К проявлению восстановительной функции сна можно отнести и улучшение деятельности иммунной системы, связанное со сном. На своем «бытовом» опыте мы знаем, что при инфекционном заболевании количество сна у человека обычно увеличивается. Это связывают со специфическим влиянием на гипоталамический центр сна продуктов клеточной стенки бактерий (мурамилпептидов) – когда они гибнут в большом количестве, то в кровотоке присутствует немалое количество обломков их стенок. Также сонливость при воспалении вызывают компоненты иммунного ответа самого организма – цитокины. Цитокины представляют собой небольшие белки (полипептиды), которые переносят информацию в кровотоке от одних иммунных клеток другим, оповещая эти клетки о вторжении «чужих» и регулируя их реакцию. Один из этих цитокинов, интерлейкин-1, кроме своего основного иммунного действия еще и увеличивает продолжительность сна, воздействуя на центры в головном мозге. Так организм при развитии инфекционного заболевания сам увеличивает время сна, что каким-то образом улучшает его защиту от инфекционного агента.
Действительно, было показано, что сон после вакцинации против гепатита в два раза увеличивает количество иммунокомпетентных клеток (Т-хелперов) и антител класса G1 по сравнению с бодрствованием
. Увеличение времени сна способствовало выживанию подопытных кроликов после искусственного прививания им инфекции – это было показано еще в 1993 г. В исследовании здоровых добровольцев, которые согласились на заражение вирусом острого респираторного заболевания, наиболее часто заболевали те, чья продолжительность сна составила менее 7 часов в сутки. Влияние сокращения сна на иммунную функцию отчетливо обнаруживается у людей, работающих по сменному графику и имеющих в связи с этим постоянное ограничение времени сна (о том, почему же нельзя выспаться после ночной смены, мы поговорим в следующей главе)
. У них повышается риск развития опухолевых заболеваний, например рака молочной железы или лейкемии. Так что в стремлении уменьшить время сна с целью больше заработать нет ничего полезного для организма.
Наиболее распространенные теории назначения сна рассматривают его, прежде всего, как способ восстановления функций центральной нервной системы (ЦНС), точнее, главной ее части – головного мозга. Сон способствует восстановлению так называемых когнитивных функций, т. е. функций, обеспечивающих познание окружающего мира, – это является очевидным даже на бытовом уровне. Вечером мы чувствуем себя уставшими, нам трудно выполнять работу, требующую внимания. Но стоит поспать, даже немного, как наши возможности возрастают. Такой освежающий эффект доказан не только для ночного, но и для дневного сна – это так называемый «эффективный короткий сон» – power nap по-английски. Термин был введен психологом Джеймсом Маасом в 1998 г. Он обозначает короткий период сна, позволяющий добиться улучшения когнитивных показателей. Однако даже при таком сне следует соблюдать меру, не следует уходить слишком далеко, в глубокий сон, иначе когнитивные показатели вновь ухудшатся. В исследовании, проводившимся в 2006 г. в Австралии, было показано, что наибольшим эффектом сопровождались 10-минутные засыпания. Положительный эффект проявлялся сразу после пробуждения и длился до 155 минут. При сне, длившемся 5 или же 20–30 минут, улучшения либо не отмечалось, либо его эффект развивался медленнее и длился меньше, чем для 10-минутного сна
. В наибольшей степени дневной сон оказывается полезен для заучивания какой-либо последовательности действий – за это отвечает так называемая «процедурная» память. Так что учиться играть на гитаре или кататься на коньках лучше всего, прерывая обучение кратковременным дневным сном.
Восстановительная теория сна, которая объясняет, что сон нужен для тонкой настройки внутренних органов и вообще для восстановления физических сил, может с успехом применяться и для объяснения того, почему психическая активность после сна оказывается более успешной. Так, учеными было показано, что интенсивность энергетического обмена в мозге во время сна уменьшается так же, как и во всех остальных внутренних органах. Методом позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ), который позволяет оценивать интенсивность обмена веществ в конкретном органе, было показано, что поглощение глюкозы – главного источника энергии, в спящем мозге по сравнению с периодом бодрствования уменьшается в два раза. Интересно, что это уменьшение относится только к периоду медленноволнового сна (для людей чаще используют более короткий термин «медленный сон»), в то время как в фазе парадоксального сна (для людей для обозначения этой фазы сна используют термин «сон с быстрыми движениями глаз» или, короче, «быстрый сон») происходит по-другому. У людей в быстром сне обмен веществ в мозге, наоборот, ускоряется, превышая таковой в состоянии спокойного бодрствования. Этот факт не вызывает заметного изменения показателей энергетического обмена в течение всей ночи, поскольку быстрый сон у людей занимает только 20–25 % общего времени сна, а у некоторых животных – и того меньше. Так, за счет снижения метаболизма в период медленного сна и за весь период сна в целом уровень основного обмена в итоге оказывается более низким, чем в бодрствовании, и энергия организмом экономится.
Показано, что уменьшение потребления глюкозы мозгом во сне не связано со снижением ее поступления. Если сравнивать период сна с периодом бодрствования без приема пищи, то во сне концентрация глюкозы в крови остается такой же, она поддерживается механизмом секреции инсулина поджелудочной железой, расщепляющим лишнюю глюкозу. В то же время в самих клетках мозга во время сна глюкозы становится больше, поскольку в других местах организма она расходуется значительно слабее. Состояние медленного сна сопровождается очень экономной работой нервных клеток, что можно видеть на электроэнцефалограмме в виде так называемых медленных волн. Высокоамплитудная электрическая активность в виде медленных волн частотой 0,5–4 Гц возникает, когда большие группы находящихся рядом нейронов синхронно активируются, а затем «замолкают». В бодрствовании основной ритм ЭЭГ иной – каждый нейронный ансамбль работает в своем режиме, поэтому электрические сигналы от этих групп нейронов не суммируются и не достигают большой амплитуды. Такая разнородная активность обеспечивает более высокую базовую частоту альфа-активности бодрствования 8–13 Гц.
Таким образом, энергия во время сна экономится за счет того, что энергетические потребности мозга во время сна снижаются. Кроме этого, было показано, что во сне происходит еще и запасание новой энергии. Основным видом активности нервных клеток является генерация электрического импульса, которая становится возможной за счет работы ионных каналов, избирательно пропускающих ионы калия (K+) и натрия (Na–) внутрь клетки. Источником энергии для обеспечения работы этих каналов является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), которая представляет собой молекулу аденозина, к которой присоединены три остатка фосфорной кислоты. При отсоединении каждого из этих остатков в процессе химической реакции выделяется большое количество энергии. В организме АТФ является одним из самых часто обновляемых веществ. У человека продолжительность жизни одной ее молекулы составляет менее 1 минуты.
