo L. et al. Ultrastructural evidence for synaptic scaling across the wake/sleep cycle. Science, 2017.
  3. Xie L. et al. Sleep drives metabolite clearance from the adult brain. Science, 2013.
  4. Fultz N. E. et al. Coupled electrophysiological, hemodynamic, and cerebrospinal fluid oscillations in human sleep. Science, 2019.
  5. Hauglund N. L. et al. Norepinephrine-mediated slow vasomotion drives glymphatic clearance during sleep. Cell, 2025. doi:10.1016/j.cell.2024.11.027
  6. Miao A. et al. Brain clearance is reduced during sleep and anesthesia. Nature Neuroscience, 2024.
  7. Zada D. et al. Sleep increases chromosome dynamics to enable reduction of accumulating DNA damage in single neurons. Nature Communications, 2019. doi:10.1038/s41467-019-08806-w
  8. Aguillon R. et al. DNA damage modulates sleep drive in basal cnidarians with divergent chronotypes. Nature Communications, 2026. doi:10.1038/s41467-025-67400-5
  9. Lacaux C. et al. Sleep onset is a creative sweet spot. Science Advances, 2021. doi:10.1126/sciadv.abj5866

Что происходит без сна

  1. Gulevich G., Dement W., Johnson L. Psychiatric and EEG observations on a case of prolonged (264 hours) wakefulness. Archives of General Psychiatry, 1966.
  2. Dawson D., Reid K. Fatigue, alcohol and performance impairment. Nature, 1997.
  3. Yoo S.-S. et al. The human emotional brain without sleep — a prefrontal amygdala disconnect. Current Biology, 2007.
  4. Prather A. A. et al. Behaviorally assessed sleep and susceptibility to the common cold. Sleep, 2015.
  5. Spiegel K. et al. A meta-analysis of the associations between insufficient sleep duration and antibody response to vaccination. Current Biology, 2023. doi:10.1016/j.cub.2023.02.017
  6. Spiegel K. et al. Sleep curtailment in healthy young men is associated with decreased leptin levels, elevated ghrelin levels, and increased hunger and appetite. Annals of Internal Medicine, 2004.
  7. IARC Monographs, vol. 124: Night Shift Work. 2020.
  8. Vaccaro A. et al. Sleep loss can cause death through accumulation of reactive oxygen species in the gut. Cell, 2020.

Попытки спать меньше

  1. Mukhametov L. M., Supin A. Ya., Strokova I. G. Interhemispheric asymmetry of cerebral functional states during sleep in dolphins. Доклады АН СССР, 1976.
  2. Lyamin O. I. et al. Cetacean sleep: an unusual form of mammalian sleep. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 2008.
  3. Rattenborg N. C. et al. Evidence that birds sleep in mid-flight. Nature Communications, 2016.
  4. Gravett N. et al. Inactivity/sleep in two wild free-roaming African elephant matriarchs — Does large body size make elephants the shortest mammalian sleepers? PLoS ONE, 2017.

Нейроинтерфейсы и сон

  1. Geva-Sagiv M. et al. Augmenting hippocampal–prefrontal neuronal synchrony during sleep enhances memory consolidation in humans. Nature Neuroscience, 2023. doi:10.1038/s41593-023-01324-5

История и механизмы сна

  1. Van Cauter E, Copinschi G. Interrelationships between growth hormone and sleep. Growth Hormone & IGF Research
  2. Diekelmann S, Born J. The memory function of sleep. Nature Reviews Neuroscience, 2010
  3. Miao A и соавт. Brain clearance is reduced during sleep and anesthesia. Nature Neuroscience, 2024
  4. Пресс-релиз Нобелевской премии по физиологии и медицине 2017. NobelPrize.org
  5. Wyatt JK и соавт. Circadian temperature and melatonin rhythms… on a 20-h day. Am J Physiol, 1999
  6. Burgess HJ, Fogg LF. Individual differences in the amount and timing of salivary melatonin secretion. PLOS ONE, 2008

Подростки и нормы сна

  1. Crowley SJ, Acebo C, Carskadon MA. Sleep, circadian rhythms, and delayed phase in adolescence. Sleep Medicine, 2007

Недосып, режим и вещества

  1. Wittmann M. и соавт. Social jetlag: misalignment of biological and social time. Chronobiology International, 2006. doi.org
  2. Sleep and immune health: how dogs, goats and «factor S» shaped a field. PMC
  3. Ward E. M. et al. Carcinogenicity of night shift work. The Lancet Oncology, 2019. doi.org
  4. Post-lunch napping and the post-lunch dip. Biology of Sport, 2021

Статьи той же рубрики