Что происходит в головном мозге во время сна?

Ариан Люти, одна из ведущих мировых горных велосипедистов, хорошо понимает важность поддерживать свои способности на максимуме. Во время ухудшения спортивных показателей она написала в Facebook, что врач рекомендовал ей лучшее лечение – сон.

Как оказалось, сон нужен не только для реорганизации полученной за день информации. За эти несколько часов происходит невероятное количество разных вещей.

• Активация глиально-лимфатической системы: мы считаем, что это помогает очистить ткань мозга от продуктов распада. В теле эту функцию выполняет лимфатическая система, которая вымывает и выводит токсины. Ключевую роль в лимфатической системе играют лимфатические узлы. В головном мозге нет лимфатических узлов, но продукты распада в клетках образуются постоянно, ведь этот орган потребляет больше всего энергии. Так как же мозг очищается? Оказывается, у него есть эквивалент, называемый глимфатической (глиально-лимфатической) системой. Она отвечает за удаление токсинов и делает это во время сна. Именно тогда активируются глимфатические пути, которые обычно не дают о себе знать. Эти процессы изучала группа ученых под руководством Майкен Недергард, когда она была профессором нейрохирургии в Медицинском центре Рочестерского университета в США. В 2012 году она с помощью новой системы микроскопии обследовала мозг мышей во время сна и обнаружила, что во сне клетки головного мозга «раскрываются», позволяя спинномозговой жидкости свободно протекать через мозг, принося клеткам питательные вещества и забирая продукты распада. Среди удаляемых субстанций оказался и бета-амилоид – белок, который накапливается в мозге во время бодрствования и который связан с болезнью Альцгеймера[661].

• Консолидация памяти и навыков. Сон имеет две основные стадии: быстрого сна, или БДГ-фаза (БДГ – быстрые движения глаз), и медленного сна. Последний, в свою очередь, состоит из четырех стадий все более медленных мозговых ритмов. Для здоровья важен и быстрый, и медленный сон, они сменяют друг друга через каждые 90 минут в течение ночи. Как видно на графике, в начале ночи доминирует медленный сон, а быстрый сон, когда мы видим сны и наши мышцы парализованы, доминирует в последние часы. (Так как нам необходимы обе фазы сна, если поздно ложиться или рано вставать, то будет не хватать одной из фаз.) Во время быстрого и медленного сна происходят разные вещи. Во втором случае мозг переносит фактическую информацию, полученную за день, из областей временного хранения в более надежные области. Поэтому перед экзаменом лучше ложиться спать пораньше. В эту же фазу сна активируется лимфатическая система, очищающая нервные клетки от токсинов, включая амилоидные белки, связанные с болезнью Альцгеймера. Быстрый сон более «творческий», как можно понять по сновидениям, он связан с феноменом решения проблем (отсюда поговорка «Утро вечера мудренее»). Он также повышает эмоциональный IQ. В это же время консолидируется «процедурная память», то есть память о том, как что-то делать. Так что если вам не удавалось освоить новый навык – катание на лыжах, серфинг, игру на музыкальном инструменте, – а потом вы неожиданно научились за одну ночь, то вам помог быстрый сон. Это касается не только людей, но и животных. В 2016 году исследователи показали, что во время сна с БДГ происходит консолидация изученного в закрепленный навык. Они обучили мышей нескольким задачам. Мыши, у которых был быстрый сон, на следующий день помнили изученное, а те, кто спал без фазы быстрого сна, – нет[662].