Недостаток сна вызывает не только усталость, раздражительность и потребность в кофеине для поддержания активности. Новое исследование, опубликованное научным журналом PLOS Biology, показало, что отсутствие сна в течение длительного времени вызывает заметные изменения внутри мозга.
После периода примерно 28 с половиной часов без отдыха у участников исследования наблюдалось увеличение маркеров, связанных с синапсами, которые являются точками связи между нейронами. В мозгу тех, кто остался бодрствовать, были обнаружены признаки большего количества активных связей между нервными клетками.
В течение дня наш разум постоянно активен. Каждое взаимодействие, мысль, процесс обучения или стимул, исходящие из окружающей среды, требуют обмена информацией между нейронами. Эта связь происходит через синапсы — небольшие участки, где одна нервная клетка передает сигналы другой.
Такие связи имеют основополагающее значение для функционирования мозга. Благодаря им мы можем приобретать новые знания, закреплять воспоминания и приспосабливаться к различным повседневным ситуациям. Однако поддержание бесперебойной работы всех этих связей требует много энергии, создавая перегрузку, которая влияет на способность концентрироваться, настроение и память.
Одной из наиболее распространенных теорий, объясняющих важность сна, является гипотеза синаптического гомеостаза. Эта теория предполагает, что во время бодрствования синапсы становятся более надежными и многочисленными, поскольку мозг поглощает информацию. Таким образом, сон действует как период восстановления баланса: некоторые жизненно важные связи сохраняются, в то время как другие корректируются для восстановления гармонии нервной системы.
Этот процесс можно сравнить с своего рода глубокой организацией после напряженного дня. Мозг выбирает то, что важно сохранить, и отбрасывает то, что представляет собой «лишнюю» информацию.
«Сон — это время для работ по техническому обслуживанию, которые можно выполнять только после завершения обычных операций: система очищается и метаболические отходы удаляются. Важные воспоминания архивируются, а ненужная информация удаляется. Нейронные связи настраиваются, а синапсы укрепляются или разрушаются», — подробно рассказал в официальном заявлении Дэвид Эльменхорст, нейробиолог, специализирующийся на сне в Исследовательском центре Юлиха и один из авторов исследования.
На сегодняшний день доказательства, подтверждающие эту гипотезу, в основном получены в результате экспериментов на животных, таких как плодовые мухи и мыши. Новое исследование было направлено на наблюдение этого механизма непосредственно у людей.
Подробности исследования, в котором анализировалось влияние недостатка сна на мозг
Исследователи наблюдали за группой из 40 здоровых взрослых, средний возраст которых составлял 28 лет. Добровольцев разделили на две категории: половина из них спала регулярно: между экзаменами они спали около восьми часов; другая половина не спала. Во второй оценке эта последняя группа не спала примерно 28,5 часов.
Чтобы визуализировать мозг участников, ученые использовали комбинацию магнитно-резонансной томографии (МРТ) и позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Последний представляет собой передовую методику визуализации, позволяющую отслеживать процессы, происходящие в организме в режиме реального времени.
Команда проанализировала уровни специфического белка, известного как SV2A, который присутствует в структурах, ответственных за высвобождение нейротрансмиттеров — химических веществ, которые обеспечивают связь между нейронами. Поскольку этот белок имеет прочную связь с синапсами, он служит косвенным индикатором количества этих связей в ткани мозга.
Основной вывод заключался в том, что после периода лишения сна у участников наблюдался повышенный уровень SV2A в нескольких областях мозга. Среди этих областей выделялись гиппокамп, необходимый для формирования памяти и обучения, и таламус, важнейшая область для бдительности и обработки сенсорной информации. Повышение этих маркеров в таких важных областях отражает нервную перегрузку, указывая на то, что мозг изо всех сил пытается сохранить ясность ума и способность к обучению.
Однако важно подчеркнуть, что это увеличение не указывает на улучшение функции мозга из-за увеличения количества связей. Напротив, увеличение сигнализирует о том, что орган продолжал действовать в течение длительного времени, накапливая объем работы, который обычно регулируется и балансируется в течение часов сна.
«Наше исследование показывает, что лишение сна не только вызывает усталость, но также сопровождается измеримыми изменениями в нейронных связях», — заключили авторы в своем официальном заявлении, подчеркивая важность отдыха для здоровья мозга.