Защо спим

Човешката нужда от сън е мистерия

Хората прекарват близо една трета от живота си в спане. Безсънието може буквално да ви направи невротични и евентуално да ви убие. Ясно е, че затварянето на очите е жизнено важно за способността на тялото да функционира. Въпреки това, никой не знае какво всъщност прави сънят.

„Това е малко смущаващо“, казва д-р Майкъл Халаса, невролог в Ню Йоркския университет – очевидно е, защо имаме нужда да се храним и възпроизвеждаме например… но изобщо не е ясно защо имаме нужда от сън.“

Ставаме уязвими, когато спим, затова каквото и да прави сънят, трябва да си струва риска на това изключване на мозъка. Има няколко теории, обясняващи защо спим и въпреки че никоя от тях не е напълно доказана, някои се опитват да обяснят какво ни се случва всяка нощ чрез изследвания на различна тематика, вариращи от клетъчни до познавателни процеси. Според учените е ясно, че сънят е ключ към способността на мозъка да се саморазпознава – характеристика, наречена пластичност.

Стадии на съня


РЕКЛАМА:

***

Не е трудно да се докаже, че сънят е важен. Плъхове, напълно лишени от сън загиват в рамките на две-три седмици, сочи първо по рода си проучване на Алан Рейчшафен от Университета в Чикаго. Никой не е провеждал подобни експерименти при хора по очевидни причини, но през 2014 г. проучване, публикувано в списание за неврология (The Journal of Neuroscience) показва, че дори лишаване от сън за само 24 часа води до халюцинации и други, подобни на шизофренични симптоми.

Една от причините, поради които ни е трудно да установим защо спим, всъщност е, че е трудно да изучаваме само и единствено причината. „Изучаването на липсата на сън е най-честият начин да изучаваме съня, казва Маркос Франк, невролог в Университета на Уисконсин, но пък лишаването от сън нарушава много от биологичните ни системи. Трудно е да различим кои последствия са директно свързани с липсата на сън и кои със стрес, например.

Друга причина сънят да е труден за разгадаване е, че мозъкът може и да прави две различни неща по време на двете основни фази на съня. С напредването на нощта спящ човек преминава през цикъла на РЕМ (бързо движение на очите) и не-РЕМ (бавно движение на очите). Не-РЕМ сънят се характеризира с бавни мозъчни вълни, наречени тета и делта вълни. В контраст с тях, мозъчната електрическа активност по време на РЕМ съня прилича досущ на тази при будно състояние, но мускулите на тялото остават парализирани. Ако някога сте преживявали състоянието на сънна парализа, то е защото сте се събудили от РЕМ сън преди тази парализа да е отшумяла.

Проучванията са открили разлики в биологията на мозъка по време на тези различни етапи. Например по време на не-РЕМ съня, тялото освобождава растежен хормон, според статия от 2006 г. за биологията на съня, публикувана от Франк в списание Reviews in the Neurosciences. Също така по време на не-РЕМ съня синтезът на някои мозъчни протеини се увеличава и някои гени, включени в този процес, стават дори още по-активни. За разлика от това, по време на РЕМ съня не се наблюдава увеличение на този вид протеинов синтез.

Какво знаем за съня

При проучването на съня се е стигнало до заключението, че наистина той е основно феномен, свързан с мозъчната дейност, по думите на Франк. Въпреки че липсата на сън засяга имунната система и повишава хормоналните нива в тялото, най-изявените ефекти са именно в мозъка.

„Централната нервна система винаги бива засегната от липсата на сън“, казва още Франк. „Вероятно има и други неща, които еволюцията е свързала с основната функция на съня, но тази основна функция най-вероятно е свързана с мозъка.“

Съществуват доказателства, че точно сънят е просто нещо, което невроните правят, когато са свързани в мрежа. Дори невронни мрежи, развити при лабораторни условия в петрита показват периоди на активност и покой, които наподобяват събуждането и съня, обяснява още Франк. Това може да означава, че сънят е естествен процес след като единичните неврони започнат да работят заедно.

Това може да обясни защо дори най-простите организми имат някакъв вид подобно на сън състояние. Дори Caenorhabditis elegans, мъничък червей със само 302 неврона, притежава цикъл с тихи и летаргични периоди, които приличат на заспиване. Според Франк, това може би е първата проста нервна система, проявила подобни тихи периоди и вероятно с нарастването и усложняването на нервните системи, периодите на покой също се усложнявали.

„Би било много неблагоприятно да имаш сложен мозък като нашия, в който различните части заспиват и се пробуждат, а ти да трябва да дирижираш всичко това“, казва още Франк.

Какво се случва докато спим

Но идеята, че сънят е естествено свойство на невронните мрежи, не обяснява много какво се случва по време на сънуването. По този въпрос учените са формулирали множество теории. Едната е, че сънят възстановява мозъчната енергия, според статия от 2016 г. в списание Sleep Medicine Reviews. По време на РЕМ съня, мозъкът използва два пъти по-малко глюкоза, отколкото когато човекът е буден. (Глюкозата е захарта, която клетките разграждат, за да си набавят енергия).

Но ако идеята, че сънят възстановява мозъчната енергия е вярна, то тогава връзката между съня и енергийните нужди на мозъка не е пряка. Например, през периодите на недоспиване, използването на гликоген (друг енергиен източник) се увеличава в някои части на мозъка, но намалява в други. За да разберем тези връзки, ще са ни нужни повече изследвания.

Друга теория гласи, че сънят може да позволява на мозъка да се изчисти от токсични продукти, натрупани през активните периоди. Мозъкът е огромен консуматор на енергия, което означава, че е и голям производител на отпадни продукти. Някои скорошни проучвания сочат, че сънят е времето, в което мозъкът се прочиства, но според Франк, тези резултати трябва да бъдат повторени, за да сме сигурни.

„Може би това е нещо, което се случва по време на сън, но може и да не е най-важната функция на съня“, казва Франк.

Една от най-обещаващите теории за съня гласи, че той играе важна роля в опознавателните възможности на мозъка и неговата пластичност (способността за себепознаване). Мозъчната пластичност участва в процесите на научаване и запомняне. Въпреки че не е ясно точно как, много доказателства сочат, че недостатъчният сън може да причини проблеми с паметта, особено работната, която позволява на хората да съхраняват информация по лесно достъпен начин при решаването на даден проблем. Хората лишени от сън също имат проблеми да се съсредоточават и да овладяват емоциите.

Един от начините, по които сънят може да влияе на мозъчната пластичност е чрез ефект върху синапсите, или връзките между невроните. Проучвания, публикувани в Sleep Medicine Reviews, показват, че когато животните научат как да се справят с нова задача, невроните им укрепват използваните синаптични връзки още по време на следващия си сън. При експеримент, при който учените поставили превръзка на едното око на животните, мозъчните пътища, свързани с визуалната информация отслабнали в рамките на часове. Това изследване е проведено от Джули Себит и колегите и от Университета в Съри. Все пак, РЕМ сънят укрепил връзките на незакритото око, което ни води до предположението, че мозъкът използва съня, за да се пренастрои спрямо променящата се среда.

„Това все още може да означава, че има нещо основополагащо и централно в същността на съня, нещо, което мозъчните клетки трябва да правят и една от последиците е мозъчната пластичност“, казва още Франк.

В бъдеще, по-доброто разбиране на съня може да дойде от проучване на клетки, наречени глиални. Тези мозъчни клетки, чието име буквално се превежда като „лепило“, някога са били смятани за инертни, но наскоро се доказа, че имат множество функции. Глиалните клетки са много повече от невроните, съотношението им е до три към една в полза на глиалните клетки. Глиалните клетки могат да контролират потока на мозъчна течност, което може да доведе до прочистването на отпадните метаболити по време на съня, например.

„Възможно е и мистерията на съня да бъде решена щом разберем какво точно правят тези специализирани глиални клетки“, обобщи Франк.

Превод: Славина Иванова

Източник: Live Science


Европейска нощ на учените 2022 г.: