Наполеглива наука
"Якщо сон не виконує жодної життєво важливої функції, це найбільша помилка, яку допустила еволюція ".
Аллан Рехтштаффен, 1971 рік.
Сон - загадка. Про це говорять експерти, і, наприклад, Джеймс Крюгер та його група з Університету штату Вашингтон у Спокені пишуть, що сон є науковою загадкою і що це останній фізіологічний процес, щодо якого немає єдиної думки щодо його функції чи функцій. Я маю на увазі, чому ми спимо? Чому ми витрачаємо спати від третини до чверті свого життя? Коли ми не спимо, ми їмо або не їмо, ми п'ємо або не п'ємо, ми розмножуємося або переходимо від цього, або робимо, або не робимо багато інших речей, які нас цікавлять або не цікавлять. Але коли ми спимо, наші очі рухаються з великою швидкістю, і ми мріємо, не маючи засобів захисту та контролю з нашого боку. Також не забувайте, що більшість тварин також сплять. Це повсюдна функція в царстві тварин. Тому щось важливе повинно передбачати мрію, щоб еволюція вибрала її для багатьох видів і протягом мільйонів років.
Щоб проілюструвати значення сну в біології нашого виду, ми розглянемо деякі конкретні приклади. По-перше, Марі-П'єр Сен-Онж та її команда з Колумбійського університету в Нью-Йорку вивчали взаємозв'язок між дієтою та хорошим або поганим сном.
Ми знаємо, що поганий та поганий сон пов’язаний із ризиком набору ваги та, зрештою, ожирінням як у дітей, так і у дорослих. Більше того, якщо ми достатньо спимо, ми їмо менше жиру. Однак ці стосунки не передбачають причинності, тобто ми не знаємо точно, що пов’язано зі сном та харчуванням. Ми знаємо наслідки, але не те, чому вони виникають. Крім того, автори повідомляють нам, що ми все ще менше знаємо про зворотну залежність, тобто чи впливає дієта на сон.
Вони працюють з 26 добровольцями, половиною жінок, віком від 30 до 45 років, і зі звичайним сном від 7 до 9 годин щоночі. Експеримент триває шість днів з 9-годинним спальним режимом щоночі, контрольованою дієтою протягом перших чотирьох днів та харчуванням усім, що подобається, останні два дні. Таким чином, дослідники отримують дані про сон кожного добровольця з контрольованою та неконтрольованою дієтою. Контрольована дієта містить 31% жиру, 53% вуглеводів і 17% білка.
Результати вказують на те, що неконтрольована дієта зменшує тривалість глибокого і спокійного сну і збільшує час, необхідний для досягнення сну. Клітковини в раціоні в основному впливають, оскільки вони скорочують час, необхідний для засинання, і збільшують тривалість глибокого сну. При контрольованому харчуванні потрібно в середньому 17 хвилин для сну, а без контрольованого харчування середнє зростає до 29 хвилин. Крім того, насичені жири зменшують час глибокого сну. А відсоток вуглеводів, якщо він високий, пов’язаний із більшим пробудженням під час сну.
Таким чином, низький вміст клітковини та високий вміст насичених жирів призводять до коротшого, легшого сну, менше відпочинку та більше пробудження вночі.
Підказка про взаємозв'язок між сном і вагою тіла випливає з досліджень групи Герди Пот з Лондонського королівського коледжу. Вони роблять мета-аналіз одинадцяти вже опублікованих статей і виявляють, що мало спати, від трьох з половиною до п’яти з половиною годин, збільшує споживання енергії із середнім збільшенням на 385 ккал на день. І вони не спостерігають змін щодо витрат енергії через незначний сон.
І другий підказка про взаємозв’язок сну та дієти приходить до нас із Швеції, з Упсальського університету та групи, яку очолює Чістіен Бенедикт. Вони опублікували дослідження з дев'ятьма добровольцями, усі чоловіки та середнім віком 23,3 року, які пройшли два послідовних експерименти, перший з кількома годинами нічного сну, між 2,45 і 7:00 годин, а другий з нормальним тривалим сном, з 22:30 до 7:00 ранку До і після цього беруть зразки стільця для вивчення мікробіоти кишечника, тобто мікроорганізмів, що живуть у їх шлунково-кишковому тракті. Мікробіота втручається в перетравлення їжі та регулює її доступність для засвоєння результатів цього травлення. Тому видовий склад мікробіоти та її функція важливі для надходження поживних речовин в організм.
Дослідження Бенедикта показує, що мікробіота змінює свій склад у видів відповідно до годин тривалості сну, причому збільшення деяких груп бактерій та зменшення інших. За іншими параметрами, які вимірюють автори, вони також виявляють, що при незначному сні не спостерігається змін жирних кислот у крові, але вплив інсуліну падає на 20%, хоча також не змінюється концентрація глюкози. Крім того, автори визнають, що нелегко висловити гіпотезу про причини та наслідки цих змін, спричинених поганим сном.
Інший приклад - дослідження сну у молодих підлітків, опубліковане Сільві Мрюг та її групою з Університету Алабами в Бірмінгемі. Є 84 добровольці-підлітки, середній вік яких становить 13,3 року, а половина - дівчата. Вони беруть дані зі своїх графіків сну, самооцінки якості сну, крім того, вимірюють концентрацію кортизолу в слині для кількісного визначення рівня стресу.
Особливо у дівчат високий рівень кортизолу пов’язаний з проблемами сну, і вони також проводять більше часу уві сні, досягаючи в ліжку більше 11 годин на ніч. Їхня самооцінка якості сну збігається з концентрацією кортизолу в слині, оскільки вони самі виявляють, що сплять гірше, коли перебувають у стресі. Навіть їхня оцінка є більш точною, ніж оцінка батьків про сон їхніх дітей.
А на закінчення конкретних досліджень ми розглянемо щойно опублікований Джун Ло та її колегами із Сінгапурського центру когнітивної нейронауки метааналіз когнітивних проблем, спричинених тривалістю сну у людей старше 55 років. Вони оглядають 18 досліджень із загальною вибіркою 97 264 людей з 14 країн, які включають дані про сон і про вербальну, робочу пам’ять та інші когнітивні процеси.
Результати показують, що існує більший ризик когнітивних проблем, якщо ви спите 5 годин або менше або 9 годин або більше. Тобто, це має такі ризики, як мало спати, скільки спати занадто багато.
Ми можемо додати ще одну інформацію, і це тривалість сну, і лише між ссавцями, щоб не ускладнювати текст. Існує величезна варіація, і вона йде, завжди маючи на увазі 24-годинний цикл, від 2 годин для коней до 19,9 годин для кажанів. Наприклад, кішка спить 12,5 годин, собака 10,1, броненосець 18,3 або шимпанзе 9,7 години. Людський вид спить, згідно з останніми даними, опублікованими на основі даних, отриманих за допомогою програми для мобільних телефонів, від 7,5 годин до Сінгапуру та 8,1 години до Іспанії та Нідерландів.
Також вірно, що поведінка сну має велику індивідуальну мінливість. Бей Бей та його колеги з Університету Монаш у штаті Вікторія, Австралія, досліджували це в метааналізі опублікованого, в якому вони відібрали 53 статті після попереднього огляду.
У молодих людей спостерігається більша індивідуальна варіативність тривалості сну серед тих, хто живе одиноко або страждає на діабет або серцеві захворювання, має високий індекс маси тіла, переживає стрес і має симптоми депресії або безсоння.
Одним словом, сон і дієта, сон і стрес, проблеми зі сном та когнітивними функціями. Зрозуміло, що функція, якій ми присвячуємо таку важливу частину нашого часу, має бути і є вирішальною у багатьох аспектах нашого життя, коли ми не спимо. Однак ми дуже мало знаємо про те, як він працює, або про те, що робить сон важливим для нашого виживання.
Ми можемо охарактеризувати сон як регульований стан із зменшеним рухом і малою сенсорною реакцією. Коли ми спимо, ми не можемо їсти, спаровуватися чи захищатися. І якщо нам не вистачало сну, ми неминуче заснемо. Сон є необхідною і обов'язковою біологічною функцією, і якщо ви не спите, ви страждаєте величезною втомою, фізичним і психічним дисбалансом і, в крайньому випадку, смертю. Щось подібне спостерігалося у щурів чи комах.
У будь-якому випадку, ми повертаємось на початок, і ми все дивуємось, чому ми спимо. Ми також могли б запитати себе, чому ми прокидаємось (нам потрібно лише пам’ятати «Матрицю», щоб зробити висновок про те, що зручніше спати), і ми знаємо, оскільки ми не спимо, багато з того, що ми робимо в цьому стані, наприклад їсти або розмножуватися, хоча ми не знаємо того самого, далеко не все, що робимо уві сні, наприклад, швидко рухаємо очима або мріємо.
І тому ми досі не маємо згоди серед експертів щодо ролі сну. Серед багатьох інших гіпотез згадувалося, що сон уникає витрат енергії та посилює бездіяльність, коли поведінка марна або неможлива, а краще бути неактивним, консолідує пам’ять, дозріває центральна нервова система, покращує поведінку, коли ми не спимо, згідно з автори, зміцнює або послаблює зв’язки нервової системи, очищає мозок від метаболічних відходів і, навіть, вже було сказано, що це коригує належне функціонування імунної системи. Або, також, було сказано, що сон не має певної функції, що в глибині душі є елегантним способом сказати, що він марний.
Якою б не була функція сну, якщо вона є, вона повинна бути важливою і забезпечувати еволюційну перевагу над негативним тиском, який зазвичай застосовується природним відбором, який би вже його усунув. І все ж величезна кількість більшості видів тварин спить, а деякі сплять вже багато мільйонів років. Це не те, що сприяє знищенню видів шляхом природного відбору, а те, що сон дає певну перевагу, яку ми не знаємо, для сплячих видів. Нарешті, здається зрозумілим, що спати і добре спати важливо.
Аль Хатіб, Х.К. та ін. 2016. Вплив часткового недосипання сну на енергетичний баланс: систематичний огляд та мета-аналіз. Європейський журнал клінічного харчування doi: 10.1038/ejcn.2016.201
Аллада, Р. та Дж. Зігель. 2008. Викопування філогенетичних коренів сну. Поточна біологія 18: R670-R679.
Aulsebrook, A.E. та ін. 2016. Екофізіологія сну: інтеграція неврології та екології. Тенденції в екології та еволюції doi: 10.1016/j.tree.2016.05.004
Бартон, Р.А. & I. Капелліні. 2016. Сон, еволюція та мозок. Мозок, поведінка та еволюція 87: 65-68.
Бей, Б. та ін. 2016. Понад середнє: систематичний огляд корелятів добової внутрішньоіндивідуальної мінливості режимів сну/неспання. Відгуки про медицину сну 28: 108-124.
Бенедикт, С. та ін. 2016. Мікробіота кишечника та глюкометаболічні зміни у відповідь на періодичне часткове недосипання у молодих людей із нормальною вагою. Молекулярний метаболізм doi: 10.1016/j.molmet.2016.10.003
Крюгер, Дж. та ін. 2016. Функція сну: на шляху до з’ясування загадки. Відгуки про медицину сну 28: 42-50.
Ло, Дж. та ін. 2016. Про тривалість сну та когнітивні показники у зрілих дорослих повідомляється у системі SEF: систематичний огляд та метааналіз Медицина сну 17: 87-98.
Mrug, S. та співавт. 2016. Проблеми зі сном передбачають реактивність кортизолу на стрес у міських підлітків. Фізіологія та поведінка 155: 95-101.
Сент-Онге, М.-П. та ін. 2016. Клітковина та насичені жири пов’язані зі збудженням сну та повільним сном. Журнал клінічної медицини сну 12.1.
Уолч, О. та ін. 2016. Глобальна кількісна оцінка “нормальних” графіків сну з використанням даних смартфонів. Наукові досягнення 2: e1501705
Про автора: Едуардо Ангуло - доктор біологічних наук, професор кафедри клітинної біології та науковий популяризатор УПВ/ЄГУ. Він опублікував кілька книг і є автором книги La biología stupenda.