Омолоди свой мозг за 100 дней. Как улучшить память и сохранить здоровье до глубокой старости

Структура мозга, выявленная с помощью современных технологий, открывает нам всего лишь малую часть его величия. Нам предстоит еще так много узнать о нем. Сейчас же мы знаем достаточно, чтобы говорить о том, что мозг – динамичный орган, который не только влияет на наше поведение, но и сам находится под воздействием наших поступков.

Эволюция головного мозга

Существует теория[13], согласно которой человек имел три отдельных мозга. В ходе эволюции они объединились, став единым сложным органом, что находится у нас в голове сегодня. Ядро – самая древняя часть мозга в плане эволюции – включает в себя мозговой ствол, который соединяет головной мозг со спинным. Мозговой ствол имеет структуры, контролирующие функции жизнеобеспечения: частоту сердцебиения, кровяное давление, дыхание, пищеварение и другие, о которых вам не нужно особо думать.

Второй «мозг», известный как лимбический, впервые появился у мелких млекопитающих около 150 миллионов лет назад. Считается, что он развился, чтобы отвечать за выживание и самосохранение, управляя реакцией «бей или беги». В этой книге вы многое узнаете о главных частях его структуры – гиппокампе и миндалевидном теле, также называемом амигдала. Они вовлечены в функции обучения, памяти, эмоций, настроения, страха, стресса и бессознательных факторов, которые могут повлиять на ваше поведение.

Гиппокамп, напоминающий по форме морского конька, – одна из наиболее изученных частей мозга. Он особенно уязвим при болезни Альцгеймера. Однако это та часть мозга, которая имеет способность к нейрогенезу, то есть может создавать новые нейроны в течение всей жизни. Миндалевидное тело, которое находится на краю гиппокампа, является важным компонентом лимбической системы. Оно играет ключевую роль в социальном поведении, обработке эмоциональных реакций и памяти о них, особенно когда дело касается страха.

Третий «мозг» – новая кора (неокортекс). Он является относительным «новичком» в эволюции мозга. У приматов он развился лишь два или три миллиона лет назад, когда появился род Homo[14]. Он является частью коры головного мозга(10) и отвечает за все функции высшего порядка, которые мы связываем с человеком. То есть он участвует в такой деятельности, как речь и мышление, а также сенсорное восприятие и выполнение моторных команд. Удивительная особенность неокортекса заключается в его гибкости, что позволяет обладать бесконечной вместимостью для новых знаний.

Извилистость

Мозг разделен на правое и левое полушария. Борозды и гребни, которые составляют изогнутую и морщинистую основу внешней коры, имеют такую форму для того, чтобы в череп поместился больший объем мозга. Если бы вы разгладили все извилины и выложили их в гостиной, то наш мозг бы занял около одного квадратного метра.

Человеческое познание – сложный процесс. Чтобы облегчить понимание умственных функций, мы поговорим о шести ключевых нейрокогнитивных сферах. К ним относятся: обучение, память, внимание, социальное познание, речь, исполнительная и перцептивно-моторная функции.

Когда мы говорим об этих когнитивных способностях, то имеем в виду, что работа мозга распределяется между разными отделами его коры. Ученые делят кору мозга на доли – анатомические области, связанные с определенными процессами. Эти четыре доли не являются самостоятельными органами, они взаимодействуют как друг с другом, так и с другими областями. Чтобы сделать вас теми, кто вы есть, мозг использует информацию, полученную от его иных частей и от окружающего вас мира.

Лобные доли находятся за нашим лбом. Они играют ключевую роль во многих исполнительных функциях, благодаря которым мы можем планировать дела, критически мыслить, решать проблемы, контролировать свои порывы.

Теменные доли находятся за лобными. Они обрабатывают информацию, поступающую через органы чувств, и связывают ее с нашими воспоминаниями и их значением.

Затылочные доли находятся в задней части головы, за теменной долей, чуть выше мозжечка, который похож на теннисный мячик и располагается в районе затылка. Затылочные доли – это буквально наша вторая пара глаз, ведь именно они обрабатывают визуальную информацию.

Височные доли находятся с обеих сторон головы и обрабатывают слуховую информацию. Они отвечают за акустическое восприятие, определяют значение звуков, запоминают их и распознают звуковую информацию, включая понимание языков и речь.

Хотя доли каждого человека похожи по структуре, факт влияния жизненного опыта на мозг означает, что ваши доли – уникальны.

Говорящие полушария

Ваш мозг состоит из миллиардов связанных между собой клеток, которые «говорят» друг с другом. Именно поэтому вы можете ощущать солнечный свет на лице, общаться с друзьями, ждать выходных, бояться экзаменов, думать о политике, философии или лапше быстрого приготовления и так далее.

По данным бразильского нейробиолога Сюзанны Херкулано-Хузел, которая разработала хитроумный метод «мозгового супа»[15], наш мозг состоит примерно из 86 миллиардов нейронов. Каждый из них создает в среднем от семи до десяти тысяч связей с другими нейронами. Это значит, что в мозге столько же нейронных связей, сколько звезд в Млечном Пути.

Нейроны, также известные как невроны, или нервные клетки, – это стандартная рабочая единица мозга. Их основная функция – передача информации. На самом деле связь между кластерами нервных клеток создает основу всех функций мозга. Каждый раз, когда вы совершаете движение, чувствуете ветер на лице, слышите голос или вспоминаете что-либо, вся эта информация перемещается через нейроны с помощью электрохимического процесса.

Обычно нейроны имеют особые отростки[16], которые выступают из тела клетки. Разветвленный дендрит работает как антенна, которая получает информацию и передает ее телу нейрона – центру управления. От него информацию к остальным клеткам организма переносят аксоны – похожие на кабель отростки.

В теле клетки все входящие сигналы объединяются, и ответный импульс создается в месте пересечения с аксоном. Электрический сигнал передается через аксон к нервному окончанию, где он преобразуется в химический. Точка, в которой аксон одного из нейронов соединяется с дендритом другого, называется синапсом. Он представляет собой расстояние между нейронами, где информация передается от одного к другому. В нашем теле содержится от 100 до 500 триллионов синапсов. Они выделяют химические передатчики, называемые нейромедиаторами.

Нейронные пути

Маршрут, по которому информация в мозге проходит через нейроны, – это нейронный путь. Чем чаще вы его используете, тем отчетливее он становится. Это похоже на хорошо протоптанную тропинку через поле или лес. Когда вы узнаете что-то новое, – например, начинаете заниматься спортом или изучать новый язык – сначала это всегда кажется сложным. Но когда вы повторяете задания, то создаете в своем мозге более прочные нервные пути, и вскоре новые задачи становятся привычкой. Помните об этом, пока вы пытаетесь следовать полезным правилам.

Помимо нейронов в мозге содержатся миллиарды нейроглий[17]. Именно они помогают сохранять мозг здоровым. Если нейроны похожи на шоссе информации, то нейроглии – их строители (а также ремонтники, защитники и поставщики услуг). Они круглосуточно помогают этому электрохимическому шоу не сойти с пути. Нейронам необходимо быстро отправлять нервные импульсы. Глиальные клетки способствуют этому процессу, окружая аксоны, чтобы сформировать изоляционную оболочку (подобно изоляции проводов в доме). Она состоит из белого жирового вещества – миелина – и увеличивает скорость передачи электрического импульса.

Из-за цвета часть мозга, где находятся покрытые такой оболочкой пучки, обычно называют белым веществом. Оно противоположно серому веществу, которое содержит в себе клеточные тела нейронов, дендриты и аксоны.

В сущности, резерв – это способ объяснить разрыв между степенью повреждения мозга и его клиническим проявлением, включая влияние, которое оно оказывает на когнитивные функции.

Резерв мозга

Резерв мозга – это структурный материал, который охватывает серое вещество, белое вещество и толщину коры. Он относится к фактическим различиям в мозге, которые могут объяснить, почему один человек более устойчив к травмам, чем другой.

Размер имеет значение

При сравнении людей с разным уровнем когнитивных функций обнаруживается, что различия связаны с объемом мозга, а не с масштабом его пораженной области. Проще говоря: размер имеет значение.

Например, давайте поговорим о Мэри и Джейн. У обеих имеется одинаковое количество бляшек и клубков, но объем мозга у них разный. У Мэри больше нейронов, выше синаптическая плотность, а мозг крупнее, чем у Джейн. Это означает, что Мэри, чей мозг наиболее развит, будет намного устойчивее к последствиям одной и той же патологии. Различия в когнитивных функциях между людьми объясняются не масштабом пораженной области мозга, а размером его здоровой части. Нарушение когнитивных функций не проявляется, если мозг содержит больше нейронов и синапсов, которые он может терять до того, как будет достигнут критический порог. При прогрессировании болезни область поражения будет расти, а здоровая – уменьшаться. В определенный момент нетронутая зона больше не сможет поддерживать нормальное функционирование мозга.

Резерв предполагает, что структурные характеристики мозга обеспечат устойчивость к атрофии или истощению, связанные со старением или заболеваниями. Чем больше мозг взрослого человека, тем дольше он сможет противостоять различным патологиям и нормально работать.

Забота о мозге

В любой промежуток времени у нас есть определенный резерв, и чем он выше, тем лучше мы справимся с разного рода изменениями мозга.

Мы привыкли думать, что, исчерпав эти ресурсы, которые больше не восстановятся, мы сдадимся под натиском клинических симптомов или дефицита. Также мы верим, что при достижении зрелого возраста будем иметь определенный лимит нейронов, и все, что нам останется делать, – это терять их.

Однако мы знаем, что резерв мозга – более сложная система, а наш мозг с опытом изменяется. Стимулирующее окружение может вызвать рост новых нейронов. Нейротрофический фактор мозга (BDNF), считающийся «Miracle-Gro»[18] для мозга, – это молекула(11), которая играет ключевую роль в нейропластичности. Этот фактор улучшает функции нейронов, защищает клетки от стресса и гибели и стимулирует их рост, как удобрение способствует росту растений. BDNF жизненно важен для процесса обучения, и хорошая новость состоит в том, что аэробные нагрузки связывают с увеличением концентрации этого белка. Кроме того, благоприятное окружение также влияет на повышение уровня BDNF.

Современная мысль заключается в том, что можно поддерживать наши резервы на определенном уровне. С возрастом мозг атрофируется, но можно снизить потери, занявшись деятельностью, которая будет способствовать нейрогенезу и нейропластичности.

Вспомните всех знакомых пенсионного возраста. Смею предположить, что у одного из десяти выбранных вами людей старше 65 лет уже развилась болезнь Альцгеймера, а один или два из них сохранили ясное сознание. Остальные же находятся где-то посередине. Возможно, кто-то из них немного медленно обрабатывает информацию или имеет некоторые проблемы с запоминанием нового материала. Однако почти все они сохранили способность потчевать вас историями из своей молодости. Скорее всего, вы слышали их так часто, что готовы пересказать. На самом деле, хотя в пожилом возрасте многие испытывают упадок умственной активности, нет никакой системности в характере и степени тяжести когнитивных нарушений.

Относительное отсутствие патологий в мозге – один из главных факторов такого большого разнообразия когнитивных функций. Конечно, чем меньше нарушения, тем лучше, но образ жизни тоже играет не последнюю роль в борьбе с болезнями и возрастными изменениями в мозге.

Поддержка работы мозга влияет на нынешний уровень его резервов. Определенные действия – например, умственная стимуляция (глава 5) и физическая активность (глава 7) – связаны с изменениями в самом органе. Высокая когнитивная активность поможет сохранить его объем, в особенности гиппокампа – части мозга, связанной с памятью и обучением. Физическая активность также влияет на это. Некоторым людям лучше удается поддерживать интеллектуальную деятельность и свои резервы, чем другим. Этот феномен, возможно, связан, с различиями в опыте: образовании, увлечениях и профессии. В конце концов, мозг пластичен и поэтому может меняться в ответ на опыт и обучение.

Когнитивный резерв

Когнитивный резерв относится к пластичности и гибкости умственной системы при таких нарушениях, как старение, травма или болезнь. Давайте поговорим о Бене и Ким, которые обладают одинаковым объемом жесткого диска (то есть резерва мозга). Однако Бен может справиться с бо́льшим количеством возрастных изменений мозга, потому что емкость его базового программного обеспечения (то есть когнитивного резерва) отличается от показателей Ким. Это и позволяет его мозгу справляться с нарушениями и адаптироваться к ним.

Таким образом, когнитивный резерв говорит о функционировании мозга, а не о его структурном размере, который отличается у разных людей. Он объясняет разрыв между патологией и ее проявлениями. Если объяснять когнитивный резерв в контексте болезни Альцгеймера, то он демонстрирует способность взрослого мозга переносить болезнь без клинических симптомов на том уровне, который у человека с меньшим когнитивным резервом мог бы вызвать диагностированную деменцию.

Рис. 1: Иллюстрация показывает, как у двух людей с течением времени может меняться когнитивная функция. Один из них обладает большим резервом, второй – маленьким. В мозге обоих начинает развиваться патология болезни Альцгеймера, но изменения еще незаметны. В какой-то момент она станет достаточно выраженной, чтобы привести к ухудшениям. Они измеряются когнитивными тестами. Вы можете видеть, что у людей с большим резервом производительность снижается позднее. Они могут дольше справляться с патологией до того, как она начнет влиять на продуктивность. В конце концов, производительность у обоих будет одинаковой, но для человека с большим резервом этот момент наступит позднее. Когда у индивидуума с высоким ресурсом начнется снижение когнитивной активности, оно будет проходить быстро. Схема показывает разные траектории снижения когнитивной активности, которые мы часто видим у людей с болезнью Альцгеймера[19].

Устойчивость

Ключевое предположение, касающееся когнитивного резерва, заключается в том, что болезнь Альцгеймера развивается медленно. Так, патология присутствует в мозге в течение нескольких лет, прежде чем ее можно диагностировать. До того как симптомы начинают проявляться, люди с более высоким резервом выдерживают бо́льший объем нарушений, чем люди с меньшим ресурсом. Поэтому клинические признаки болезни у них проявляются позднее.

Однако, как вы можете помнить из примера с Джейком и Питером, как только люди с большим резервом демонстрируют когнитивные изменения, заболевание начинает прогрессировать очень стремительно. Происходит это потому, что симптомы проявляются на более поздних стадиях болезни. Снижение когнитивных функций происходит, когда патология уже достаточно развита, так что промежуток между началом клинических проявлений и моментом, когда болезнь мозга разрушает его функцию, намного меньше.

С другой стороны, если брать в расчет весь период заболевания, то большую часть времени когнитивные функции сохраняются, а меньшую – утрачиваются из-за болезни.

Нейронный резерв и нейронная компенсация

Существует два вида когнитивного резерва: нейронный резерв и нейронная компенсация.

При сравнении двух людей, которые имеют нормальный здоровый мозг, видно, что их интеллектуальная обработка будет отличаться. Нейронный резерв отражает эту разницу.

С другой стороны, нейронная компенсация относится к изменениям в когнитивной обработке. Они появляются, чтобы справиться с патологией и другими типами нарушений мозга. Это происходит даже тогда, когда мы сталкиваемся с усложнением наших повседневных задач.

Нейронный резерв отражает разницу в нейронных сетях мозга, которые определяют когнитивную деятельность. Если вспомнить аналогию с программным обеспечением, то человек с более эффективными, гибкими и емкими нейронными сетями лучше справится с расстройствами.

В зависимости от поставленной задачи моя нейронная обработка может быть менее эффективной, чем ваша. На это влияет уникальный опыт каждого человека. Представим, что нас с вами поразила болезнь. В таком случае лучшая эффективность ваших нейронных связей позволит вам выполнить определенную задачу (например, подобрать необходимое вам слово). Мой же мозг, имея меньшую эффективность и, как следствие, дефицит умственной деятельности, не сможет с этим справиться (то есть у меня не получится найти правильное слово).

Нейронная компенсация отражает различия в способности людей задействовать альтернативные сети в мозге при нарушении основной. Таким образом, при сложности или угрозе патологии, мозг активно пытается продолжить свою работу и справляется с травмой с помощью других нейронных связей и структур, которые в здоровом состоянии он не стал бы использовать.

Трудовая деятельность

В первые годы изучения резервов ученые обнаружили, что люди, имеющие менее восьми классов образования, в два раза больше склонны к болезни Альцгеймера, нежели те, чей уровень образования выше. Они задались вопросом, может ли интеллектуально стимулирующая работа увеличивать резерв. Было проведено исследование, в ходе которого участников разделили на две группы, опираясь на их профессиональный уровень: низкий (неквалифицированный, полуквалифицированный, ремесленный и офисный работник) или высокий (коммерческий директор, государственный работник, специалист).

Они пришли к выводу, что у людей с меньшей профессиональной подготовкой вероятность развития деменции вдвое выше.

Досуг

Затем ученые обратили внимание на досуговые мероприятия, так как многие из них могут интеллектуально стимулировать. Они хотели посмотреть, может ли досуг способствовать защите мозга от развития клинической деменции. Они опросили группу пожилых людей, не имеющих диагноза болезни Альцгеймера, и спросили, занимались ли те в последний месяц хотя бы одним из следующих видов деятельности:

• вязание, занятия музыкой или другое хобби;

• прогулка в удовольствие или экскурсии;

• посещение друзей или родственников;

• прием гостей;

• физическое закаливание;

• посещение кино, ресторанов или спортивных мероприятий;

• чтение газет, журналов или книг;

• просмотр телевизора или прослушивание радио;

• занятие общественной или волонтерской деятельностью;

• игра в карты, бинго и другие развлечения;

• поход в клубы или торговые центры;

• посещение лекций или кружков;

• посещение церкви, синагоги или храма.

Участников разделили в соответствии с низким (меньше шести) и высоким (больше шести) уровнем участия в разных видах досуга. Таким образом было установлено, что те люди, которые вовлечены более чем в шесть видов деятельности, имеют меньше рисков развития деменции. Больше 20 исследований показали, что защитный эффект когнитивного резерва, обусловленный уровнем образованности, характером профессии и занятиями интеллектуально стимулирующей деятельностью, уменьшает риск развития деменции на 46 %.

Это элементарно: Стимулируйте познавательную деятельность, чтобы поддерживать резерв мозга на определенном уровне. Регулярные полезные привычки в конце концов заменят старые шаблоны поведения.

Вы когда-нибудь задумывались, почему хороший сон проясняет ваше сознание, и вы просыпаетесь отдохнувшим? Что ж, в буквальном смысле очищение мозга может быть ответом.

Очищение мозга

Доцент Лулу Се провела два года в лаборатории Рочестерского университета, обучая мышей расслабляться и засыпать на специальном микроскопе, который показывает движение окрашенного вещества через живую ткань. Ее невероятное терпение было вознаграждено доказательством, наверно, основной функции сна – очищения мозга. Точнее, основная причина для сна – освобождение мозга от токсичных побочных продуктов метаболизма, которые накапливаются во время бодрствования. Метаболизм относится к химическим процессам, которые происходят внутри тела и сохраняют нам жизнь.

Недавние исследования показывают, что сон играет важную роль в метаболическом гомеостазе. Поддержание метаболического гомеостаза означает, что наш организм должен сохранять оптимальные условия внутри и снаружи клеток для того, чтобы происходили жизнеобеспечивающие обменные реакции. По сути, наше тело должно превратить еду в энергию, чтобы запускать клетки и создавать соединения, необходимые нейронам для выживания и функционирования. Побочные продукты обмена веществ и клеточные отходы должны быть утилизированы.

Естественная детоксикация организма

Подобно химическим заводам, наше тело имеет встроенную систему, которая ответственна за безопасное избавление от отходов и токсичных побочных продуктов. Эту функцию выполняют сосуды, которые находятся рядом с венами. Лимфатическая система убирает метаболические отходы, лишнюю жидкость, шлаки и токсины. Жидкость под названием «лимфа» выводится из тканей и в конечном итоге возвращается в кровь с помощью системы лимфатических сосудов. Когда лимфоциты двигаются по сосудам, они проходят через лимфоузлы, в которых фильтруются бактерии, раковые клетки и другие потенциально опасные вещества.

Если у вас хоть раз была инфекция, то вы знакомы с увеличенными лимфатическими узлами на шее или под мышкой. Каждый день лимфатические сосуды переправляют около четырех литров очищенной лимфы обратно в кровь.

Лимфатическая система покрывает организм, как паутина. Плотность этих сосудов обычно пропорциональна скорости метаболизма тканей, в которых он происходит, точно так же, как система фильтрации на химическом заводе должна соответствовать объему его работы. Учитывая, что мозг использует больше энергии, чем любой другой орган, вполне ожидаемо, что он будет иметь довольно плотную сеть лимфатических сосудов, способных быстро устранять побочные продукты обмена веществ. Однако это не так.

Отсутствие лимфатической системы в мозге озадачило исследователей, особенно потому, что нейроны беззащитны перед токсичными отходами. Но недавно одна из датских ученых Майкен Недергаард открыла ряд микроскопических каналов, наполненных жидкостью, которые окружают кровеносные сосуды в мозге мышей. Они были названы глимфатической системой, потому что очищение происходит с помощью нейроглий.

Глимфатическая система

Подобно сети труб на заводе, глимфатическая система переносит нагруженную отходами спинномозговую жидкость(15) (или ликвор). В конечном счете эта система в мозге транспортирует отходы в те же центральные точки выделения и переработки, которые используются остальной частью тела, – лимфатические узлы. Благодаря этому в мозге не происходит локальной переработки и разложения белков. Это вполне логично, так как она выводит токсичные отходы из нашего жизненно важного, но уязвимого органа. Совсем недавно в мозге мышей были обнаружены лимфатические сосуды. Похоже, что они могут быть вторым этапом в процессе детоксикации, перенося отходы из спинномозговой жидкости в близлежащие лимфатические узлы.

Спинномозговая жидкость

На промышленных предприятиях и в некоторых других типах помещений межэтажное пространство используется для размещения различных элементов обслуживания зданий, включая вывоз мусора. Заполненное жидкостью пространство вокруг клеток мозговой ткани, также известное как интерстициальное (межклеточное), составляет 20 % от общего объема мозга. Именно здесь клеточный мусор вымывается с помощью спинномозговой жидкости.

Спинномозговая жидкость просачивается через интерстициальное пространство и в итоге попадает обратно в кровоток через мозговые оболочки – защитные мембраны, окружающие мозг. Этот процесс требует много энергии, поэтому Недергаард подозревала, что мозг не может и избавляться от отходов, и обрабатывать сенсорную информацию во время бодрствования. Следуя этому предположению, Лулу Се потратила два года на то, чтобы приучить мышей спать под микроскопом и выяснить, повышается ли активность их глимфатической системы во время сна.

Отслеживая разноцветные пятна в мозге мышей, Лулу обнаружила, что большое количество спинномозговой жидкости поступает в орган только во время сна. Оказалось, что при бодрствовании поток ликвора ограничен поверхностью мозга и составляет всего 5 % от потока в состоянии сна. Глубокое очищение происходит именно в этот период, так как спинномозговая жидкость проникает глубоко в ткани мозга, а ее количество увеличивается на 60 %. Все это приводит к более эффективному очищению метаболитов, включая бета-амилоид, который накапливается во время бодрствования и участвует в развитии болезни Альцгеймера.

Рис. 2: Интерстициальное пространство в коре головного мозга мыши, через которое движется спинномозговая жидкость, увеличивается с 14 % при бодрствовании до 23 % во время сна, что позволяет быстрее очистить организм от метаболических отходов и токсинов.

Сон для детокса

Вероятно, вы чувствуете себя отдохнувшим после пробуждения, потому что нейротоксичные отходы нервной деятельности, накапливающиеся во время бодрствования, с большой скоростью устраняются во время сна. Когда вы не спите, активному процессу глимфатической системы может не хватать времени на глубокое очищение организма. Без него токсины могут накапливаться, тем самым препятствуя оптимальной работе мозга. Это также может повлиять на ваши когнитивные способности, поведение и даже решения в течение дня.

Нарушение сна может нанести вред когнитивным функциям и даже способствовать развитию болезни Альцгеймера. Аномальное скопление клеточных отходов относятся почти ко всем нейродегенеративным заболеваниям[25]. Однако связь между болезнью Альцгеймера и сном выражена химически липким белком – бета-амилоидом.

Похоже, что сон не только обеспечивает более глубокую детоксикацию мозга, но и позволяет эффективнее устранять токсины. При этом у спящих мышей бета-амилоиды исчезают в два раза быстрее, чем у бодрствующих. Между нервными клетками в мозге, пораженном болезнью Альцгеймера, можно найти нездоровые скопления фрагментов белка – бляшки. Они образуются, когда кусочки бета-амилоида слипаются вместе. Небольшие сгустки могут блокировать сигнализацию в синапсах и активировать клетки иммунной системы, что, в свою очередь, вызывает воспаление.

Нервные клетки очень чувствительны к окружающей среде, поэтому жизненно важно быстро избавляться от отходов. Вполне возможно, что недостаток сна играет важную роль в неврологических расстройствах, таких как болезнь Альцгеймера, ведь он способствует накоплению побочных продуктов. Это приводит к непоправимому повреждению мозга.

Сама Недергаард прогнозирует: «Если вы не будете спать, то у вас, скорее всего, разовьется патология». Она также обеспокоена здоровьем людей, работающих по сменам, и подвергает сомнению медицинскую практику будить пациентов с черепно-мозговыми травмами каждые 10 минут для проверки их жизненных показателей.

Конечно, опыты проводились на мышах, поэтому необходимы дальнейшие исследования, чтобы подтвердить наличие подобной системы очищения и в мозге человека. Ученым необходимо установить, происходит ли у людей ускоренное ночное «промывание мозгов».

Стадии и циклы сна

Ваш цикл сна и бодрствования контролируется на молекулярном уровне химическими веществами, которые действуют по сигналу нейронов. Как только вы заснете, то пройдете через несколько стадий сна.

Желание спать

Аденозин – побочный продукт метаболизма, который стоит за вашим желанием спать. Для того, чтобы вывести его из организма, тоже требуется сон. Аденозин играет важную роль в цикле сна и бодрствования. Он повышается в течение дня, увеличивая вашу сонливость. Во второй половине дня его воздействию противостоит циркадное[26] стремление к возбуждению. К концу вечера этот циркадный ритм ослабевает, и начинает вырабатываться гормон мелатонин, который «приглашает» вас ко сну. Пока вы спите, аденозин медленно рассеивается, а выработка мелатонина прекращается с наступлением раннего утра.

За несколько часов до пробуждения циркадный ритм становится более активным, передавая предупреждающий сигнал по всему мозгу и телу. В течение дня сигнал усиливается, а пик его приходится на полдень.

Благодаря сочетанию низкого уровня аденозина и повышающегося сигнала возбуждения вы должны чувствовать себя бодро в течение всего утра. Однако если возникает недостаток сна, аденозин полностью не выведется из организма, что сделает вас уставшим, а не отдохнувшим.

Циркадные часы

Время сна в основном контролируется циркадными часами. Они управляются циклом дня и ночи каждые 24 часа и поэтому работают независимо от количества сна или бодрствования за прошедшие сутки. Главным проводником нашего ритма жизни является крошечная структура в гипоталамусе(16), называемая супрахиазматическим ядром (СХЯ). Оно основывается на световых сигналах, направляемых от глаз через зрительный нерв к точке пересечения в мозге, чтобы оказаться в затылочных долях для обработки. Эта информация о свете и темноте позволяет СХЯ синхронизировать ваши внутренние ритмы с внешней средой.

Ядро гипоталамуса использует циркулирующий мессенджер под названием «мелатонин» для передачи повторяющегося сигнала дня и ночи в организм. После наступления сумерек, вызванный СХЯ мелатонин быстро попадает в кровоток. Этот гормон не генерирует сон и не играет никакой роли в его процессе. Скорее он выполняет функцию посланника, который проходит через кровь, как городской глашатай, кричащий: «Слушайте, слушайте, ночь близка! Пора спать, пора спать!»

В течение ночи, пока мы спим, мелатонин постепенно выводится из организма. Его отсутствие сообщает мозгу и телу, что пришло время проснуться. С рассветом выброс мелатонина прекращается и в дневное время остается неактивным, пока цикл вновь не возобновится после наступления сумерек.

Стадии сна

Сон имеет пять стадий, классифицируемых по тому, происходит ли во время них быстрое движение глаз (REM-фаза) или нет (NREM-фазы: 1, 2, 3 и 4-я). Мозг проходит через все эти стадии примерно пять раз за ночь, но каждый цикл не похож на предыдущий, потому что соотношение между REM- и NREM-фазами резко меняется в течение сна. В первой половине ночи бо́льшая часть сна не связана с быстрой фазой, а во второй количество времени, проведенного в этой стадии, сопровождаемой сновидениями, увеличивается. Самый глубокий сон происходит на стадиях 3 и 4. NREM-сон характеризуется медленными мозговыми волнами и всплесками активности, которые называются «веретенообразные вспышки» или «веретена сна». С другой стороны, электрическая активность, регистрируемая во время 5-й стадии сна, очень похожа на активность бодрствующего мозга.

День 1: Это будет ваше первое утро и первый день 100-дневной программы

В течение недели ведите дневник сна, чтобы определить все паттерны или личные привычки, которые помогают или мешают качеству сна. Если у вас есть фитнес-трекер или специальное приложение на телефоне или часах, вы можете использовать его для заполнения этой таблицы.

1 Бутылка вина (750 мл) = 10 единиц, один крепкий алкогольный напиток = = 1 единица, пол-литра крепкого пива = 3 единицы и пол-литра некрепкого пива = = 2 единицы.

Используйте информацию из этого Журнала сна для того, чтобы ответить на вопросы 1б, 2a, 3, 4, 5б и 6 во второй части этой главы (Цели для здоровья мозга: Сон).

Обновление

Ваш мозг постоянно получает новую информацию, пока вы бодрствуете. Сон обновляет способность учиться и создавать новые воспоминания. Эти возможности неразрывно связаны между собой.

Различные типы памяти обрабатываются в разных частях мозга. Декларативная память (память на факты и события) относится к гиппокампу – той области, которая временно обеспечивает накопление новых воспоминаний.

Синхронная электрическая активность в REM-фазе позволяет отдаленным зонам мозга обмениваться информацией друг с другом, что способствует усилению новых знаний и закреплению свежих воспоминаний.

Во время быстрой стадии сна новая информация интегрируется с уже существующей. Это обновляет нашу внутреннюю модель мира, позволяя нам решать проблемы, понимать и развивать идеи. Если вы хотите чаще просыпаться с яркими мыслями и решениями в голове, убедитесь, что вы вписали достаточное количество REM-сна в свой план.

Все фазы сна имеют большое значение для здоровья мозга. Кроме рекомендуемого количества часов отдыха каждую ночь, вы также должны убедиться, что получаете достаточно как быстрого, так и медленного сна.

Высвобождение ресурсов

Существуют пределы возможностей гиппокампа, которые, по-видимому, определяются сном.

Двум группам здоровых взрослых людей с одинаковыми способностями было предложено изучить 100 пар лиц и имен. После этого одна группа спала в течение 90 минут, а другая – бодрствовала и занималась обычными делами (например, участники сидели в интернете или играли в настольные игры).

В шесть вечера, после дневного сна или активной деятельности, обе группы приступили к изучению уже другой партии из 100 пар лиц и имен. «Бодрствующая» группа показала более слабые результаты, чем «спящая», которая продемонстрировала двадцати процентное преимущество. Анализ электрической активности в их мозге связал такое пополнение знаний с NREM-фазой сна. Чем больше происходит всплесков активности во время сна, тем лучше восстанавливается способность к обучению.

Такая закономерность справедлива и для полноценного ночного сна. С возрастом способность нашего мозга производить веретенообразные вспышки уменьшается примерно до 60 % от общего объема, который был у нас в молодом возрасте. К сожалению, чем меньше веретен вырабатывается во время сна, тем хуже наши способности к обучению на следующий день.

Повторяющаяся цепь электрического тока между гиппокампом и корой головного мозга может отражать передачу только что приобретенной информации из временного хранилища в более устойчивое. Этот перенос освобождает гиппокамп от ресурсов, подготавливая его к получению новой информации после пробуждения.

Формирование воспоминаний

Процесс создания воспоминаний состоит из трех подпроцессов: кодирования (или приобретения), сохранения и извлечения. Во время кодирования, когда вы получаете какую-то информацию из окружающей среды, в памяти создается новый хрупкий след. Он постепенно стабилизируется с помощью процесса укрепления, в результате чего новое знание внедряется в мозг, готовое к будущему извлечению.

Бодрствующий мозг настроен на кодирование и извлечение информации, в то время как спящий – на сохранение памяти. Сон в первой половине ночи намного эффективнее удерживает воспоминания в памяти и сохраняет их, чем сон во второй ее половине, так что убедитесь, что вы учитываете это в своем плане по улучшению сна. Чем глубже сон NREM-фазы, тем больше знаний вы сможете сохранить. Когда вы воспроизводите факты сразу же после их изучения, то активируется гиппокамп. Но когда вы вспомните ту же самую информацию после того, как хорошо выспитесь ночью, то будет задействована уже кора головного мозга. Все потому, что во время глубокого сна медленные волны и веретенообразные вспышки переносят новые данные из кратковременной памяти в гиппокампе в более устойчивое хранилище в коре головного мозга.

Итак, сон перед обучением помогает вам кодировать или усваивать новую информацию, а после учебного процесса он способствует закреплению воспоминаний.

Мозг сжигает много энергии, и для эффективной работы ему необходимо быть продуктивным. Каждый день ему приходится обрабатывать огромное количество информации. Даже если в мозге содержатся миллиарды нейронов, синапсов и связей, которые способны обрабатывать массу материала, его ресурсы не бесконечны.

Мы физически не способны – да нам это и не нужно – запоминать и сохранять всю получаемую нами информацию или опыт, или фиксировать каждую деталь, которую мы когда-либо помнили. Кроме закрепления воспоминаний, сон также может помогать избавляться от информации, которая нам не нужна или которую нам стоит забыть. Довольно интересный ритм электрической активности между гиппокампом и лобными долями – 10–15 раз при NREM-фазе – может означать, что гиппокамп сверяется с блоком управления в лобных долях. Именно здесь принимаются решения по фильтрации информации: является ли она важной или несущественной, нужно ли ее запомнить или отбросить.

Это элементарно: Очень важно не прерывать сон, иначе вы можете снизить свою способность узнавать что-то новое.

Когда вы не высыпаетесь, вашему мозгу приходится бороться не только с недостатком сна, но и с длительным бодрствованием. Это разные вещи. Недосып оказывает влияние на различные когнитивные функции, включая внимание, обучение и память.

В прошлой части мы определили, как сон способствует закреплению знаний после обучения. Все исследования о влиянии недостатка сна на память сфокусированы на кодировании воспоминаний с помощью гиппокампа. Оно происходит до процесса их сохранения.

Недостаток сна

Когда грызунам не хватает сна, рост новых нейронов нарушается. Более того, снижается выработка протеинов, связанная с нейропластичностью в гиппокампе.

У людей даже одна ночь без сна ухудшает познавательные способности и сопряженную с кодированием активность в гиппокампе. То же происходит и когда человек высыпается, но не получает при этом NREM-сна. Также недостаток сна связывают с нарушением работы более крупных мозговых связей.

У пожилых людей наблюдаются нарушения сна NREM-фазы, которые усиливаются у страдающих болезнью Альцгеймера. Это связано с более низкими уровнями сна NREM-фазы, медленноволновой активности и веретенообразных вспышек.

Полагаю, большинство из нас согласятся, что недостаток сна делает нас раздражительными, встревоженными, эмоционально нестабильными и даже агрессивными. Вы также можете заметить, что вам сложнее выполнять задачи, требующие рабочей памяти, например понять, правильно ли вам дали сдачу, или как разделить счет на пятерых в ресторане. Особенно уязвимо при недосыпе постоянное внимание, которое позволяет вам сконцентрироваться на определенном задании, например прочитать статью в газете до конца.

Вы можете не знать, что недостаток сна делает вас более импульсивным и, вероятнее всего, заставит совершать поступки, о которых вы бы и не подумали, если бы выспались. Недосып и плохой сон также влияют на настроение и, к сожалению, могут вызвать суицидальные мысли и даже попытки суицида. Органы и организм в целом перестают работать синхронизировано. Не стоит забывать и о связи между недостатком сна и хроническим стрессом. Об этом мы поговорим в главе 4.

Без полноценного сна работа мозга ухудшается: ему труднее получать и обрабатывать информацию, потому что наше внимание становится расфокусированным. Нейроны не могут координировать поступающую информацию, что оказывает влияние на способность получать доступ к уже усвоенному материалу. Не стоит смеяться над нарушениями внимания, ведь они могут привести к несчастным случаям, травмам и смерти.

Так как недосып негативно сказывается на здоровье, важным шагом в вашем плане действий является определение факторов, способных нарушить ваш сон.

Выпишите все факторы из вопроса № 10 в вашем Журнале сна под столбцом «Я не могу уснуть потому, что…» (каждую причину пишите в отдельной строке). Затем укажите частоту, с которой эти факторы нарушают ваш сон. Если на этой неделе сбоев не было, отметьте пункт «Не на этой неделе» галочкой. Если же вам кажется, что вы испытывали нарушения сна в прошлом месяце, отметьте пункт «Менее раза в месяц» и оцените результат следующим образом:

• не на этой неделе = 0;

• раз или два в течение последней недели = 2;

• три или более раз в течение последней недели = 3;

• менее раза в неделю в течение последнего месяца = 1.

Общий результат = _________

Что означает ваш результат

Если общий результат равен:

• 0 = нет нарушений сна;

• 1–9 включительно = низкий уровень нарушения сна;

• 10–18 включительно = средний уровень нарушения сна;

• более 18 = высокий уровень нарушения сна.

Перенесите свой результат в вопрос 5a во второй части этой главы (Цели для здоровья мозга: Сон).

Недосып и риски развития деменции

Недостаток сна также может играть роль в развитии ожирения и диабета 2-го типа в зрелом возрасте. Оба заболевания связаны с повышенным риском возникновения болезни Альцгеймера.

Ожирение

Большинство из нас знают, что если мы хотим избавиться от лишних килограммов и поддерживать здоровый вес, то должны меньше есть и больше заниматься спортом. Но знаете ли вы, что недостаток сна (менее семи-восьми часов) может привести к набору веса и ожирению? Это выглядит нелогичным, так как кажется, что мы сжигаем больше калорий во время бодрствования, чем во время сна. Но сон – это метаболически активное состояние, поэтому бодрствование в течение 24 часов подряд сжигает всего лишь на 147 калорий больше по сравнению с тем же периодом, включающим восьмичасовой сон. Однако отношения между сном и набором веса куда сложнее, чем количество потраченных калорий. Эта связь включает в себя несколько составляющих: два гормона (лептин и грелин) и эндоканнабиноидную систему[27].

Гормоны голода

Грелин вызывает чувство голода, а лептин – сытости. Вы когда-нибудь задумывались, почему чувствуете голод, когда работаете не покладая рук без сна? Все дело в том, что недостаток сна уменьшает уровень лептина и увеличивает уровень грелина, подвергая вас двойному удару отсутствия сигнала «хватит есть» и усиливая «я все еще голоден». В результате после восьмичасового сна вам хватит того же количества еды, которое не даст чувства насыщения, если сон был в два раза короче.

Даже если вы спали пять-шесть часов в день, существует большая вероятность того, что вам захочется есть больше на 300 калорий. Если ваш сон регулярно составляет меньше семи часов, то становится понятно, почему каждый год вы полнеете примерно на пять-шесть килограммов. Более того, чем меньше сон, тем меньше энергии и тем больше сидячего образа жизни… Когда вы не высыпаетесь, то не только поглощаете больше калорий, но и сжигаете меньше. Вполне разумно провести связь между эпидемией недосыпа и эпидемией ожирения в индустриальных странах.

Вы, вероятно, слышали, что употребление марихуаны провоцирует чувство голода. Но знаете ли вы, что наш организм естественным образом вырабатывает эндоканнабиноиды – вещества, похожие на марихуану? Наша эндоканнабиноидная система играет основную роль в контроле аппетита и уровнях энергии мозга. При недосыпе количество этих веществ увеличивается и выводится из организма дольше, чем когда вы высыпаетесь.

В научных исследованиях повышенные уровни эндоканнабиноидов совпадают с сообщениями людей об усиленном голоде и аппетите. Когда человек не высыпается, он больше перекусывает между основными приемами пищи и чаще питается нездоровой едой. Эндоканнабиноиды, вероятно, стимулируют питание ради удовольствия в отсутствие дефицита энергии, также называемое гедоническим голодом. При хорошем сне у нас появляется больше самоконтроля, отчего нам проще отказаться от вредной пищи. Напротив, когда мы недосыпаем, наше гедонистическое стремление к определенным продуктам возрастает и нам сложнее ему сопротивляться.

Добровольное лишение себя сна на регулярной основе влияет не только на количество съеденного, но и на то, что мы едим. Отсутствие сна влияет на наш выбор: мы хотим сладкого, или соленого, или пищи со сложными углеводами. В своей книге Мэтью Уолкер рассказывает о проведенном им эксперименте, который дает возможность глубже заглянуть в отношения между недосыпом и набором веса. Команда исследователей обнаружили, что недостаток сна может подавлять мозговую активность в тех частях префронтальной коры, которые вовлечены в управление суждениями и принятие решений.

Также малое количество сна усиливает активность мозга в более древних его частях (с эволюционной точки зрения), которые отвечают за желание и мотивацию. Участвующие в его эксперименте люди при отсутствии сна поглощали на 600 калорий больше, чем когда они высыпались. К счастью, полноценный ночной сон восстанавливает контроль импульсов, необходимых для удержания первобытного желания много есть.

Детская привычка не высыпаться может подготовить почву для проблем с весом во взрослом возрасте. Трехлетние дети, спящие менее 10,5 часов в день, имеют на 45 % больше рисков ожирения к семилетнему возрасту, чем те, кто спит рекомендуемые 12 часов.

Диабет 2-го типа

Диабет 2-го типа не только увеличивает риск развития болезни Альцгеймера, но и забирает 10 лет жизни. У людей, страдающих от диабета, уровень сахара в крови выше, чем у здоровых. Со временем повышенные показатели глюкозы могут привести к разрушительным для здоровья последствиям: потере зрения, повреждению нервов, ампутации и почечной недостаточности. Наша поджелудочная железа вырабатывает гормон под названием «инсулин», который контролирует уровень глюкозы в крови. Инсулин поступает в кровь после приема пищи и отдает клеткам приказ раскрыться, чтобы те могли впитать в себя полученную из еды глюкозу и использовать ее как энергию. При диабете 2-го типа организм становится невосприимчивым к инсулину и больше не использует его по назначению.

Частота заболевания выше у тех людей, которые, хоть и принимают во внимание остальные риски развития диабета, но регулярно спят меньше шести часов в день. Если здоровый человек в течение шести дней спит по четыре часа, он вступает в преддиабетическую стадию гипогликемии. После недели недосыпа организм таких людей впитывает глюкозу на 40 % менее эффективно, и если обратиться к врачу, то он диагностирует преддиабетическое состояние.

Вероятно, клетки в организме людей с недостатком сна перестают отвечать на сигнал инсулина раскрыться. Вместо того чтобы впитывать глюкозу, они отвергают инсулин, что приводит к очень высокому уровню сахара в крови. Преддиабетическая стадия может начаться и при менее выраженной нехватке сна и быть последствием хронического недосыпа, который сейчас считается серьезным фактором риска развития диабета. Он же, в свою очередь, может привести к развитию деменции.

Это элементарно: Инвестируйте в сон, чтобы защитить свое здоровье, сохранить память и минимизировать вероятность несчастных случаев.

Здесь вы найдете простые советы, которые помогут вам определить ваши цели для улучшения сна и разработать план действий.

Сон необходим для здоровья мозга, так превратите его в целебный эликсир. Сон – это инвестиция в будущее, которое требует от вас только одного: спокойно спать в своей кровати ночью.

10 практических советов, чтобы позаботиться о сне: