Наука сна: циркадный ритм и цикл сна-бодрствования

Главное

• Наше тело знает, когда пора спать, основываясь на двух ключевых системах: циркадном ритме и гомеостатическом движении сна.
• Циркадный ритм — по сути, ваши внутренние биологические часы — сообщает мозгу, пора ли ему бодрствовать или пора спать. Привычки образа жизни, такие как время, проведенное перед экраном или кофеин, могут вызвать смещение циркадных ритмов и снизить качество сна.

Этот текст о том, как наше тело регулирует сон, основные механизмы, лежащие в его основе, и что произойдет, если они нарушатся.

Что происходит с телом во время сна

Ночной сон состоит из отдельных стадий, каждая из которых характеризуется уникальными закономерностями активности мозга, движениями глаз, а также физиологическими и гормональными изменениями.

4 стадии сна

Бодрствование: даже если формально вы бодрствуете, все равно происходят изменения, вызывающие сон:

• Тело расслабляется, а частота пульса и дыхание замедляются.
• Мышечная активность снижается, и вы можете испытывать внезапные мышечные сокращения, известные как гипнические подергивания.

Легкий сон:

• Движения глаз прекращаются, и деятельность мозга приобретает характер сонных веретен (всплесков быстрых мозговых волн) и К-комплексов (больших медленных волн).
• Температура тела и частота сердечных сокращений продолжают снижаться.
• Вы становитесь менее чувствительными к происходящему вокруг.
• Нейромедиаторы ацетилхолин и серотонин активны, способствуя переходу от бодрствования ко сну.

Глубокий сон:

• Мозговая активность изменяется, демонстрируя низкие, высокоамплитудные дельта-волны мозга.
• Происходит увеличение кровоснабжения мышц, высвобождение гормонов (в том числе гормона роста) и восстановление клеток.
• Высвобождаются гормон роста и пролактин, поддерживающие физический рост, восстановление тканей и функционирование иммунной системы.

Быстрый сон:

• Для этой стадии сна характерны быстрые движения глаз, яркие сны и повышенная мозговая активность.
• Несмотря на высокую активность мозга, произвольная мышечная активность практически отсутствует, создавая состояние временного паралича, известное как атония быстрого сна.
• Сердечный ритм и дыхание становятся нерегулярными, напоминающими бодрствование.
• Ацетилхолин, кортизол (в меньшей степени, чем при бодрствовании) и норадреналин активны во время быстрого сна.

Как тело узнает, когда пора спать?

Можно подумать, сон наступает только потому что тело выдохлось. Это отчасти правда, но все гораздо сложнее. Есть два основных способа, которыми тело узнает, когда пора спать.

1. Гомеостатический сон

Речь про постепенное наращивание потребности организма во сне. Представьте, что вы переворачиваете песочные часы, когда просыпаетесь: увеличивающееся количество песка — это ваш стимул ко сну. Когда все песчинки закончатся, ваше тело поймет, что пора спать.

Аденозин, нейромедиатор, вызывающий сонливость, действует как гомеостатический регулятор сна. Он увеличивается в течение дня и достигает максимума ночью, помогая почувствовать усталость перед сном. Этот цикл повторяется каждые 24 часа, очень похоже на циркадный ритм.

2. Циркадный ритм

У нас есть сеть независимых внутренних часов, обнаруженная во многих органах и клетках тела, которые в совокупности называются системой циркадных ритмов. Основываясь на внешних сигналах, таких как свет или прием пищи, и внутренних сигналах, таких как уровень аденозина, эти независимые часы сообщают вашему мозгу, когда пора спать.

Как работает циркадный ритм

Этот администратор сна представляет собой глубокий мозговой центр, которому требуется обратная связь со всей сетью часов вашего тела, чтобы определить, безопасно ли отключать ваши системы для сна.

Эта система обратной связи состоит из часов (хранителей времени) и сигналов (водителей ритма). Сигналы могут исходить из окружающей среды (например, солнечного света) или тела (например, пищи, попадающей в желудок).

Сигналы побуждают ваши внутренние часы либо заснуть, либо бодрствовать. Главные часы находятся в мозге, также называемом супрахиазматическим ядром (СЯ).

Задача СЯ — поддерживать единый график работы всех часов и составлять окончательный ежедневный отчет для рассмотрения администратором сна. СЯ отслеживает время по сигналам окружающей среды, например, по воздействию света: свет не дает вам уснуть, темнота усыпляет.

Все вторичные биологические часы, или периферийные генераторы, также отправляют и получают сообщения. Например, если ваш желудок получит сигнал, например, о большом скоплении еды, он отправит памятку в СЯ и другие вторичные часы, чтобы они не заснули.

СЯ постоянно пытается поддерживать одно и то же расписание для всех вторичных часов; однако дни у нас с вами разные. Это может привести к тому, что часы получат сигналы в разное время и могут привести к перекосу.

Цикл сна-бодрствования

В идеале мы хотим получать внутренние и внешние сигналы о том, что пора идти спать, и, как следствие, идти спать. Но это не всегда работает таким образом.

Внутренние часы имеют собственные отчеты о состоянии, определяющие, пора ли бодрствовать или спать. Когда все ваши часы выровнены, работа вашего мозга упрощается, что приводит к четким закономерностям сна и пробуждения. Когда отчеты не совпадают, центру сна мозга трудно решить, когда вам следует бодрствовать или спать.

Например: ваш СЯ и желудок могут сообщать о четкой схеме сна и пробуждения (т. е. воздействия света и приема пищи в ожидаемое время), но изменение распорядка дня, например, стрессовая вечерняя встреча, может запустить вторичные часы в организме. Ваша надпочечниковая система задерживает сон. Вместо рекомендуемого времени сна в 23:00 вы сможете заснуть только в 2 часа ночи. Это может вызвать так называемое циркадное смещение.

Что вызывает смещение циркадных ритмов?

Циркадное смещение может быть вызвано рядом факторов, в том числе:

• Ночные тренировки
• Воздействие синего света
• Прием пищи поздно вечером, особенно сладкой пищи
• Расстройство суточного биоритма в связи с дальним перелетом
• Сменная работа
• Летнее время
• Сильные эмоции, такие как стресс или волнение

5 признаков того, что циркадный ритм может быть нарушен

1. Ночной пульс в состоянии покоя стабилизируется долго

Если вы настроены на внутренние часы своего тела, ваш пульс в состоянии покоя будет самым низким в середине сна. Если они не выровнены, самая низкая частота пульса в состоянии покоя наступит только ближе к вечеру. Это называется индексом восстановления.

2. Температура тела повышена в первой половине сна

Если ваши часы совпадают, температура вашего тела снизится непосредственно перед сном. Если они не выровнены, температуре вашего тела может потребоваться больше времени, чтобы остыть или колебаться.

3. Вам требуется много времени, чтобы заснуть

Засыпание должно быть относительно быстрым процессом после сна. Если ваши циркадные часы сдвинуты, у вас может быть более продолжительное начало сна – сколько времени вам потребуется, чтобы заснуть (латентность сна).

Как правило, задержка менее 5 минут может быть признаком переутомления, а задержка, постоянно превышающая 20 минут, может сигнализировать о нарушении циркадных ритмов.

4. Вы часто просыпаетесь ночью

Смещение циркадных ритмов может привести к частым пробуждениям ночью, влияя на общую непрерывность вашего сна.

5. Вы просыпаетесь уставшим (инерция сна)

Когда ваш режим сна и бодрствования находится в гармонии с вашим циркадным ритмом, пробуждение должно принести ощущение бодрости и обновленной энергии. При неправильном положении вы можете испытать инерцию сна – чувство сонливости и усталости после пробуждения.

Используйте науку о сне

Что можно сделать с этими знаниями? Хотя некоторые сигналы находятся вне нашего контроля (например, солнце), можно создать ночной распорядок дня с четкими сигналами сна, которые сигнализируют внутренним часам, что пора ложиться спать.

Базовые рекомендации:

1. Свет: избегайте синего света как минимум за час до сна.
2. Еда: ешьте легкую пищу на ночь и прекратите употребление кофеина и алкоголя за несколько часов до сна (часиков так за 7, а лучше 10-12, если говорим про кофеин).
3. Активность: избегайте напряженных физических упражнений перед сном.
4. Возбуждение: избегайте стрессовых раздражителей, таких как электронная почта или социальные сети, прямо перед сном.
5. Температура тела: охладите тело в прохладной комнате или примите горячий душ, что поможет вашему телу впоследствии охладиться.

Источник: The Science of Sleep: Your Circadian Rhythm & Sleep-Wake Cycle