Что будет с мозгом и психикой, если нас лишать сна: экспериментальные данные

Издавна сон воспринимался как «пассивное» состояние — пауза между периодами активности. Однако серия экспериментов, проведенных в середине 20 века, показала, что лишение сна быстро ухудшает когнитивные способности, восприятие и поведение. Причем изменения начинаются уже с первого дня и усиливаются с каждым днем. «» разобрался, как проходили ключевые эксперименты и что именно зафиксировали ученые.

В 1964 году американский школьник Рэнди Гарднер установил рекорд, проведя без сна 264 часа (11 дней) под руководством исследователя Уильяма Демента. Мониторинг включал регулярные когнитивные тесты, тестирование памяти, речи и координации, а также регистрацию поведенческих изменений.

Первые сутки прошли относительно спокойно, но уже через 24 часа стали фиксироваться классические признаки недосыпа: снижение внимания, раздражительность, трудности с концентрацией внимания. К концу второго дня стало заметно, что участник хуже справляется с простыми задачами — например, он путается при счете и дольше реагирует на раздражители. Согласно исследованиям Dovepress, внимание и скорость реакции — первые функции, которые начинают ухудшаться при бодрствовании более суток.

На третий или четвёртый день состояние Рэнди заметно ухудшилось. У Гарднера начались проблемы с речью: он мог забывать слова в середине предложения, терять суть разговора, путать понятия. Координация движений также была нарушена. В то же время были зафиксированы первые эпизоды сенсорных искажений: краткие зрительные галлюцинации, когда он видел предметы или людей, которых на самом деле не было.

К пятому-седьмому дню появились более выраженные психические изменения. Гарднер дезориентировался, мог неверно истолковать происходящее и стал подозрительным. Эмоциональное состояние стало нестабильным: периоды апатии сменялись раздражением. На этом этапе стали регулярно возникать так называемые микросны — краткие эпизоды отключения длительностью от долей секунды до нескольких секунд. К концу эксперимента микросны стали ключевым симптомом. Они возникали спонтанно и учащались по мере истощения.

После завершения эксперимента участнику было предоставлено время для восстановительного сна. По наблюдениям, после первой полной ночи большая часть острых симптомов исчезла, хотя структура сна оставалась измененной: увеличивалась доля глубокого сна и фазы быстрого движения глаз. Отдалённых необратимых последствий зафиксировано не было, однако исследователи отметили, что подобные эксперименты связаны с рисками для когнитивных функций и психики. Вот почему современные этические стандарты не допускают столь длительного лишения сна в лабораторных условиях.

Что происходит в мозгу при лишении сна?

Когда человек долго не спит, меняется функционирование нейронов головного мозга, ухудшается связь между отделами и накапливается аденозин. Это молекула, которая образуется в клетках в течение дня, когда мозг использует энергию. Чем дольше человек бодрствует, тем больше аденозина накапливается в тканях мозга. Именно поэтому вечером появляется сонливость: организм получает химический сигнал о том, что ему необходимо восстановление.

Как сон убивает наше сердце: новое исследование

Аденозин снижает возбудимость нейронов. В нормальном состоянии нейроны постоянно обмениваются электрическими импульсами: одни возбуждают, другие тормозят сигнал, третьи координируют работу целых сетей. При длительном бодрствовании этот обмен нарушается. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Bentham Science, из-за этого снижается скорость реакции, труднее удерживать внимание и труднее быстро переключаться между задачами. Это то, что называется подавлением нервной активности.

Префронтальная кора — область, отвечающая за планирование, самоконтроль, рабочую память и оценку последствий — особенно подвержена повреждениям. Это та часть мозга, которая помогает не просто реагировать, а выбирать правильное действие. Когда ее работоспособность ухудшается, человек не может принимать осознанные решения, с большей вероятностью будет действовать импульсивно и с большей вероятностью потеряет нить разговора. Поэтому после бессонной ночи человек может быть одновременно заторможенным, раздражительным и плохо контролировать поведение.

Микросны: в чем их опасность?

Человек может сидеть с открытыми глазами и даже выглядеть бодрствующим, но в этот момент часть системы внимания фактически отключается. Он не обрабатывает информацию, не реагирует на раздражители и потом часто не помнит саму неудачу. Вот почему микросон особенно опасен при вождении автомобиля или работе с механизмами.

Современные исследования показывают, что при сильном недосыпании мозг может засыпать не целиком, а частями. В статье, опубликованной в журнале Nature, ученые показали на животных моделях, что после длительного бодрствования определенные группы корковых нейронов ненадолго переходят в состояние, подобное сну, хотя организм в целом остается активным. Это называется локальным сном. В эксперименте подобные локальные отключения сопровождались поведенческими ошибками.

Этим объясняется странное состояние тяжелой депривации сна: человек может говорить, двигаться, выполнять простые действия, но внезапно совершает ошибки в элементарных вещах. Например, пропустить слово, нажать не ту кнопку, заблудиться, потерять мысль в середине предложения. Чем дольше человек не спит, тем чаще происходят такие сбои.

Удар по психике

Недостаток сна также влияет на психику. Сначала появляется раздражительность, эмоциональная резкость и снижение мотивации. Тогда ухудшается способность правильно интерпретировать происходящее: человек может видеть движение на периферии зрения, слышать звуки, которых нет, ошибочно воспринимать нейтральные события как тревожные. Систематический обзор, опубликованный в журнале Frontiers in Psychiatry, показывает, что во время длительного бодрствования симптомы развиваются постепенно: от искажений восприятия и галлюцинаций до состояния, похожего на острый психоз при особенно тяжелом лишении сна.

Причина не в том, что мозг начинает хуже фильтровать информацию и отличать значимое от случайного. В норме он постоянно подавляет ненужные сигналы: шум, тени, случайные движения. Когда сон долго не наступает, эта фильтрация ослабевает. Поэтому мозг может «достроить» реальность, например, превратить тень в фигуру. Таким образом, депривация сна не приводит к немедленному отключению, а постепенно разрушает способность адекватно воспринимать реальность.

Ранее мы рассмотрели, действительно ли полнолуние вызывает бессонницу.