Съботно четиво: “Защо спим” от д-р Матю Уокър

Тази събота приковаваме вниманието ви в една интересна книга, посветена на един от най-важните процеси на тялото и ума ни – спането. В книгата „Защо спим. Да отключим силата на сънищата“ д-р Матю Уокър разглежда съня ни през призмата на науката, за да ни обясни защо и как функционира нашият организъм. Предлагаме ви откъс от интеренсото изследване, предоставен любезно от издателство „Изток-Запад“:

Как тялото ви разбира кога е време да спи? Защо страдате от самолетен синдром, след като пристигнете в нова часова зона? Как преодолявате ефекта от самолетния синдром? Защо тази аклиматизация отново ви причинява умора поради времевата разлика, когато се завърнете у дома? Защо някои хора използват мелатонин, за да се борят с тези проблеми? Защо (и как) чашата кафе ви държи будни? И може би най-важното – как разбирате дали си набавяте достатъчно сън?

Има два основни фактора, които определят кога искате да спите и кога да будувате. В момента, в който четете тези думи, и двата фактора оказват мощно влияние върху ума и тялото ви. Първият фактор е сигнал, подаван от вътрешния ви 24-часов часовник, който се намира дълбоко в мозъка ви. Този часовник създава цикличен денонощен ритъм, който ви кара да се чувствате уморени или бодри в съответните равни интервали на денонощието. Вторият фактор е химично вещество, което се натрупва в мозъка ви и упражнява „сънно налягане“. Колкото по-дълго сте били будни, толкова повече се натрупва това химическо сънно налягане и толкова по-сънливи се чувствате. Равновесието между тези два фактора определя колко бодри и съсредоточени сте през деня, кога ще се почувствате уморени и готови да си легнете вечерта и колко добре ще спите.

В ритъм ли сте?

В основата на много от въпросите в началния параграф стои мощната определяща сила на вашия 24-часов ритъм, известен също като циркаден ритъм. Всеки си създава циркаден (circadian) ритъм (circa означава „кръгов“, а dia означава „ден“). И наистина, всяко живо същество на планетата с продължителност на живота повече от няколко дни си създава свой естествен цикъл. Вътрешният 24-часов часовник в мозъка ви предава своя ежедневен сигнал за циркадния ритъм на всички останали региони от мозъка ви и на всеки орган в тялото ви.

Вашето 24-часово темпо ви помага да определите кога искате да сте будни и кога да спите. Но то контролира и други ритмично настъпващи събития. Сред тях са кога предпочитате да се храните и да утолявате жаждата си, вашите настроения и емоции, количеството урина, което отделяте, вътрешната температура на тялото ви, скоростта на метаболизма ви и освобождаването на безброй хормони. Не е съвпадение, че вероятността да разбиете олимпийски рекорд е свързана категорично с момента от денонощието, когато настъпва естественият пик на човешкия циркаден ритъм – ранния следобед. Дори и времето на раждането и смъртта демонстрира циркадна ритмичност поради подчертаните колебания на жизненоважни метаболитни, сърдечносъдови, температурни и хормонални процеси от ключово значение, които този ритъм контролира.

Дълго преди да открием този биологичен водач, един хитър експеримент направил нещо абсолютно забележително: спрял времето – поне за едно растение. Това станало през 1729 г., когато френският геофизик Жан-Жак Дорту дьо Меран открил първото доказателство, че растенията генерират свое собствено вътрешно време.

Дьо Меран проучвал движенията на листата на един вид, който демонстрирал хелиотропизъм: явление, при което растенията или цветовете им проследяват траекторията на слънцето, докато светилото се придвижва по небето през деня. Дьо Меран бил заинтригуван от едно конкретно растение, наречено Mimosa pudica. Листата на това растение не само проследяват дъговидната траектория на слънцето в небето през деня, ами и нощем се свиват надолу, все едно са увехнали. После, с изгрева на следващия ден, листата се изправят отново и се отварят като чадър, свежи както винаги. Това поведение се повтаря всяка сут­рин и всяка вечер и е станало причина прочутият еволюционен биолог Чарлс Дарвин да ги нарече „спящи листа“.

Преди експеримента на Дьо Меран мнозина вярвали, че поведението на разтваряне и свиване на листата на растението се определя единствено от изгрева и залеза на слънцето. Това било логично предположение: дневната светлина (дори в облачни дни) кара листата да се разперват широко, докато тъмнината впоследствие инструктира листата да „затворят сергията“, да „отчетат касата“ и да се приберат.

Това предположение било разбито на пух и прах от Дьо Меран. Той първо взел растението и го сложил на открито, излагайки го на сигналите на светлината и тъмнината, асоциирани с деня и нощта. Както се и очаквало, листата се разпервали на дневна светлина и се свивали с настъпването на нощния мрак.

После обаче дошъл гениалният обрат. Дьо Меран поставил растението в запечатан кашон за следващия 24-часов период, хвърляйки го в пълен мрак както през деня, така и през нощта. По време на тези 24 часа тъмнина той от време на време поглеждал растението, като внимавал да не го освети, и наблюдавал състоянието на листата му. Въпреки че не било подложено на влиянието на светлината през деня, растението се държало, все едно се къпе в слънчеви лъчи; листата му били гордо разперени. После, в края на деня, то свивало листата си сякаш по команда, дори и без сигнала на залязващото слънце, и те оставали свити през цялата нощ.

Това било революционно откритие: Дьо Меран бил доказал, че един жив организъм отчита свое собствено време и че всъщност не е роб на ритмичните команди на слънцето. Някъде вътре в растението имало 24-часов генератор на ритъм, който можел да проследява времето без сигнали от външния свят като например слънчевата светлина. Растението не просто притежавало циркаден ритъм, а имало „ендогенен“, или вътрешно генериран, такъв, много подобно на сърцето ви, пулсиращо в свой собствен самогенериран ритъм. Разликата е само в това, че отмерващият ритъм на сърцето ви е много по-бърз – то обикновено бие поне веднъж в секунда, вместо веднъж на 24 часа, подобно на циркадния часовник.

Изненадващо, но били нужни още 200 години, за да се докаже, че ние, хората, имаме подобен вътрешно генериран циркаден ритъм. Но този експеримент прибавил нещо доста неочаквано към знанията ни за вътрешното отмерване на времето. През 1938 г. проф. Натаниъл Клейтман от Чикагския университет, заедно с асистент-изследователя Брус Ричардсън, бил пред прага на провеждането на още по-радикално научно изследване. То изисквало усърдие, което вероятно е без аналог и си остава несравнимо и до днес.

Клейтман и Ричардсън щели сами да си бъдат опитни мишки. Заредени с храна и вода за шест седмици и две разглобени, високи болнични легла, те се отправили към Мамът Кейв в Кентъки, една от най-дълбоките пещери на планетата – на практика толкова дълбока, че до най-отдалечените ѝ краища не прониква никаква слънчева светлина, която да може да се регистрира. Именно с помощта на мрака Клейтман и Ричардсън щели да хвърлят светлина върху поразително научно откритие, определящо, че биологичният ни ритъм е приблизително равен на едно денонощие (циркаден), но не е точно едно денонощие.

В добавка към храната и водата двамата мъже взели редица измервателни уреди, за да мерят телесната си температура, както и ритъма си на будуване и сън. Заобикалящите ги записващи устройства представлявали сърцевината на жизненото им пространство и обгръщали леглата им от двете страни. Високите крака на леглата били поставени във ведра с вода, подобно на крепостен ров, за да обезкуражат безбройните дребни (и не толкова дребни) създания, дебнещи в дълбините на Мамът Кейв, да им правят компания в леглото.

Експерименталният въпрос пред Клейтман и Ричардсън бил прост: ако бъдат изолирани от денонощния цикъл на светлината и тъмнината, дали биологичният им ритъм на сън и будуване, заедно с телесната температура, ще стане напълно хаотичен, или ще си остане същият като при хората във външния свят, изложени на денонощния ритъм? Те издържали общо 32 дни в пълен мрак. Така не само се обзавели с впечатляващо количество лицево окосмяване, но и направили две ключови открития. Първото било, че хората, подобно на хелиотропните растения на Дьо Меран, генерират свой ендогенен циркаден ритъм в отсъствието на външна светлина от слънцето. Това означавало, че нито Клейтман, нито Ричардсън изпаднали в произволни пристъпи на будуване и сън, а вместо това показали предсказуем и повтарящ се модел на продължително будуване (около 15 часа), придружено от консолидирани периоди на около деветчасов сън.

Вторият неочакван – и по-показателен – резултат бил, че техните надеждно повтарящи се цикли от будуване и сън не продължавали точно 24 часа, а системно и неизменно били по-дълги от 24 часа. Ричардсън, на двайсет и няколко години, поддържал цикъл от сън и будуване, продължаващ между 26 и 28 часа. Този на Клейтман, на четирийсет и няколко, бил малко по-близък до 24-часовия, но все пак го надвишавал. Затова, когато се отстранили от външното влияние на слънчевата светлина, вътрешно генерираното „денонощие“ на всеки от мъжете не продължавало точно 24 часа, а малко повече. Подобно на неточен ръчен часовник, който изостава с всеки изминал (реален) ден във външния свят, Клейтман и Ричардсън започнали да добавят време въз основа на по-дългата си, вътрешно генерирана хронометрия.

Тъй като вроденият ни биологичен ритъм не е точно 24 часа, а някъде приблизително толкова, възникнала необходимост от нова номенклатура: циркадният ритъм – тоест ритъм, който е дълъг приблизително, или около, едно денонощие, но не точно. В над седемдесетте години, изминали от основополагащия експеримент на Клейтман и Ричардсън до днес, ние вече сме определили, че средната продължителност на вродения циркаден часовник на зрял човек е около 24 ч. и 15 мин. Не твърде далеч от 24-часовото завъртане на Земята, но и лишен от прецизната точност, която би била приемлива за някой уважаващ себе си швейцарски производител на часовници.

За щастие, повечето от нас не живеят в Мамът Кейв или във вечния мрак, който цари в нея. Редовно възприемаме светлината от слънцето, която идва на помощ на нашия неточен, изоставащ вътрешен циркаден часовник. Слънчевата светлина действа като ръчно настройване на коронката на неточен ръчен часовник. Слънчевата светлина методично сверява неточния ни вътрешен хронометър всеки божи ден, „превъртайки“ ни обратно към точно, а не приблизително, 24-часов ритъм.