Циркадные ритмы реальны

Хотя о существовании внутренних часов у растений ученые знали с начала XVIII века, доказать гипотезу о том, что животными и людьми управляют внутренние механизмы (а не внешние), было трудно. Традиционно считалось, что человеческие существа, которые стоят на более высокой ступени развития, должны управляться какими-то другими факторами окружающей среды, помимо солнца и луны.

Общепринятую теорию подтверждают простейшие эксперименты с растениями:

если растение поместить в темный подвал, оно продолжит каждый день поднимать и опускать листья, повинуясь определенному суточному ритму.

В дневное время многие растения поднимают листья, чтобы получить от солнца больше энергии, а ночью опускают листья, чтобы не расходовать энергию на их поддержание в поднятом положении. По той же причине многие цветы распускаются только днем, когда вокруг летают опыляющие их пчелы и птицы. Однако у некоторых растений, таких как жасмин во дворе моего дедушки, цветы раскрываются ночью. Дело в том, что эти растения опыляются ветром, а не животными.

Провести следующую серию исследований было гораздо труднее, и ученые начали с опытов на насекомых, птицах, а затем на животных. Они изучили процесс развития плодовых мушек от личинки до полной зрелости, который тоже является циркадным, потому что взрослые мушки появляются только утром, когда ветер слабее и влажность выше. Они изучили формы сезонных миграций птиц и циклы сна-бодрствования других животных. Кроме того, производились наблюдения за лабораторными мышами в контролируемой среде.

Когда грызунов помещали в темноту без каких-либовнешних указателей времени, животные продолжали просыпаться и засыпать, словно по часам, через 23 часа 45 минут.

Было установлено, что циркадные ритмы многих растений и грибов тоже близки к 24 часам, хотя и отличаются на несколько минут.

Выяснить, есть ли такие же внутренние часы у людей, было почти невозможно, потому что не существовало никакого легкого способа устранения всех внешних сигналов времени, поступающих из окружающего мира. Тем не менее в 1950-е годы у исследователей появилась идея. Они дали испытуемому простой телефон, по которому он мог связаться только с одним человеком. Доброволец спустился в одну из глубоких пещер в Андах, взяв с собой лишь запасы еды, свечей и материалов для чтения на несколько недель. Каждый раз, когда его желание уснуть становилось достаточно сильным, он звонил человеку, находящемуся на другом конце провода, который записывал время звонка. Такой же звонок он совершал сразу после пробуждения. Исследование показало, что на протяжении нескольких недель, проведенных в пещере, его цикл сна-бодрствования сохранял точность часового механизма. Однако каждый день доброволец ложился спать чуть позже, то есть его внутренние сутки длились немного дольше 24 часов. Фактически его цикл сна-бодрствования был равен 24 часам 15 минутам. Предсказуемость данного цикла стала доказательством того, что управлять поведением человека могли только внутренние часы.

Небольшое несовпадение циркадных ритмов с длительностью суток не является удивительным и объясняется тем, что на большей части земного шара время от одного восхода солнца до другого не составляет ровно 24 часа.

Дело в том, что вертикальная ось нашей планеты имеет наклон, поэтому на определенных отрезках годовой орбиты вращения вокруг Солнца ее Северное и Южное полушария оказываются обращенными к Солнцу на протяжении большей части суток. В соответствии с постепенным удлинением или укорачиванием дней в течение года меняется время восхода и заката Солнца. На экваторе величина этого изменения очень мала, но если вы живете в Бостоне, Стокгольме или Мельбурне, то за одни сутки время восхода солнца может измениться на несколько минут. Когда дни удлиняются и приближается лето, внутренние часы будят нас немного раньше, в момент восхода солнца. После того как мы перелетаем из одного часового пояса в другой, наш цикл сна-бодрствования постепенно приспосабливается к новому часовому поясу. Я привел лишь несколько примеров, объясняющих, почему у нас есть внутренние часы и как механизм их самокоррекции связан с изменением времени восхода солнца и длительности дня. После того как гипотеза о существовании внутренних часов была доказана, ученые высказали предположение о связи (или возможной связи) циркадных ритмов со светлым временем суток.

Суточные ритмы

Многие ученые, включая меня, продолжают изучать влияние суточных ритмов на физиологию, метаболизм и даже на когнитивные функции взрослых людей. Мы установили, что ритмичность, или строгая закономерность, наблюдается почти во всех аспектах нашей повседневной жизни. Конечно, человеческие существа не цветут, как растения, и не мигрируют на дальние расстояния, как птицы, однако у нас тоже есть циркадные часы, которые отвечают за то, чтобы почти все процессы, связанные с нашим здоровьем, происходили в определенное время дня или ночи. Можно сказать, что наш организм запрограммирован на ежедневное выполнение действий в соответствии со строго определенными ритмами. В свою очередь,

виды деятельности, которыми вы занимаетесь в вечернее время, оказывают особенно сильное воздействие на циркадные ритмы.

Вот почему при работе с этой книгой вам следует иметь в виду, что самыми важными для жизни и здоровья окажутся те изменения, которые оптимизируют вашу деятельность в период с 6 часов вечера до полуночи.

Еще до того, как мы просыпаемся утром, внутренние часы готовят организм к пробуждению. Эта подготовка начинается с того, что шишковидная железа прекращает вырабатывать гормон сна мелатонин. У нас немного учащается дыхание, на несколько ударов в минуту возрастает частота сердечных сокращений и слегка повышается кровяное давление. Внутренняя температура тела поднимается на полградуса.

Наше общее самочувствие зависит от согласованности суточных ритмов. По утрам хорошее самочувствие означает, что мы чувствуем себя свежими и отдохнувшими после хорошего ночного сна, легко опорожняем кишечник, избавляясь от накопившихся за ночь токсинов, ощущаем бодрость, легкость и чувство голода. Вскоре после того, как мы открываем глаза, надпочечники увеличивают выработку гормона стресса кортизола, чтобы помочь нам энергично совершать утренние ритуалы. Поджелудочная железа готовится к высвобождению инсулина, чтобы справиться с завтраком.

После хорошего ночного сна и получения питательных веществ за завтраком мозг приходит в состояние готовности заниматься обучением и решением проблем в течение первой половины дня. В середине дня мы будем хорошо себя чувствовать, если объем выполненной работы окажется достаточным, чтобы мы были довольны результатами своих усилий. (Если вы не выспались, может возникнуть гнетущее ощущение, что вы попусту тратите время.) К концу дня мышечный тонус достигает пика, а после захода солнца температура тела начинает понижаться, в организме увеличивается выработка гормона сна мелатонина, организм готовится ко сну.

В вечернее время хорошее самочувствие означает снижение активности, чувство усталости и легкое погружение в глубокий сон. Сон не является для тела состоянием по умолчанию, в котором мозг просто отключается. На самом деле во время сна мозг очень занят. Он консолидирует воспоминания, основанные на сенсорной информации, полученной нами в течение дня, и сохраняет эту информацию путем создания новых синапсов, или связей, между нейронами. Кроме того, ночью мозг производит довольно много гормонов, в частности мелатонин и гормон роста человека. При дефиците сна производство гормона роста резко снижается, что особенно опасно для детей, так как может стать причиной задержки развития.

Суточные ритмы человека. Многие из функций нашего организма достигают пика в определенные периоды дня или ночи. Считается, что они регулируются нашими циркадными часами. Если нас полностью изолируют от естественного цикла дня и ночи, нормальное расписание этих ритмов будет сохраняться всего несколько дней.

Помимо прочего, ночью мозг занимается детоксикацией. Днем нервные клетки абсорбируют и перерабатывают питательные вещества, и в ходе этого процесса вырабатываются нежелательные токсичные побочные продукты. Во время сна эти токсины выводятся из мозга и в процессе нейрогенеза создаются новые клетки мозга. В этом отношении мозг можно сравнить с офисом: когда вы приходите в офис утром, у вас не возникает мысли о том, что кто-то работал там ночью, хотя на самом деле уборщики мыли полы, выносили мусор, системный администратор проводил апгрейд серверов, ремонтники меняли перегоревшие лампы освещения. Все эти работы должны выполняться для того, чтобы утром вы могли прийти и начать работать. […]

Оптимальный рабочий день

[…] Мозг человека наиболее активен в период между 10 часами утра и 3 часами дня. Возможно, многие из вас замечали, что в это время вы добиваетесь самых больших успехов в работе и учебе. Исследования показывают, что в пределах этого временного окна мы находимся в настроении, которое лучше всего подходит для совершения правильного выбора, решения многогранных проблем и разруливания сложных социальных ситуаций.

Фаза повышения продуктивности начинается в 10 часов утра и достигает пика примерно в полдень.

На протяжении этих нескольких часов ваш мозг трудится с максимальной эффективностью. Ваше внимание, рабочая память и настроение находятся на самом высоком уровне. После полудня мозг начинает постепенно сбавлять темп. Это достаточно веская причина для того, чтобы не терять целый час максимальной производительности на долгий обед. Дело в том, что продолжительный обеденный перерыв не согласуется с циркадным ритмом.

Наши исследования показали, что, когда люди работали в обеденный перерыв или довольствовались быстрым обедом, их производительность возрастала настолько, что объем работы, на который обычно уходило 8 часов, они выполняли за 7 часов.

К концу дня мозг устает, поэтому мы не можем справляться со сложными заданиями так же хорошо, как в первой половине дня. Данная тенденция усугубляется двумя факторами, воздействию которых подвергается большинство людей. Как мы уже говорили, дефицит сна предыдущей ночью усиливает нарастающую в течение следующего дня потребность во сне. Вот почему, если ночью вы мало спали, к полудню мозг начнет ощущать это давление. К тому же, как показывают исследования, в течение 1—2 часов после плотного обеда вас будет одолевать сонливость. Если вы привыкли делать перерыв на обед между полуднем и часом дня, то, наверное, замечали, что примерно к 3 часам дня ваше внимание и настроение начинают сходить на нет. Однако, если вы оптимизируете свое утреннее и послеполуденное расписание, то к этому времени уже успеете выполнить всю работу.

Когда дефицит сна и плотный обед приводят к особенно сильному спаду во второй половине дня, вы можете попробовать справиться с ситуацией с помощью снека. Однако, как мы уже говорили в разделе о позитивных и негативных подкреплениях,

сонливость мозга повышает вероятность принятия плохих решений относительно питания.

Проблема в том, что вредные для здоровья, перенасыщенные сахаром лакомства вызовут лишь кратковременный всплеск энергии, и очень скоро чувство голода разыграется с новой силой. И тогда, чтобы продержаться до ужина, вам может потребоваться еще одна порция сладостей. Вот почему такая тактика приносит успех лишь на очень короткое время и в конечном итоге ведет к противоположному результату.

Если во второй половине дня вам нужно взбодриться, не тянитесь к сладостям. Вместо этого выпейте стакан воды или чашку горячего чая без кофеина либо подкрепитесь каким-нибудь фруктом или горстью орехов. Самым лучшим вариантом станет стакан воды, потому что это согласуется с циркадным ритмом гидратации организма, а он требует, чтобы в течение дня мы регулярно пили воду. К сожалению, многие люди пренебрегают данным требованием, так как не знают, что усталость во второй половине дня является верным признаком обезвоживания. Попробуйте выпить стакан воды — и ощутите поразительно мощный прилив энергии, не нагружая тело дополнительным количеством совершенно пустых калорий. Выработайте привычку регулярно пить воду, и вам больше никогда не захочется в 3 часа дня тянуться за пончиком.

В числе других типичных причин усталости следует назвать работу в помещении без окон и выполнение монотонных заданий. Разбейте свой день на части, совершив короткую прогулку на свежем воздухе. Это поможет вам продержаться до конца рабочего дня. Сохранить сосредоточенность помогают даже простейшие упражнения на растяжку. Выполняйте их каждый час, не отходя от рабочего места.

Иногда люди возвращаются к работе после ужина или допоздна задерживаются в офисе. Вы наверняка знаете таких или даже сами входите в их число. Они ставят знак равенства между готовностью проводить как можно больше времени в офисе и своей высокой ценностью как сотрудника. Однако тут следует отметить два момента в вашем циркадном ритме, которые значительно снижают продуктивность работы в вечерние часы. Во-первых, в это время ваша естественная потребность во сне усиливается, а в алертности — снижается. Во-вторых, вам приходится работать при более слабом освещении, чем в дневное время, и

тусклый свет оказывает на мозг специфическое воздействие: он в буквальном смысле затуманивает ваше сознание,

чтобы лишить мозг способности четко мыслить. Как бы сильно вы ни старались, все равно не сможете заставить свой мозг оптимально учиться и работать поздним вечером. Возможно, в первые несколько вечеров ваша результативность окажется удовлетворительной, но долго это не продлится. […]

Оптимальный свет — оптимальная продуктивность

На протяжении значительной части человеческой истории наши предки проводили бóльшую часть дня вне помещений, подвергаясь воздействию природного дневного света. Даже находясь в тени дерева или облака, они все равно получали большое количество света, яркость которого измерялась тысячами люксов. В дневное время освещенность открытого пространства обычно варьируется между тысячей люксов (в пасмурную погоду) и 200 тысячами люксов (в пустыне, когда солнце в зените). В офисе без окон освещенность обычно составляет от 80 до 100 люксов; в жилом помещении с включенным верхним светом она может составлять всего 50 люксов. Схема, приведенная ниже, позволяет получить достаточно ясное представление о количестве света в разных типах зданий и о том, как освещенность связана с нашим циркадным ритмом и настроением.

В наши дни большинство людей проводят более 87 процентов времени в помещениях; на открытых пространствах мы находимся в среднем лишь 2 1⁄2 часа в сутки, и половина этого срока приходится на время после заката солнца. Условия освещенности наших помещений могут оказывать разрушительное воздействие на наш циркадный ритм и ухудшать настроение. Однако мы знаем, что, когда речь идет об усилении памяти и повышении эффективности обучения и работы, нам следует обращать особое внимание на условия освещения. Природа создала циркадные ритмы, чтобы мы могли адаптироваться к естественным циклам света и тьмы. Свет необходим мозгу, чтобы включать все его функции.

Количество света, воздействующее на нас в разных условиях

Когда вы просыпаетесь, меланопсин улавливает попадающий в глаз яркий свет и сообщает мозгу о том, что пора прекратить синтез гормона сна мелатонина и приступить к увеличению выработки гормона стресса кортизола, который поможет вам почувствовать алертность и готовность начать новый день. Кроме того, яркий утренний свет синхронизирует ваши мозговые часы с наступлением светлого времени суток, после чего ваш циркадный ритм обучения начинает повышаться и несколько часов спустя вы достигаете оптимального уровня продуктивности.

Мы знаем, что усиление воздействия света приводит к улучшению настроения. Нам также известно, что хорошее настроение способствует повышению производительности труда.

Означает ли это, что усиление света ведет к повышению продуктивности? Научные данные полностью подтверждают это предположение. Исследователи установили, что яркий свет в дневное время в помещении повышает настроение, алертность и продуктивность.

Независимо от места жительства, не следует ограничивать влияние на организм естественного света, поскольку в этом случае повышается вероятность ухудшения настроения и возникновения трудностей с принятием хороших решений. Дело в том, что слишком длительное ежедневное пребывание в условиях искусственного освещения нарушает циркадный код: интенсивность освещения на работе и дома редко может сравниться с естественным светом даже в самый облачный день. Однако условия освещенности на работе или в помещении для учебы можно оптимизировать путем имитации дневного света. Еще лучше, если рано утром вы проведете какое-то время в условиях естественного освещения.

Для того чтобы преодолеть сонливость, синхронизировать свои часы, поднять настроение, чувствовать себя счастливыми и продуктивными в течение всего дня, вам требуется по меньшей мере час воздействия дневного света.

Его можно провести на свежем воздухе, в машине или сидя у окна — везде, где вы сможете впитывать минимум тысячу люксов света.

Чтобы получить больше дневного света, можно позавтракать у окна или, если позволяет погода, на свежем воздухе. Можно пройтись пешком до работы или до колледжа. Родители могут высадить своих детей в нескольких кварталах от школы, чтобы перед началом занятий те могли находиться на естественном дневном свету хотя бы в течение 15—20 минут. Как говорится, небольшие изменения приводят к большим результатам.

Конечно, лучше всего находиться на естественном свету утром, но даже если вы побудете немного на воздухе в любое время дня, это будет лучше, чем ничего. Если у вас или вашего ребенка есть возможность съесть обед на свежем воздухе либо в кафетерии или на кухне, где есть большие окна, пропускающие много света, это тоже лучше, чем ничего. Однако мы не способны накапливать и сохранять воздействующий на нас свет, чтобы использовать его в другое время суток. Дневной свет должен быть доступен днем, когда он необходим нам для того, чтобы поддерживать алертность и способность к обучению.

Находясь в помещении, всегда старайтесь расположиться рядом с самым большим окном. В хороший день это может обеспечить вам от 2 до 5 тысяч люксов света, но, если вы отодвинетесь от окна на пару метров, интенсивность освещения может уменьшиться до 500 люксов. А если окна будут закрыты шторами или жалюзи, то вы будете получать всего 100 люксов (или менее) естественного света. Как известно, самая яркая светодиодная лампа обеспечивает освещенность всего тысячу люксов.

Идея в том, что нам нужно повысить интенсивность освещения во время бодрствования (преимущественно в светлое время суток) и снизить ее (особенно в синей части спектра) поздно вечером и ночью (или, по крайней мере, в течение 8—9-часового периода для сна). Но если пару десятков лет назад почти единственными источниками света в наших домах были электрические лампочки, то сегодня мы подвергаемся значительному воздействию свечения дисплеев многочисленных цифровых устройств. Вот почему важным аспектом стратегии управления освещением в интересах циркадных ритмов становится регулировка яркости цифровых устройств. Исследования показывают, что когда вы работаете за компьютером или планшетом, то количества света, полученного от обычного дисплея за 1—2 часа, оказывается достаточно, чтобы подавить вечерний синтез мелатонина и расстроить сон. Однако на рынке появляются новые технологии, которые в установленное время автоматически снижают яркость или цветонасыщенность дисплеев компьютеров и смартфонов. Вы можете использовать эти настройки, чтобы ослабить негативное воздействие излучаемого данными устройствами света на ваши циркадные ритмы в вечернее время.

Если вам нужно поработать поздно вечером, отрегулируйте освещение. Ваша продуктивность повысится, если вы станете использовать рабочее освещение, при котором свет будет падать только на рабочую поверхность, и его прямое воздействие на ваши глаза окажется не столь сильным, как при использовании верхнего или горизонтального освещения.

Но самое главное — не позволять работе нарушать ваш режим сна. Усталость и высокая продуктивность — вещи несовместимые.

Правда о питании и продуктивности

Питание по режиму является одним из самых эффективных способов нормализации циркадных ритмов. В первую очередь это касается завтрака и ужина. Между этими двумя приемами пищи можно ослабить внимание к тому, когда вы едите, и сосредоточиться на потреблении продуктов, которые поддерживают здоровье мозга. Когда речь идет о функциях мозга, качество пищи важнее количества. Обильная еда не способствует улучшению мозговой деятельности. Мозг лучше всего работает при пустом желудке. После сытной трапезы у нас снижается уровень алертности. Возможно, это связано с естественной стратегией выживания. Когда мы голодны, мозгу приходится действовать креативно, чтобы найти еду.

Ваша производительность в любое время дня определяется прежде всего тем, что вы делали накануне вечером и ночью (когда вы ели и сколько спали), потому что от этого зависит утренняя синхронизация ваших часов и последующая оптимизация деятельности тела и мозга. Исследования показывают, что

умеренное голодание и физические нагрузки одинаково эффективно повышают работоспособность мозга.

То и другое способствует синтезу нейротрофического фактора мозга(НТФМ) — химического вещества, которое укрепляет связи между клетками мозга и улучшает функционирование мозга. Хороший ночной сон в сочетании с достаточным количеством НТФМ повышает продуктивность мозга и обеспечивает его максимальную готовность к выполнению сложных заданий, чтобы вы смогли справиться с положенным объемом работы за меньшее время.

Негативные последствия позднего приема пищи проявляются на следующий день, снижая вашу способность сохранять внимание. Приемы пищи поздним вечером или ночью нарушают ход наших циркадных часов и могут привести к уменьшению или закрытию окна пиковой производительности, которое обычно открыто с 10 часов утра до 3 часов дня.

Если после плотного обеда вас обычно одолевает сонливость и, чтобы не уснуть, вам требуется еще одна чашка кофе, то вам следует сделать завтрак основным приемом пищи и перейти на легкий обед, не вызывающий такой сильной усталости. По утрам потребность в алертности достигает максимума, а циркадная потребность во сне минимальна, поэтому обильный прием пищи не окажет на вас заметного воздействия. А отказ от дополнительной чашки кофе во второй половине дня будет способствовать укреплению паттерна сна.

Если по вечерам вы с семьей будете завершать совместный ужин раньше 6—7 часов, то в вашем распоряжении окажется достаточно много времени, чтобы тщательно переварить пищу. По мере снижения интенсивности освещения потребность во сне будет постепенно возрастать, и в положенное время вы легко уснете без таблетки снотворного или коктейля на сон грядущий.