Загадки сна: жизненная необходимость или эволюционная опция?

Сон занимает около трети человеческой жизни, что кажется нерациональным с точки зрения эволюции: в это время мы беззащитны и не можем заниматься важными делами. Тем не менее, сон — явление повсеместное в животном мире, от мух до медуз, а его нарушения часто ведут к серьезным проблемам со здоровьем. Почему же природа создала это состояние покоя? И действительно ли сон так важен, как принято считать?

Противоборствующие гипотезы о природе сна

Ученые предлагают две основные точки зрения на функции сна. Согласно первой, сон сам по себе выполняет ряд критически важных задач: он помогает закреплять воспоминания, очищает мозг от продуктов метаболизма, способствует восстановлению тканей и регулирует работу внутренних органов. Уязвимость спящего организма в этой парадигме — неизбежная «плата» за эти преимущества. Вторая гипотеза рассматривает сон в первую очередь как инструмент экономии энергии и минимизации рисков. Спящее существо не бродит в темноте, не натыкается на хищников и не тратит калории, что могло дать эволюционное преимущество. Возможно, по схожей причине появилась и лень.

Универсальность не всегда означает необходимость

Один из ключевых аргументов в пользу жизненной важности сна — его распространенность в природе. Спят млекопитающие, птицы (например, пингвины, которые, как выяснилось, спят фрагментарно по 4 секунды, но в сумме набирают около 11 часов), и даже такие примитивные организмы, как медузы, демонстрируют сноподобные состояния покоя. Однако универсальность явления сама по себе не доказывает его незаменимость. Например, циркадные ритмы («биологические часы») есть даже у бактерий, но у некоторых видов их можно «отключить» без катастрофических последствий. Это говорит о том, что ритмы полезны, но не жизненно необходимы. Возможно, аналогичная ситуация и со сном?

Эксперименты на животных: противоречивые результаты

Попытки понять роль сна через его лишение (депривацию) у животных дали неоднозначные результаты. Ранние жестокие опыты на собаках, где стресс был неотделим от недосыпа, оказались малоинформативными. Более изощренные эксперименты на крысах, которых будили, сбрасывая в воду при засыпании, показали, что лишенные сна грызуны погибали через несколько недель, страдая от язв и нарушений терморегуляции. Однако эти работы 20-летней давности плохо воспроизводимы, а условия для контрольной группы (которая тоже проводила время в воде, но могла спать) не были полностью идентичными. Более того, аналогичные опыты на голубях не привели к фатальным последствиям — птицы переносили недосып относительно легко.

Сон у простых организмов и генетические вариации

Исследования на плодовых мушках-дрозофилах показали, что они впадают в состояние, напоминающее сон. Лишение их этого покоя чаще всего не ведет к гибели, хотя в естественной среде последствия могли бы быть иными. Интересно, что у мух одного вида наблюдается огромный разброс в продолжительности «сна»: от нескольких минут до полутора часов в сутки, причем самки спят в среднем в два раза меньше самцов. Это указывает на значительную пластичность и, возможно, компенсаторные механизмы.

Могут ли люди обходиться без сна?

Известны редкие случаи длительного бодрствования у людей. Рекорд принадлежит пациенту с синдромом Морвана, который, по наблюдениям в лаборатории, не спал около четырех месяцев, сохраняя при этом ясность сознания и ведя обычную жизнь (хотя и страдал от ночных галлюцинаций). Этот случай доказывает, что полное отсутствие сна не всегда мгновенно фатально. Важно отметить феномен микросна — кратковременных «отключений» мозга на несколько секунд при сильном недосыпе, которые человек может даже не осознавать. Кроме того, существуют люди с генетической особенностью, позволяющей им полноценно высыпаться всего за 4 часа.

Обратите внимание: Что такое крейт и зачем это нужно.

Фатальная семейная бессонница: болезнь мозга, а не просто недосып

Казалось бы, железным доказательством необходимости сна является фатальная семейная бессонница — наследственное заболевание, при котором человек постепенно теряет способность спать и умирает. Однако ключевой нюанс в том, что это прионная болезнь, поражающая мозг, подобно болезни Крейтцфельдта-Якоба («болезни каннибалов»). Оба недуга вызываются аномальными белками (прионами), которые разрушают нервную ткань. Поэтому смерть при этой бессоннице, вероятно, связана в первую очередь с масштабным повреждением мозга, а не с простым отсутствием сна как такового.

Загадки быстрого сна (REM-фазы)

Традиционно считается, что фаза быстрого сна, когда мы видим сны, критически важна для обработки памяти и обучения. Однако факты ставят это под сомнение. Дельфины, обладающие высоким интеллектом и отличной памятью, практически лишены REM-сна. Описан случай человека, у которого после травмы мозга эта фаза сократилась до 6 минут вместо обычных полутора часов, но проблем с памятью у него не возникло. Кроме того, миллионы людей принимают антидепрессанты (ингибиторы МАО), которые подавляют быстрый сон, без заметного ухудшения когнитивных функций.

Наиболее убедительная гипотеза: «промывка мозгов»

На сегодняшний день одной из самых правдоподобных является гипотеза о том, что ключевая функция сна — поддержание гомеостаза мозговой среды. В 2013 году было показано, что во время сна активизируется глимфатическая система: увеличивается поток межклеточной жидкости, которая вымывает из мозга токсичные продукты обмена, в частности бета-амилоид, связанный с болезнью Альцгеймера. Позже обнаружили, что медленные волны мозговой активности во время глубокого сна работают как насос, усиливая эту очистку. Лишение сна нарушает процесс, приводя к накоплению вредных веществ.

Заключение: больше вопросов, чем ответов

Таким образом, сон, несомненно, выполняет важные функции, особенно связанные с «техническим обслуживанием» мозга. Однако его абсолютная жизненная необходимость для всех организмов и конкретная роль отдельных фаз (вроде быстрого сна) остаются предметом научных дискуссий. Очевидно, что природа сна сложна и многогранна, и будущие исследования наверняка преподнесут нам новые сюрпризы.

Рекомендации ↗

?️ Посмотрите видео полностью

Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.

Источник статьи: Зачем нужен сон.