Хто, як і скільки часу спить? Уривок з книги «Чому ми спимо»

В умовах постійної небезпеки недостатній і неякісний сон може погіршити нашу здатність реагувати на загрози. Тож не дивно, що всі відомі тварини сплять або мають щось подібне до сну. Чому ж кажанам потрібно спати 19 годин, а жирафам достатньо 4–5 годин? Які сновидіння бачать тварини і як китоподібні вирішують питання сну у воді? Читайте в уривку книжки американського професора нейронауки та психології Метью Вокера «Чому ми спимо. Користаємо з усіх можливостей сну та сновидінь».

Хто спить

Коли живі істоти почали спати? Може, сон виник тоді, коли з’явилися людиноподібні мавпи? А може, раніше – у рептилій чи їхніх водяних попередників, риб? Без капсули часу відповісти на ці запитання можна, лише дослідивши сон різних представників тваринного світу – від доісторичного до найсучаснішого з погляду еволюції. Завдяки цим дослідженням ми можемо заглянути в записи у книзі історії, зроблені багато століть тому, і вирахувати, коли сон удостоїв планету своєю появою. Генетик Феодосій Добржанський якось сказав: «У біології усе має сенс тільки у світлі еволюції». Відповідь, що пролила світло на виникнення сну, підтвердила, що він з’явився значно раніше, ніж можна було очікувати, і розвивався надзвичайно різнобічно.

Всі вивчені на сьогодні тварини або сплять, або практикують щось дуже подібне на сон. Це стосується комах – мух, бджіл, тарганів і скорпіонів; риб – від дрібних окунів до велетенських акул; амфібій (зокрема жаб) і рептилій – черепах, комодських варанів і хамелеонів. Усі вони по-справжньому сплять. Якщо ж піднятися еволюційною драбиною вище, ми з’ясуємо, що сплять також усі види птахів і ссавців: від землерийок до папуг, кенгуру, білих ведмедів, кажанів і, звичайно, нас, людей. Сон – універсальний.

Навіть безхребетні, як‑от древні молюски, голкошкірі та дуже примітивні черв’яки, мають періоди сну. У цих фазах, що їх красиво звуть «летаргія», безхребетні, як і люди, нечутливі до зовнішніх подразників. Коли ми не доспали, то засинаємо швидше й спимо міцніше – так і сон черв’яків залежить від рівня їхньої нечутливості до штрикань експериментаторів.

То наскільки давнім є явище сну відповідно до цих даних? Черв’яки з’явилися під час кембрійського вибуху – щонайменше 500 мільйонів років тому. Тобто черв’яки (і так само сон) з’явилися раніше, ніж усі хребетні тварини. Зокрема раніше за динозаврів, яким, судячи з усього, сон був притаманний. Уявіть собі диплодоків і трицератопсів, що зручно вмостилися, аби гарненько поспати вночі!

Відмотавши розвиток еволюції ще далі, ми виявили, що найпростіші форми одноклітинних організмів, які живуть довше ніж добу (наприклад, бактерії), мають активні й пасивні фази, що відповідають земному циклу чергування дня і ночі. Тепер ми вважаємо цю схему передвісницею нашого циркадного ритму, а водночас і циклу неспання/сну.

Багато теорій виникнення сну базуються на такій загальній і, найімовірніше, помилковій думці: сон – це єдиний стан, у який ми мусимо поринути, щоби виправити труднощі, які виникли через те, що ми пробудилися. А якщо ми перевернемо цей аргумент догори дриґом? Може, сон настільки корисний – фізіологічно вигідний для кожного аспекту нашого буття, – що варто ставити інше запитання: навіщо живі істоти взагалі прокидаються? Зважаючи на те, наскільки неспання шкодить організму, справжня загадка еволюції така: навіщо прокидатися? Спираючись на цю думку, можна висунути зовсім іншу теорію: найпершим станом життя на планеті був сон, і саме з нього виникло неспання. Ця гіпотеза може здаватися безглуздою і, можливо, ніхто не сприйматиме її усерйоз і не почне досліджувати, але особисто я вважаю її не зовсім безпідставною.

Яка б із цих двох теорій не була істинною, ми точно знаємо, що сон має давнє походження. Він з’явився разом із найбільш ранніми формами життя на планеті. Сон – так само як інші рудиментарні ознаки, наприклад, ДНК – це риса, спільна для усіх істот тваринного світу. Так, це тривала спільність; однак сон у різних видів тварин добряче відрізняється. Існує чотири відмінності.

Ти – не я, а я – не ти

Слони сплять наполовину менше часу, ніж люди – всього 4 години на добу. Тигри й леви щоденно проводять уві сні по 15 годин. Коричневий кажан спить більше, ніж усі інші ссавці – він активний лише 5 годин на добу, зате 19 годин спить. – це одна з найбільш примітних відмінностей між різними видами.

Вам може здатися, що такі різні потреби у сні можна пояснити очевидними причинами. Але ж ні! Жоден з імовірних критеріїв – ні розмір тіла, ні статус жертви/хижака, ні денний/нічний спосіб життя – вичерпно не пояснює, чому різні види потребують сну різної тривалості. Либонь, у межах однієї філогенетичної категорії тривалість сну однакова, адже у представників однієї групи – подібний генетичний код. Це, безумовно, так і є щодо інших основних рис всередині роду – сенсорних здібностей, способів розмноження і навіть рівня інтелекту. Однак сон виходить за межі цієї закономірності. Білки й дегу належать до однієї родини (гризуни), але потреба сну в них кардинально різна. Перші сплять удвічі довше за других: білкам потрібно 15,9 годин сну, тоді як дегу – 7,7. І навпаки, представники абсолютно різних родин можуть мати однакову тривалість сну. Наприклад, скромна морська свинка і дорослий бабуїн, що належать до різних філогенетичних категорій, не кажучи вже про фізичні розміри, сплять абсолютно однаково: 9,4 години.

То чому ж різні види тварин, навіть ті, що мають подібний генетичний код, мають сон різної тривалості (і, можливо, різну потребу в сні)? Ми не маємо вичерпної відповіді. Схоже, що значущим предиктором є залежність між обсягом і складністю нервової системи та загальною масою тіла: ускладнення мозку при незмінному розмірі тіла призводить до збільшення тривалості сну. Хоч ця залежність і слабка, і не дуже послідовна, вона логічна: однією з функцій, що виникла в процесі еволюції та вимагає більшої тривалості сну, є потреба обслуговувати дедалі складнішу нервову систему. Минали тисячоліття, еволюція увінчувала свої досягнення короною – розвинутішим мозком, тож, аби задовольнити потреби цього найціннішого з усіх фізіологічних приладів, сон дедалі довшав.

Але й це ще не все. Багато видів значно відхиляється від цієї логіки. Наприклад, опосум важить майже стільки само, як щур, але спить удвічі довше: в середньому 18 годин на добу. Він усього на годину відстає від тварини-рекордсмена – коричневого кажана, що, як я вже згадував, щоденно спить колосальних 19 годин.

Якось в історії досліджень вчені замислилися: чи не помилкою було вивчати питання того, як сплять різні види, базуючись лише на кількісних вимірах, тобто вимірюючи тривалість сну у хвилинах. Вони припустили, що як оцінюватимуть а не сну, то зможуть пролити світло на цю загадку. Тобто види, що сплять якісніше, мали б швидше справлятися зі своїми функціями, і навпаки. Це була б чудова ідея, якби ми вже не виявили протилежну залежність: хто спить довше – той спить краще. Правду кажучи, те, за чим зазвичай оцінюють якість у цих дослідженнях (ступінь нечутливості до зовнішнього світу й безперервність сну) – це, мабуть, недостовірний показник реальної величини якості сну з біологічного погляду, адже ми поки що не можемо отримати дані у всіх цих видів. Коли зможемо, тоді й зрозуміємо взаємозв’язок між тривалістю та якістю сну різних видів тварин, і це, ймовірно, пояснить поки що незбагненні відмінності у часі їхнього сну.

На сьогодні, пояснюючи, чому різні види потребують сну різної тривалості, ми беремо до уваги неоднорідну суміш факторів: тип харчування (всеїдний, травоїдний, м’ясоїдний), співвідношення в оселищі хижаків і жертв, наявність і сутність соціальної мережі, швидкість обміну речовин і складність нервової системи. На мій погляд, це свідчить про те, що сон міг виникнути внаслідок дії численних сил, що супроводжували еволюційний процес; він передбачає тонкий баланс між задоволенням, у стані бадьорості, потреб, необхідних для виживання (наприклад, тварина має уполювати здобич/здобути їжу максимально швидко мінімально енергетично затратно і уникаючи ризику), поповненням фізіологічних ресурсів організму (наприклад, при вищій швидкості обміну речовин потрібно більше зусиль для «очищення» організму вві сні) і виконанням загальних вимог спільноти, до якої ця істота належить.

Втім, навіть найскладніші теорії взаємозалежності не пояснюють найбільш віддалені точки на схемі сну: чому є види, які сплять довго (згадані кажани), а є ті, які сплять мало (наприклад, жирафи, що потребують всього 4–5 годин сну). Я вважаю, що, розгадавши ці крайнощі, ми розкриємо загадку тривалості сну. Види, які мають аномальну тривалість сну, дають дослідникам, що намагаються сну в тваринному царстві, спокусливу й радісну нагоду відкрити приховані переваги сну, про які ми навіть не підозрювали.

Снити чи не снити

Є ще одна важлива річ, що різна у представників різних біологічних видів – сну. Не кожен вид проходить через усі стадії сну. Всі види, в яких було можливо визначити стадії сну, мають повільний сон – стадію без сновидінь. Однак у комах, амфібій, риб та в більшості рептилій немає явних ознак швидкого сну – типу, що у людини пов’язаний із переглядом сновидінь. Повноцінний швидкий сон мають лише птахи та ссавці, що на еволюційній шкалі тваринного царства з’явилися пізніше.

Це означає, що сновидіння (у фазі швидкого сну) – це новий виток еволюції. Схоже, швидкий сон прийшов на поміч повільному сну – для виконання функцій, з якими той не міг справитися, або ж тих, які швидкому сну вдаються краще.

Однак є тут дещо аномальне – а це для сну не дивина. Я згадував, що всі ссавці мають швидкий сон, але серед китоподібних, або водяних ссавців, є винятки. Деякі з цих океанічних видів – наприклад, дельфіни й косатки – заперечують постулат про швидкий сон у ссавців. У них його нема. Хоча 1969 року був випадок, коли дельфін-гринда перебував у стані швидкого сну впродовж 6-ти хвилин, більшість наших досліджень досі не виявили швидкого сну – або принаймні того, що дослідники вважають справжнім швидким сном, – у водяних ссавців. Втім, це логічно: коли організм входить у фазу швидкого сну, мозок паралізує тіло, роблячи його млявим і нерухомим. А водяним ссавцям життєво важливо плавати, адже вони повинні спливати на поверхню, щоб дихати. Якщо під час сну їх паралізує, вони не зможуть плавати й потонуть.

Загадка поглиблюється, коли ми розглядаємо ластоногих (– одне з моїх найулюбленіших слів – має латинське походження: – плавник і – нога), скажімо, морських котиків. Це частково водяні ссавці, що проводять час і на суші, і в морі. Коли вони на суші, то проходять через обидві фази (і повільного, і швидкого) сну, як люди й усі інші наземні ссавці та птахи. Але коли вони в океані, то майже не мають швидкого сну. Тюлені в океані проводять у стані швидкого сну дещицю часу: лише 5–10 % від тої тривалості швидкого сну, яку мають на суші. Спостерігаючи впродовж двох тижнів за тюленями в океані, дослідники не зафіксували в них швидкого сну; в цей час тюлені – на легкій «дієті», тобто мають лише повільний сон.

Ці аномалії не обов’язково ставлять під сумнів користь швидкого сну. Як ми побачимо в третій частині книжки, швидкий сон і навіть процес перегляду сновидінь, вочевидь, дуже корисні для певних видів, і ці види пристосовуються до таких функцій. Це підтверджує той факт, що швидкий сон не зникає, а відновлюється, коли ці тварини повертаються на сушу. Коли водяні ссавці перебувають в океані, швидкий сон неможливий або вони можуть без нього обійтися. Ми припускаємо, що в цей час їм вистачає повільного сну – що загалом нормально для дельфінів і китів.

Особисто я не вірю, що водяні ссавці, навіть китоподібні, як‑от дельфіни та кити, зовсім не мають швидкого сну (хоча деякі мої колеги-науковці вважають, що я помиляюся). На мою думку, в океані ці ссавці проходять через дещо іншу форму швидкого сну, яку важче зафіксувати: скажімо, короткочасний сон, що виникає тоді, коли ми не маємо змоги його спостерігати, або сон, який проявляється чи ховається у тих частинах мозку, які ми поки що не можемо дослідити.

На захист своєї позиції зауважу, що колись вважали, наче яйцекладні ссавці (монотреми), як‑от єхидна і качкодзьоб, не мають швидкого сну. Виявилося, що такий сон, або принаймні його версію, вони все ж мають. Зовнішня поверхня їхнього мозку (кора), з якої здебільшого учені зчитують мозкові хвилі в стані сну, не проявляє тої нестійкої, хаотичної активності, що характерна для фази швидкого сну. Та коли вчені заглянули глибше, то виявили в основі мозку красиві сплески електричної активності швидкого сну – хвилі, аналогічні виявленим у всіх інших ссавців. У всякому разі в качкодзьоба такої електричної активності швидкого сну більше, ніж у будь-якого іншого ссавця! Тож вони таки мають швидкий сон, або принаймні його бета-версію, що розвинулася спершу у цих еволюційно більш ранніх ссавців. А функціональна, цілісна версія швидкого сну, схоже, виникла вже у більш розвинених ссавців, які з’явилися пізніше. Я вірю, що врешті й у дельфінів, китів і тюленів, що перебувають в океані, виявлять хоч і нетиповий, але таки швидкий сон. Зрештою, відсутність доказів не є доказом відсутності. Більше, ніж куций швидкий сон у водяних ссавців, інтригує той факт, що птахи та ссавці еволюціонували окремо. Отож у ході еволюції швидкий сон міг виникнути двічі: раз у птахів і раз у ссавців. Загалом швидкий сон міг виникнути внаслідок загального еволюційного тиску, так само, як у процесі еволюції для задоволення потреб зорового сприйняття у різних типів окремо й незалежно розвивалися очі. Коли під час еволюції якась тема повторюється у непов’язаних між собою лініях спадковості незалежно одна від одної, це часто свідчить про фундаментальну потребу.

Однак нещодавно виявилося, що австралійська бородата агама має праформу швидкого сну, а цей вид у контексті еволюційної хронології передував появі птахів і ссавців. Якщо це відкриття підтвердиться, то можна припустити, що зародки швидкого сну існували щонайменше за 100 млн років до часу, на який ми спершу орієнтувалися. Ці спільні зародки у деяких рептилій могли пізніше набути повної форми швидкого сну, яку ми зараз спостерігаємо у птахів і ссавців, зокрема в людини.

Та хай коли у ході еволюції виник справжній швидкий сон, ми відносно швидко зрозуміли, чому у фазі швидкого сну з’явилися сновидіння і які життєво важливі потреби теплокровних птахів і ссавців задовольняє ця фаза (здоров’я серцево-судинної системи, емоційне відновлення, асоціативна пам’ять, творчість, регуляція температури тіла тощо), а також чи бачать сни інші види. Пізніше ми дізнаємося, що, схоже, таки бачать.

Облишмо питання, чи всі ссавці мають швидкий сон. Незаперечний той факт, що першим у ході еволюції з’явився повільний сон. Це початкова форма сну, що визирнув з-поза завіси творчості еволюції; істинний першопроходець. Ця першість провокує поставити ще два гостроцікаві запитання, які я чую чи не на кожній відкритій лекції, яку читаю: який тип сну – повільний чи швидкий – важливіший? Якого з них ми дійсно ?

Про важливість або потребу можна судити з різних ракурсів, а отже, на ці запитання можна дати безліч відповідей. Але, мабуть, найпростіше – взяти організм, який має обидва типи сну – птаха чи ссавця, – і не давати йому спати добу поспіль. Не буде ні повільного, ні швидкого снів, відтак тварина буде спрагла сну обох фаз. Яким типом сну насичуватиметься мозок, коли ви влаштуєте йому ніч відновлення, тобто дасте і один сон, і інший? Повільним і швидким снами у рівних пропорціях? Чи одного типу споживатиме більше, що свідчитиме про більшу значимість фази, що домінує?

Цей експеримент уже багато разів проводили над різними видами птахів і ссавців, зокрема й над людьми. Є два неспростовні висновки. Перший, досить очікуваний: у ніч відновлення сон триває значно довше (люди відсипаються 10 або навіть 12 годин), ніж у звичайні ночі без попередньої депривації сну (для людини це – 8 годин). Ми реагуємо на нестачу сну й намагаємося «відіспатися». Це явище має наукову назву «рикошет сну».

Підписатися на Куншт

Другий висновок такий: щоби надолужити брак повільного сну, потрібен суттєвіший відскік сну. У першу ніч після повної депривації сну мозок споживає тривалий глибокий повільний сон, значно довший за швидкий, що свідчить про вибірковий голод. Хоча на шведському столі у ніч відновлення подають обидва типи сну, мозок вважає за краще накласти собі на тарілку більше глибокої повільної фази. Тож у битві за важливість перемагає повільний сон. А може, все не так?

Не зовсім так. Якщо ви фіксуватимете сон у другу, третю і навіть четверту ночі відновлення, то зауважите зворотне. При кожному повторному відвідуванні шведського столу в ніч відновлення основною стравою на тарілці буде швидкий сон, а повільний – мовби десертом. Тож нам необхідні обидві стадії сну. Спершу ми надолужуємо повільний, а тоді вже швидкий сон. Але не впадайте в оману: мозок добиратиме обидва, аби компенсувати втрачене. Втім, хай скільки можливостей для відновлення ви дасте мозку, він ніколи навіть приблизно не поверне сну, який втратив. Це стосується як часу сну загалом, так і його повільної і швидкої складових. Те, що люди (і всі інші види) ніколи не зможуть «доспати» втрачене, – один із найважливіших висновків цієї книжки. А безрадісні наслідки цього факту я опишу у Розділах 7 і 8.

Ставайте Другом Куншт

Отримайте доступ до ексклюзивного контенту й беріть участь у вебінарах з провідними українськими і світовими науковцями! Оформити підписку

Чому ми спимо і скільки потрібно спати — все, що важливо знати про сон

Ви напевно помічали, що якщо не виспатися вночі, то день пропав – все дратує, робота не йде і весь час хочеться знову опинитися в ліжку. Але чи знаєте ви, чому ми насправді спимо і як наше тіло реагує на недосипання? Давайте розберемося, що приносить організму хороший сон і чим загрожує його нестача.

Наш мозок працює як губка. Коли ми даємо тілу досить виспатися, губка стає сухою і готова вбирати нову інформацію. Коли не вистачає сну, мозок перевантажений і не сприймає нову інформацію.

Вченими доведено, що у тих, хто регулярно спить не більше 4-5 годин на день, рівень тестостерону такий же, як у людей на 10 років старше. Це означає, що через тривале недосипання тіло старіє мінімум на десять років.

Скільки потрібно спати?

Протягом ночі чергуються три основні фази сну – легкий сон, глибокий сон і швидкий сон. Всі ці типи сну чергуються протягом одного циклу сну, який триває близько 100 хвилин. За ніч змінюється 5 циклів, ось тому спати потрібно не менш 7-9 годин.

Важливо враховувати, що не всі цикли сну однакові. Час, що витрачається на певний тип сну, варіюється в залежності від циклу протягом ночі. Наприклад, на початку ночі цикл сну полягає в основному з глибокого сну, а в кінці ночі переважає швидкий сон.

Для чого потрібен глибокий сон?

Ми збираємо різну інформацію протягом дня. Будь то імена нових колег або робочі процеси. Ця інформація зберігається в окремій частині мозку – гипокампі. Поки ми спимо і наше тіло знаходиться в глибокому сні, ця інформація передається з короткочасного сховища в гіпокампі в ті частини мозку, де вона зберігається протягом тривалого часу.

Якщо людина не отримує достатньо глибокого сну вночі, інформація не передається в тривале сховище і в результаті забувається. Глибокий сон – найтриваліший на початку ночі, тому, якщо часто лягати спати пізніше звичного, частина інформації, отриманої протягом дня, буде безслідно втрачена.

Для чого потрібен швидкий сон?

Якщо глибокий сон зберігає інформацію, то завдяки швидкому сну ми можемо розуміти збережену інформацію. Ця здатність мозку часто призводить до появи чудових ідей. Для письменників це означає прокидатися з думкою про назву наступної глави роману. Для вчених – пробудження з ідеєю ідеального експерименту. Музиканти можуть прокинутися з ідеєю мелодії.

Швидкий сон надає не тільки творче розуміння, але і емоційну терапію. Сни, які бачить людина під час фази швидкого сну, діють як ліки. Без сновидінь всі страждали б посттравматичним стресовим розладом. Адже сни повертають нас в тривожні моменти і допомагають впоратися з ними. Коли ми переживаємо важкий розрив або розлучення, то цикл швидких снів допомагає впоратися з ситуацією і рухатися вперед у житті.

Легкий сон допомагає засвоювати нову інформацію, глибокий сон допомагає зберігати інформацію, а швидкий сон покращує здатність розуміти контекст знову отриманої інформації на кожному емоційному рівні цієї інформації. Тому, якщо не давати тілу повних 7-9 годин сну, позбавляти однієї з фаз легкого, глибокого або швидкого сну, то проблеми виникнуть, як з пам’яттю, так і з інтелектом.

Чим небезпечне недосипання?

При постійному недосипанні виникає “сонний борг”. Навіть якщо на вихідних дозволяти собі спати на кілька годин довше, компенсувати недолік сну за робочий тиждень не вдасться. В результаті, недосип призведе до погіршення роботи окремих частин мозку, що виллється цілим букетом проблем зі здоров’ям.

Негативні наслідки недосипання:

• Погіршення пам’яті та уваги.
• Зниження імунітету. Під час сну імунна система синтезує білки цитокіни – клітинні месенджери, направляючі імунну відповідь організму на інфекцію. Але якщо спати мало, то цитокіни вироблятися не встигають. А це значить, організм стає вразливим до різних хвороб.
• Зайва вага. Так, виявляється при недосипанні стимулюється вироблення гормону голоду – греліну. Організм вимагає смачної їжі і побільше.

І це тільки мала частина того, чим може обернутися недосипання. Серцево-судинні захворювання, діабет, когнітивні розлади – з цими хворобами ризикують познайомитися ті, хто вважає сон марною тратою часу.

Як домогтися повноцінного сну?

Коли справа доходить до сну, одним з найважливіших факторів є його регулярність. Засинання і підйом в один і той же час кожен день – це головні фактори якості сну.

Іншими дуже важливими факторами є світло і температура, відповідно темрява і прохолода:

Коли наше тіло вловлює світло, особливо синє світло (мобільний телефон, комп’ютер, телевізор), воно пригнічує виведення мелатоніну. Це погано. Завдяки мелатоніну ми засинаємо і занурюємося в глибокий сон. Навіть невелика доза синього світла, наприклад, читання книги на iPad або нічник, знижує рівень мелатоніну на 50%. Що це означає? Коли стемніє, тримайтеся подалі від світла.

Організму потрібно час для зниження температури, щоб добре засинати і підтримувати сон. З цієї причини зазвичай краще спиться в кімнаті, де прохолодно. Температура в спальні повинна бути приблизно 18°С.

Прості поради для здорового сну

Щоб тіло могло в достатній мірі регенеруватися під час сну і жодна з фаз сну не скорочувалася, дотримуйтесь цих простих правил:

• Лягайте спати в один і той же час і спите 7-9 годин щодня.
• Коли ви дивитеся телевізор або комп’ютер ввечері, надягайте спеціальні окуляри, які блокують синє світло.
• Не користуйтесь телефоном як мінімум за 2 години до сну.
• Використовуйте червоне світло (червоні лампочки), щоб заспокоїтися перед сном.
• Спіть в затемненій кімнаті.

Дотримуючись цих нескладних рекомендацій, ви швидко приведете в норму свій сон. Добрих снів!