Что делает мозг, пока мы спим

Люди спят практически треть жизни, однако нет общепринятой теории, которая объясняла бы, что именно происходит с мозгом в это время. Вместе с кандидатом биологических наук, старшим научным сотрудником лаборатории клеточной нейрофизиологии человека ФИЦ ХФ РАН Еленой Беловой разбираем три научные гипотезы о том, что делает мозг во время сна.

Восстанавливает работу нервной системы

Ряд исследователей считает, что сон нужен для синаптического гомеостаза. Когда мы бодрствуем, нервные клетки находятся в постоянном возбуждении и передают друг другу сигналы. Так в местах контакта нейронов — синапсах — постепенно увеличивается проводимость сигнала, то есть синапсы активнее «включаются» в ответ на стимулы, которые мозг получает из окружающей среды. Из-за повышенной возбудимости нейронов мозг начинает хуже работать, и ему нужно время, чтобы восстановиться.

Проще говоря, без сна мозг функционирует хуже, потому что он перегружен. Из-за этого человек чувствует себя уставшим и раздражительным. Пока мы спим, мозг отключает восприятие сигналов внешней среды, и активность синапсов возвращается в норму. Так восстанавливается нормальная работа нервной системы.

Выводит токсины

Из-за активной работы мозга не только повышается возбудимость нервной системы, но и накапливаются токсины — это показали исследования, которые были проведены на мышах. Сами токсины — это результат обмена веществ в мозге.

Согласно полученным данным, токсины выводятся через глимфатическую систему, которая эффективнее всего работает во время сна. Клетки мозга съеживаются, межклеточного пространства становится больше. Это пространство активно сообщается с отростками глиальных клеток, которые и образуют глимфатическую систему, — и отводят токсины в венозный кровоток в направлении лимфатических сосудов.

Ученые допускают, что вывод токсинов нужен, чтобы удалять из мозга неправильно свернутые белки вроде альфа-синуклеина, бета-амилоида и тау-протеина. Из этих белков могут сформироваться бляшки в сосудах мозга. Есть предположение, что именно это приводит к развитию нейродегенеративных заболеваний, таких как болезни Альцгеймера и Паркинсона. Однако более точные выводы можно будет делать после исследований на людях.

Обеспечивает пластичность нервной системы

Во время сна образуются новые синапсы и разрушаются старые, то есть происходит перестройка соединений между нейронами внутри мозга. Это нужно, чтобы мозг оставался пластичным: мог обрабатывать информацию, приобретать новые навыки и адаптироваться к стимулам из окружающей среды.

Пока человек бодрствует, в мозге образуются новые синапсы, которые закрепляют новые связи между нервными клетками. Во время сна часть этих синапсов исчезает, а те, которые активно работали весь день, наоборот, остаются и усиливают наиболее важные контакты между нейронами. Этот процесс влияет на когнитивные функции мозга — то есть на то, как мы учимся новому и запоминаем информацию.

Что в итоге

Все три теории не спорят между собой, они дополняют друг друга и расширяют понимание функций сна. Исследователи сходятся во мнении, что сон необходим для нормальной работы мозга, а его недостаток плохо влияет на весь организм. Недосып отражается на когнитивных функциях, психическом состоянии, снижает либидо, увеличивает риск развития ожирения, сердечно-сосудистых заболеваний, диабета. Во время сна тело и мозг восстанавливаются, поэтому, когда человек плохо спит, это отражается на его настроении, продуктивности и способности к обучению.

Считается, что большинству людей необходимо спать по семь — восемь часов. Но у каждого свои потребности. Они зависят от интенсивности мозговой активности и отчасти обусловлены наследственностью. Если человек испытывает стресс или обучается чему-то новому, ему нужно больше сна, а если жизнь идет в нормальном ритме — меньше.