Одна из гипотез гласит, что сон помогает «очистить» мозг от поврежденных молекул и токсичных белков.
Ключевые выводы
- Сон кажется необходимым процессом для всех животных, но ученые до сих пор не совсем уверены, почему.
- Одна из гипотез гласит, что сон служит чем-то вроде процесса очистки, удаляя из мозга поврежденные молекулы и токсичные белки, которые накапливаются, пока мы бодрствуем.
- Хотя причины, по которым мы спим, остаются неясными, исследования неизменно показывают, что недосыпание может негативно сказаться на многих аспектах нашего физического и психического здоровья.
Все животные спят, даже миниатюрная аскарида Caenorhabditis elegans. Ученые-мастера пытались генетически сконструировать этот акт у лабораторных мышей, но все попытки потерпели неудачу; даже разъединение стимулирующих сон цепей в их мозгу не устраняет отдых полностью. Сон кажется фундаментальным. Простой, но важный вопрос: почему.
Попытка найти ответ привлекла внимание ученых профессоров Имперского колледжа Лондона Николаса П. Фрэнкса и Уильяма Висдена. Вместе они управляют лабораторией Франкса-Висдена, используя молекулярную генетику и поведенческий анализ мышей для изучения движущих сил и функций, лежащих в основе сна. Они надеются, что это стремление приведет к улучшению анестетиков и методов лечения деменции.
В недавнем обзоре, опубликованном в журнале Science, Фрэнкс и Висден поделились некоторыми вещами, которые они узнали за почти десятилетие исследований. Во-первых, у них есть обоснованное представление об истинной цели сна: проводить основные структурные или метаболические процессы, которые позволяют мозгу нормально функционировать, когда мы бодрствуем.
«Подобно бригадам уборщиков, которые переезжают в пустые офисы ночью и чья работа была бы почти невозможна в дневной суете, после того, как мы погружаемся в сон, происходит какой-то важный восстановительный процесс, когда нормальный мозг функция как минимум частично приостановлена», - написали они.
Предыдущие исследования предполагают, что одной из этих вспомогательных функций является очистка поврежденных молекул и токсичных белков, которые накапливаются во время бодрствования, что является побочным эффектом метаболически интенсивной активности мозга. В 2013 году ученые наблюдали за мозгом спящих мышей и стали свидетелями расширения пространства между их мозговыми клетками, что значительно увеличило поток жидкости. Шесть лет спустя исследователи наблюдали, как этот процесс происходит у людей, причем еще более подробно. Ученые Бостонского университета наблюдали, как из мозга спящего человека вытекает кровь, а спинномозговая жидкость устремляется внутрь. Это продолжается «пульсирующими» волнами.
Обзор биологических циркадных часов человека.
Удивительно, но температура спящего мозга значительно падает, примерно на два градуса по Цельсию. Хотя это, кажется, не имеет большого отношения к «промыванию» мозга, это может привести к некоторому синаптическому ремоделированию, предполагают Фрэнкс и Висден..
Мы спим поэтапно, и одна из самых обсуждаемых стадий называется сном с быстрыми движениями глаз (БДГ), потому что именно в этот период мы видим самые яркие сны. Но, что интересно, Фрэнкс и Висден говорят, что этот тип сна, в отличие от медленного сна, не кажется необходимым.
«У лабораторных мышей можно генетически удалить весь быстрый сон без видимых побочных эффектов», - написали они.
Вместо этого Фрэнкс и Висден выдвигают гипотезу о том, что быстрый сон может быть механизмом тестирования мозга, чтобы увидеть, была ли восстановительная функция, выполняемая во время медленного сна, успешной.
«Если это так, мы просыпаемся».
Это отличное объяснение того, почему мы спокойно просыпаемся, но что вообще объясняет, почему мы ложимся спать?
«Когда мы сильно недосыпаем, у нас появляется сильное желание найти способ заснуть, точно так же, как сильная жажда и голод побуждают нас пить и есть. Если сна недостаточно, мы сделаем почти все, чтобы уснуть», - написали Фрэнкс и Висден.
Как и масса тела и гидратация, сон кажется «гомеостатическим» - есть уровень, который наше тело предпочитает поддерживать: не слишком много и не слишком мало. Хотя различные нейронные цепи в мозге участвуют в поддержании этого баланса, до сих пор неясно, как именно они определяют его и в конечном итоге вызывают сам сон. Что мы знаем точно, так это то, что как бы мы ни старались бодрствовать, сон в конечном итоге все равно овладеет нами.
Но вместо того, чтобы погрузиться в сон, американцы должны действительно искать его. По данным CDC, взрослым для оптимального здоровья и благополучия требуется семь или более часов сна в сутки. В среднем мы успеваем меньше шести. Хотя точные цели сна все еще ускользают от нашего знания, мы знаем, что, какими бы они ни были, они значительно улучшают когнитивные функции, настроение и физическую работоспособность. Если бы сон был наркотиком, мы бы его требовали.