Все мы интуитивно знаем: если хорошо выспаться, то на следующий день думается легче. И научная литература это подтверждает. Нарушения внимания, ухудшение памяти и способности учиться, эмоциональная нестабильность, сбои в работе высших мыслительных процессов — таких как принятие решений и самоконтроль — всё это многократно задокументировано у людей после плохого сна.
Однако попыток создать надёжные модели этих явлений на животных (например, на грызунах) пока что гораздо меньше, и они относительно новы. Этот обзор сосредоточен именно на когнитивных нарушениях, вызванных расстройством сна у грызунов, на примерах нескольких типичных для человека паттернов недосыпания.
Мы рассмотрим четыре конкретных вида нарушений сна:
Полное лишение сна
Экспериментальная фрагментация сна (частые пробуждения)
Выборочное подавление быстрого сна (REM-сна)
Хроническое ограничение сна
Использование животных моделей даёт уникальную возможность понять те изменения в нервной системе, которые лежат в основе когнитивных нарушений от недосыпа. В конце обзора мы опишем последние открытия о нейропластичности и предполагаемых мозговых механизмах, стоящих за этими дефектами.
Главные выводы (основные положения)
У грызунов, как и у людей, нарушение сна ухудшает внимание, эмоциональный контроль, способность к обучению и память.
Расстройство сна меняет нейропластичность — способность мозга перестраивать свои связи.
Эффекты недосыпа у человека и у животных во многом схожи, что позволяет использовать модели на грызунах для поиска лечения.
Два главных регулятора сна: внутреннее давление и биологические часы
Наш сон и бодрствование управляются двумя основными механизмами. Первый — гомеостатическое давление сна: чем дольше вы не спите, тем сильнее вас клонит в сон. Второй — циркадные ритмы (наши внутренние биологические часы), которые задают время, когда мы должны спать, а когда — бодрствовать.
Когда растёт гомеостатическое давление сна, человек становится сонным, падает его бдительность и ухудшаются когнитивные способности. Если же эти два процесса рассогласованы (например, при сменной работе или смене часовых поясов), страдают и внимательность, и память, и способность принимать решения.
Внимание — фундамент всего мышления
Десятилетия исследований на людях показали: нехватка сна нарушает широчайший спектр мыслительных процессов — от самых простых (внимание, бдительность, готовность реагировать) до самых сложных (решение проблем, планирование). Главный вывод таков: сонливость в первую очередь бьёт по вниманию, а без внимания невозможно почти ни одно высшее действие.
Именно поэтому при недосыпе человек начинает «витать в облаках», пропускать важные детали, медленнее реагировать и чаще ошибаться.
Что такое управляющие функции мозга (исполнительные функции)
Этот термин сложен для определения, потому что его используют для описания множества способностей. В широком смысле управляющие функции — это способность выбирать нужные мыслительные процессы, контролировать их и координировать, связывая восприятие с действием. Сюда входят планирование, гибкость мышления, подавление ненужных импульсов, рабочая память и самоконтроль.
Нарушение сна ухудшает все эти способности. Например, выспавшийся человек может не реагировать на отвлекающий шум, а уставший — будет постоянно на него отвлекаться.
Как недосып меняет эмоции
У людей давно известно, что плохой сон портит настроение и повышает тревожность. Но лишь недавно исследователи всерьёз занялись тем, какие именно компоненты эмоций страдают: восприятие чужих эмоций, выражение собственных, эмоциональная регуляция.
Понятно, что у грызунов мы не можем спросить об их настроении. Однако можно измерять поведенческие признаки тревоги, страха, агрессии или апатии. Исследования на животных показывают: после нарушения сна зверьки становятся более тревожными, хуже распознают угрозу и неадекватно реагируют на стресс. Это очень похоже на то, что происходит с человеком.
Память и закрепление нового (консолидация)
Огромное количество экспериментов и на людях, и на грызунах убедительно говорит: сон усиливает определённые виды обучения и памяти. Особенно важна роль сна в закреплении нового материала — переводе его из кратковременной памяти в долговременную.
Согласно современным представлениям, пока мы спим, мозг перерабатывает только что полученную информацию, сортирует её, связывает с уже имеющимися знаниями и отправляет на долговременное хранение в кору больших полушарий. Без качественного сна этот механизм даёт сбой: вы можете выучить что-то вечером, а утром обнаружить, что ничего не помните.
Именно это и наблюдается в моделях на грызунах: после нарушения сна животные хуже запоминают путь в лабиринте, не узнают знакомые предметы и медленнее учатся новым навыкам.
Что происходит внутри мозга: пластичность синапсов
В основе современной теории памяти лежат устойчивые изменения эффективности передачи сигналов между нейронами (синаптическая пластичность). Ключевую роль здесь играет гиппокамп — область мозга, где кодируются события и впечатления.
Теоретически, эти нестойкие «следы памяти» постепенно закрепляются (консолидируются) и в более стабильной форме распределяются по коре. Повторное переживание события (мысленное или реальное) реактивирует эти следы и запускает механизмы их усиления — этот процесс называется реконсолидацией.
Так вот, лишение сна нарушает как консолидацию, так и реконсолидацию. У грызунов, которых не пускали спать после обучения, синаптические изменения в гиппокампе были слабее, и память не формировалась должным образом.
Итоги и взгляд в будущее
Чтобы понять, как именно расстройство сна вредит мышлению и эмоциям, нужны животные модели. В этом обзоре мы описали четыре модели на грызунах:
Полное лишение сна
Фрагментация сна (частые пробуждения)
Выборочное подавление быстрого сна
Хроническое ограничение сна
У человека нарушение сна ухудшает практически все изученные на сегодня когнитивные и поведенческие сферы. У грызунов картина та же. Это позволяет с уверенностью использовать животных для поиска биологических механизмов и разработки способов защиты мозга от разрушительных последствий недосыпа.
Ключевая мысль: сон — это не просто отдых, это активный процесс, необходимый для нормальной работы памяти, внимания, эмоций и принятия решений. Если вы систематически не высыпаетесь, вы платите за это когнитивной ценой — даже если не замечаете этого сразу.
Источник: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1074742711001468