FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь
176 городов
September – October
176 cities
12-14 октября 2018
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
октябрь-декабрь 2017
МВДЦ «Сибирь», Кванториум,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»
21-22 сентября 2018 года
ВКК "Белэкспоцентр"
9-10 ноября 2018 года
Мурманский областной Дворец Культуры

Сонные инновации

Большинство из нас хоть раз ловили себя на мысли, что было бы очень здорово, если бы нам не нужно было так много спать. Небольшая группа исследователей ищет  сейчас немедикаментозные способы, позволяющие сократить время сна без ущерба для здоровья. Если поиски ученых увенчаются успехом, мы сможем больше успевать за сутки, чувствуя себя бодрыми и активными.

А активным людям слишком долго спать просто нельзя, поэтому большинство работающих искусственно прерывают свой сон, прибегая к помощи пресловутого будильника. Однако если вы не выспались, можете сказать «прощай» вниманию, концентрации и способности к успешному принятию решений. Чтобы как-то ослабить неприятные эффекты недосыпания, люди используют стимуляторы, например, кофеин. На короткое время это помогает, поэтому 90 процентов американцев ежедневно пьют кофе. Тем не менее, через несколько часов действие бодрящего напитка заканчивается, и мы снова вынуждены принимать очередную дозу допинга.

В конце девяностых появился препарат модафинил, который обещал превзойти кофеин по многим параметрам. Но восторг по этому поводу быстро прошел — выяснилось, что таблетка модафинила — фактически то же самое, что несколько чашек кофе. Лекарство медленнее выводится из организма, и поэтому его приходится принимать не так часто, да и побочных реакций со стороны ЖКТ оно вызывает меньше. Однако высокая стоимость и необходимость обращаться к врачу за рецептом не позволили ему стать средством номер один против сонливости. Стоит ли говорит при  этом, что ни один стимулятор просто не способен предотвратить тяжелые последствия недосыпания – пожалуй лишь отдалить их.

Тем не менее, по мере накопления знаний о том, что происходит в каждую фазу сна, вероятно, можно-таки и найти более эффективный подход к решению проблемы.

(Напомним, что ночной сон - не единый и неделимый процесс, а череда 5—6 циклов, каждый из которых длится примерно 90 минут и состоит из четырех сменяющих друг друга фаз. Первая — это граница между сном и бодрствованием. Вторая фаза, длящаяся около 20 минут, характеризуется расслаблением мускулатуры и способствует восстановлению физических сил и внимания. Если во время нее человека разбудить, он будет чувствовать себя отдохнувшим. Чего, однако, не скажешь о фазе номер три, которую еще называют «фазой медленного сна» из-за характера ритмов на электроэнцефалограмме. Скажем, если вас разбудили через 45 минут после того, как вы заснули, вы будете чувствовать себя нервным, раздражительным и дезориентированным. Последняя фаза - фаза быстрого сна (или, быстрых движений глаз). На этом, последнем, этапе к нам приходит большая часть сновидений.)

Гипнограмма. Сон человека состоит из нескольких стадий (см. выше). Подписи на гипнограмме - Фазы 1, 2, 3, 4 (3 и 4 фазы -это фактически медленная фаза, раньше ее делили еще на две). Midnight - полночь. REM -фаза быстрого движения глаз (когда снятся сны). Awakening - бодрствование. Brief awakening - когда человек на короткое время просыпается среди ночи

«В идеале человек должен спать около восьми часов, - говорит Нэнси Весенстен, психолог из Армейского исследовательского института имени Уолтера Рида. — Наша цель — сделать так, чтобы ему вполне хватало шести».

Сейчас ученые думают над тем, как исключить из процесса сна наименее важные стадии, оставив только самые необходимые. В 2008 году предпринимались попытки с помощью медикаментов удлинить третью — медленную — фазу. Добровольцы, принимавшие препараты, чувствовали себя более бодрыми по сравнению с остальными, даже если спали всего по 5 часов в сутки. К сожалению, клинические испытания одного из лекарств пришлось остановить, когда выяснилось, что оно негативным образом воздействует на психику.

Снотворная маска

Весенстен в качестве альтернативы предлагает использовать технологии стимуляции мозга, которые действуют аналогично химическим веществам, но имеют намного меньше побочных эффектов. Исследовательница посвятила свою карьеру поиску способов, позволяющих солдатам сохранять способность к мгновенному принятию решений в критических ситуациях, несмотря на серьезную нехватку сна. «Меня интересует не то, может ли человек на протяжении пяти бессонных суток оставаться в строю, - говорит Весенстен. — Я хочу, чтобы уровень его умственной и физической активности был не ниже, чем у хорошо отдохнувших людей».

Солдатам предлагается по мере возможности делать 1-2 часовые перерывы на сон в течение дня. Доказано, что для того чтобы почувствовать прилив сил, нам достаточно всего на 3 минуты погрузиться во вторую фазу (Sleep, т. 28,с. 829).

Но на многих людей беспокойство, связанное с необходимостью как можно быстрее заснуть, действует сильнее любого стимулятора. Управление перспективного планирования оборонных научно-исследовательских работ США дало задание группе Берки найти немедикаментозный путь решения этой проблемы. Ученые разработали устройство под названием Somneo, которое представляет собой плотную мягкую маску, закрывающую щеки, уши и большую часть головы. Внутри маски содержится нагревательный элемент, воздействующий на область вокруг глаз. По данным некоторых исследований, от ощущения тепла на лице человек засыпает быстрее. Таким образом, первая фаза укорачивается, хотя и всего на 2 минуты. «Кажется, что это немного, но такой же эффект дают и снотворные препараты типа золпидема», - говорит Берка.

Кроме того, в маску встроены датчики, отслеживающие любые изменения электрической активности мозга во время сна. Устройство оснащено таймером, и если вы, к примеру установите его на 20 минут, отсчет пойдет с того момента, когда вы по-настоящему заснете.

Вам некогда проходить полный цикл, но вы не хотите проснуться с тяжелой головой? При приближении третьей фазы маска разбудит вас при помощи встроенного светодиода, синий свет которого постепенно будет становиться все ярче, снижая уровень мелатонина — гормона сна.

Система не допустит того, чтобы сигнал к пробуждению был подан в неподходящий момент, но она не способна влиять на длину мозговых ритмов и не может помешать естественному пробуждению или способствовать переходу к следующей фазе. Для этих целей обычно используют технологию под названием «прямая транскраниальная электростимуляция». На область мозга, именуемую «дорсолатеральная префронтальная кора», воздействуют слабым электрическим током, изменяя мозговые ритмы таким образом, чтобы они соответствовали определенным стадиям сна.

В экспериментах со спящими добровольцами исследователям из Любекского университета (Германия) удавалось с помощью данного метода инициировать переход между смежными фазами. Вначале они усиливали генерацию медленных ритмов за счет коротких. Искусственно вызванный глубокий сон абсолютно ничем не отличался от естественного, и, что более важно, сокращение коротковолновой фазы не влекло за собой никаких негативных последствий. У добровольцев, подвергшихся электростимуляции, улучшались результаты в тестах на проверку того типа памяти, который формируется во время медленного сна (Journal of Neuroscience, т. 24, с. 9985). «Больше никаких функциональных различий между испытуемыми и контрольной группой выявлено не было», — говорит член научной группы Лиза Маршалл.

Метод позволяет осуществлять переход и в обратном направлении. В другом исследовании ученые выводили спящих из глубокого сна и заставляли их мозг генерировать ритмы, соответствующие второй фазе (PLoS One, т. 6, с. 16905).

По словам Берки, следующая версия маски Somneo будет наделена функцией электростимуляции для борьбы с бессонницей. Нужно отметить, что технология лишь помогает сделать сон более или менее глубоким, однако, она не позволяет перескочить через первые две стадии и сразу погрузить человека в третью.

На такое способна другая процедура — транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС). Ее воздействие настолько сильно, что нейробиологам из Университета Висконсин-Мэдисон удается с ее помощью вызывать мгновенное наступление медленной фазы. В поисках способа повысить качество сна Джулио Тонони и его коллеги провели исследование с участием 15 добровольцев. На испытуемого надевали энцефалографические шлемы и устанавливали над его головой электромагнит, генерирующий ток. Это вызывало низкочастотные импульсы в той области мозга, откуда исходят медленные волны. Каждый участник, сумевший заснуть во время опыта, моментально погружался в глубокую третью фазу (European Journal of Neuroscience, т. 29, с. 1761).

Аппарат для ТМС

К сожалению, оборудование для ТМС довольно громоздко и не подходит для домашнего использования. Кроме того, из-за дискомфорта, связанного с самой процедурой, некоторым добровольцам вообще не удавалось расслабиться и заснуть. Тем не менее, эксперимент показал, что человек в принципе может, минуя первые две фазы, погрузиться в третью. Теоретически, это позволило бы сократить каждый цикл минимум на 20 минут и без вреда для здоровья сжать время полноценного отдыха до шести часов в сутки.

В таком случае к году среднестатистического человека прибавилось бы несколько недель — совсем не плохой результат! По словам ученых, технология, скорее всего, будет разработана в ближайшем будущем. «Найдутся те, кто выведет ее за пределы лабораторий», — говорит Джулиан Савулеску, руководитель Оксфордского центра нейроэтики.

Однако, по мнению исследователя, это может породить некоторые проблемы. Если подобные методики будут признаны безопасными и получат широкое распространение, они фактически станут альтернативой эликсиру долголетия. Время, которое вы провели бы во сне, прибавится к вашей активной жизни — но только при условии, что вы сможете позволить себе купить аппарат. Получится не совсем честно, ведь у тех, кто будет пользоваться технологией, прожитые 80 лет будут эквивалентны ста, и они будут иметь преимущество перед остальными.

Отдых как лекарство

Савулеску обеими руками голосует за расширение человеческих возможностей, но экспериментировать со своим собственным сном не торопится. «За все рано или поздно придется платить», — считает он. Маршалл приводит в пример результаты одного исследования. В нем показывается, что вторая фаза сна необходима для консолидации памяти, так что пропускать ее крайне нежелательно.

Вместе с тем исследователи считают, что технология может принести ряд весьма неожиданных положительных эффектов. По некоторым данным, существует связь между сном и, например, психическим здоровьем и старением. «У людей, страдающих депрессией, ночные циклы довольно сильно отличаются от нормы», — говорит Берка. Замечено, что первая фаза и фаза быстрого сна у них более продолжительные. Если скорректировать это при помощи транскраниальной электростимуляции, возможно, симптомы расстройства станут менее выраженными.

Что касается старения, известно, что возрастные изменения затрагивают все системы организма, и в том числе сказываются на качестве сна, говорит Весенстен. Возникают трудности с засыпанием, что, в свою очередь, может способствовать старческому снижению функций сознания (памяти, ясности мышления и т.п.). Однако пока наверняка неизвестно, вызвано ли ухудшение памяти проблемами со сном или же все с точностью до наоборот. Однозначного ответа нет, но, по предварительным данным, транскраниальная электростимуляция может улучшать способности к запоминанию информации.

Если пожилой человек будет спать как младенец, может быть, он будет чувствовать себя моложе? Возможно, источник вечной молодости — рядом с нами и находится в пределах нашей спальни?

Джесса Гэмбл

Материал опубликован в апрельском номере журнала New Scientist Ru за 2013 год

Прикрепленные материалы: 
ФайлФайлРазмер
98633tms.jpgJPG, 468x417px, 37.01 КБ
sleep_hypnogram.svg_.pngPNG, 605x357px, 13.14 КБ

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Новости в фейсбук

Случайные статьи

Трансгенная жатва

«Остановить эксперименты над людьми!», «З

Как не попасть в ловушки? Прогнозировать развитие страны поможет экономическая томография

Не может быть, что бы Земля была круглая!

Выдающийся английский биолог-эволюционист, соратник Дарвина — Альфред Рассел Уоллес был активным борцом против лженауки и всяческих суеверий.

Музеи мира: Городок науки и индустрии

Центром Городка является одноименный музей, где постоянно действует выставка по разделам «Мозг», «Человек и гены», «Энергия», «Великая история Вселенной», «Транспорт», «Наука в новосях», «Математика», «Акустика», «Электричество».

Генная терапия поможет в лечении инфаркта миокарда