Краткая история тела. 24 часа из жизни тела: секс, еда, сон, работа

Дженнифер Акерман, 2007

Знаете ли вы, что происходит в вашем организме, когда вы просыпаетесь и засыпаете, едите, занимаетесь спортом? Даже если знаете, наверняка вас удивят многие открытия, сделанные учеными в последние десять лет. О них главным образом и рассказывает американская журналистка в своей научно-популярной книге.

Утро

Сверкнет зарница

со страницы новой —

И снова целого даны черты.

Р. М. Рильке. Часослов^[8]

Глава 1

Пробуждение

Я приоткрываю глаза, чтобы взглянуть на часы: 5.28 утра, две минуты до звонка будильника. В мире царит тишина, только где-то вдалеке поет птичка. Звезды уже блекнут, но пройдет еще час, прежде чем первые лучи солнца блеснут из-за горизонта.

Может быть, вы похожи на меня и тоже предвосхищаете будильник, просыпаясь за одну-две минуты до его звонка. Скорее всего, вы проснулись не потому, что выспались. Тогда почему? Некоторые утверждают, что виной всему едва различимые триггеры («пусковые» сигналы), звуки раннего утра: нарастающий шум уличного движения за окном или даже то характерное тиканье, который издает механический будильник перед тем, как зазвонить^[9]. Действительно, во время сна мозг способен воспринимать звуки; именно поэтому мы покупаем звуковые будильники, а не «пахучие», например. Пусть кое-кто утверждает, что их будит мерзкий запах скунса или густой аромат свежезаваренного кофе, последние открытия говорят об обратном. Ученые из Университета Брауна доказали: ни в одной фазе сна, за исключением дремоты, человек не реагирует даже на такие сильные запахи, как аромат мяты или ядовитый смрад пиридина, компонента каменноугольной смолы^[10]. Не доверяйте носу миссию часового, говорят ученые, человеческое обоняние развито не настолько хорошо, чтобы вы проснулись от запаха.

В любом случае, появляется все больше свидетельств того, что «пусковые сигналы» могут исходить не снаружи, а изнутри вашего тела: замечательный маленький будильник в мозге подготавливает его к пробуждению. Когда Перетц Лави, исследователь сна из Техниона (Израильского технологического университета), изучал способность людей просыпаться без внешнего сигнала в установленное время, он обнаружил поразительную вещь. Многие из обследованных просыпались на 10 минут раньше или позже назначенного времени, даже если это было в 3.30 утра^[11]. Вот поистине замечательное чувство времени, возможно более удивительное, чем присущая большинству людей способность без часов определять точное время в период бодрствования. Еще одно исследование показало: ожидание того, что в определенное время сон прервется, само по себе на 30 % повышает содержание в крови гормона стресса адренокортикотропина (АКТГ)^[12] — яркий показатель того, что мозг готовится к пробуждению^[13].

У некоторых из нас спящее сознание каким-то образом ведет счет времени, так что мозг «ждет» заданного события, например наступления времени пробуждения, точно так же как в период бодрствования, и в определенный момент дает сигнал к выбросу веществ, побуждающих нас проснуться и встать с постели. Способность предугадывать назначенный час, присущая, как полагали раньше, исключительно бодрствующему сознанию, на самом деле не изменяет ему и во сне, заставляя нас просыпаться в одно и то же предсказуемое время.

И вы еще говорите о тайнах!

Впрочем, может, вам и не знакома эта способность. Может быть, вы принадлежите к большинству, которое просыпается от звонка настоящего будильника или звуков радио, сработавшего по сигналу таймера и оглушившего вас громкой музыкой или болтовней диджея. Для вас утро начинается с нажатия ненавистной кнопки, которую так трудно нащупать спросонок, и попыток урвать еще десять минут сна. Скорее всего, эти десять минут вам действительно нужны — а может, и больше. В стране, где спят в среднем менее семи часов при необходимых восьми, большинство людей неизменно находится в состоянии легкого недосыпа, усугубляющегося к концу рабочей недели^[14]. К сожалению, говорят специалисты, этот короткий кусочек сна между двумя сигналами будильника не приносит ни отдыха, ни сил: сон быстрый и прерывистый^[15]. Даже если вы доспите до второго звонка будильника, ожидание неизбежного подъема повлияет на качество вашего сна.

Разумеется, есть и такие, кто сладко спит под самые пронзительные сигналы будильников. Для этих неисправимых сонь в 1855 году была запатентована «кровать-катапульта». Если вы не реагируете на встроенный будильник, боковая стенка опускается, а кровать наклоняется таким образом, что вы падаете на пол^[16]. Немного более человечный аппарат недавно изобрели светлые головы Массачусетского технологического института. «Клоки», мягкий и пушистый будильник-робот, скатывается с прикроватной тумбочки, катит на своих колесиках в какой-нибудь дальний уголок комнаты и только там начинает звонить^[17]. Каждый день он прячется в новом месте. Отчаянные поиски «Клоки», по уверениям изобретателей, помешают даже самым последним соням вновь вернуться в объятия Морфея.

Полежать минутку, пребывая на той грани между сном и бодрствованием, которая называется гипнопомпическим состоянием (от греч. hypnos — сон и pompe — прогонять), чтобы позволить сознанию вплыть в бодрствование и насладиться замечательным медленным наступлением дня… Немногим из нас доступна такая роскошь. Быстрый подъем воистину требует усилий: пусть ненадолго, но значительно учащается сердечный ритм, подскакивает кровяное давление, а содержание стрессового гормона кортизола в крови достигает пика.

Бодрость наступает далеко не сразу. Человека, только что вставшего с постели, пошатывает, он несколько дезориентирован — это называют «инерцией сна». Состояние, знакомое почти каждому. «Мозг не может взять полный разгон за семь секунд», — шутит Чарльз Чейслер, исследователь биоритмов из Гарвардского университета^[18]. Большинство из нас куда хуже справляются с умственными и физическими нагрузками сразу после пробуждения, чем перед отходом ко сну. «Ирония заключается в том, — говорит Чейслер, — что в первые полчаса после пробуждения мозг работает куда хуже, чем после 24 часов бодрствования». Это открытие было сделано летчиками американских ВВС в 1950-е годы. Пилоты должны были спать в кабинах самолетов, пребывающих в боевой готовности, чтобы вылететь по первому сигналу. После побудки летчикам приходилось немедленно подниматься в воздух. Количество падений существенно возросло, и эту практику быстро отменили.

Исследуя в 2006 году инерцию сна, Кеннет Райт и его коллеги из Университета Колорадо выяснили, что когнитивные (познавательные) способности испытуемых сразу после пробуждения были не лучше, чем у пьяных^[19]. Самые сильные проявления инерции сна рассеиваются в течение десяти минут, однако отдельные эффекты могут сохраняться на протяжении двух часов.

Степень инерции во многом зависит от той фазы сна, в которой вас разбудили. Группа Лави обнаружила, что люди, разбуженные во время фазы быстрого сна (или быстрых движений глаз — БДГ), скорее начинают ориентироваться в пространстве и оказываются более бойкими и разговорчивыми^[20]. Фаза БДГ — своего рода врата пробуждения, считает Лави, наилучшим образом смягчающие выход из сна. (Она также примечательна насыщенными яркими сновидениями, которые после пробуждения остаются в памяти человека.)

С другой стороны, те, кого безжалостный звонок будильника вырвал из медленного глубокого сна, скорее всего, будут немного не в себе и зададутся вопросом: «Где я?». Чтобы исключить такое грубое пробуждение, исследовательские лаборатории «Эксон слип» разработали предназначенный для детей вариант «Клоки» — устройство «СлипСмарт», которое следит за вашим сном и будит вас во время фазы БДГ^[21]. В наручный браслет, «очень маленький, удобный и гладкий», если верить рекламе, встроены электроды и микропроцессор, которые измеряют волны, излучаемые мозгом в каждой фазе сна, и передают информацию на стоящий у кровати будильник, запрограммированный на максимально позднее время звонка. Он-то и будит вас в последней фазе быстрого сна перед часом Х.

Вы впархиваете или вползаете в утреннюю суету в зависимости от своего хронотипа — принадлежности к «жаворонкам» или «совам»^[22]. «Жаворонки» поют по утрам, «совы» ухают ночью.

Однажды я слышала, как писательница Джин Ауэл призналась, что лучше всего ей думается после захода солнца. Джин приступает к работе в 11 или 12 часов вечера, заканчивает в 7 часов утра и ложится спать. Спит до 4 часов дня, затем встает и ест вместе мужем (у нее это завтрак, у него — обед), выходит в город и около полуночи снова садится за работу. Она заявляет, что такая «совиная» жизнь никому не вредит.

В таком же ритме живет и великий генетик Сеймур Бензер. Его ночные исследования мутирующих дрозофил помогли выявить генетическую основу ежедневных биоритмов нашего тела^[23]. Рабочая пора для Бензера настает в середине ночи; он говорит, что необходимость браться за работу утром, вместе с большинством людей, для него может обернуться катастрофой.

На противоположном конце спектра — истинные «жаворонки», из которых получаются превосходные хлебопеки. Они ложатся спать в 7 или 8 часов вечера, чтобы проснуться в 3–4 часа утра.

Два хронотипа отличаются друг от друга, как люди, рожденные в разные столетия или на разных концах планеты: «жаворонки» просыпаются как раз тогда, когда «совы» только засыпают. Они ведут совершенно разную жизнь: у них расходятся не только пики активности (11 часов утра для жаворонков и 3 часа дня для сов) и пики сердечного ритма (11 часов утра и 6 часов вечера соответственно), но также излюбленное время принятия пищи и физической активности, а кроме того, ежедневная доза кофе (чашечка для «жаворонка» и кофейник для «совы»)^[24].

Тилл Рённеберг, хронобиолог из Мюнхенского университета, обнаружил, что истинные «совы» встречаются в три раза чаще, чем настоящие «жаворонки»^[25]. Большинство людей находится где-то посередине, более или менее склоняясь в сторону «сов», а такой образ жизни часто противоречит обычному рабочему графику и приводит к социальному нарушению суточного ритма. Узнать, «жаворонок» вы или «сова», можно с помощью простой анкеты, разработанной группой Рённеберга и содержащей вопросы типа: «Когда вы обычно просыпаетесь в рабочие дни?», «А в выходные?», «Когда вы чувствуете себя полностью проснувшимся?», «В котором часу вы ощущаете упадок сил?»^[26].

Несмотря на обилие пословиц, превозносящих «жаворонков» (достаточно вспомнить «Кто рано встает, тому Бог подает» Бенджамина Франклина и «Ранней пташке и червячок в клюв»), ученые утверждают, что «ранние пташки» не обладают никакими преимуществами — ни в плане здоровья, ни в отношении финансового благополучия и умственных способностей. Некоторое время назад британские ученые решили подтвердить слова Франклина, установив наблюдение над более чем 1200 пожилыми людьми^[27]. Изучив взаимосвязь между временем пробуждения и отхода ко сну, с одной стороны, и здоровьем, материальным благополучием и когнитивными функциями — с другой, ученые пришли к выводу, что «совы» зачастую богаче «жаворонков», а вот в части здоровья и умственных способностей различие между двумя хронотипами незначительно.

В любом случае, не составляет труда определить, что вы за птица. Привычки «жаворонков» и «сов» обусловлены не личностными свойствами (как считалось ранее), а природой наших биологических часов. Около десяти лет назад Ханс ван Донген из Университета Пенсильвании продемонстрировал, что биологические часы людей среднего утреннего типа «опережают по фазе» часы людей вечернего типа. Они убегают по крайней мере на два часа вперед^[28]. Вы можете подавить свои привычки, говорит ван Донген, но не сможете изменить их совсем^[29]. «Сова» вы или «жаворонок», определяет ваша биология.

* * *

«Время — вот материал, из которого я сделан», — заметил аргентинский писатель Хорхе Луис Борхес^[30]. В этой фразе скрыто глубокое прозрение. Как доказали последние исследования, время буквально пронизывает плоть всех живых существ, и по одной веской причине: мы живем на вращающейся планете.

Чтобы лучше понять это, нужно вернуться на миллиарды лет назад, к зарождению жизни, к одноклеточным организмам, населявшим теплое первобытное море^[31]. Яркий полуденный свет чередовался с темной прохладой ночей — день за днем, с четкой предсказуемой периодичностью, и так триллионы дней. Свет и тьма, тепло и холод — в этой ежедневной матрице развивалась жизнь. В отсутствие озонового атмосферного слоя губительная для жизни солнечная радиация сжигала поверхность Земли в светлое время суток. Чтобы избежать воздействия вредоносных лучей, наиболее тонкие биохимические процессы должны были совершаться в безопасной темноте ночи, и в результате вырабатывался определенный ритм обмена веществ. У некоторых организмов появились сенсоры, реагирующие на свет, — сначала просто светочувствительные клетки, а затем более сложно устроенные глаза, которые позволяли различать самые незначительные изменения освещенности во время заката и рассвета.

Дальше дело было за эволюцией. У некоторых биологических видов развились гены, клетки и системы жизнеобеспечения, ответственные за выработку собственных внутренних биоритмов, прекрасно сочетающихся с планетарными циклами, — циркадианных (циркадных, околосуточных) ритмов (от лат. circa — около и dies — день). Световые сенсоры соединяются с циркадианными часами, чтобы синхронизировать внутренний биоритм организма с астрономическими сутками. «Таким образом, — говорит биолог Томас Вер, — циркадианный метроном создает для организма день и ночь, отражающие „режим“ внешнего мира»^[32].

Эти метрономы настолько чувствительны к свету, что даже низкая освещенность приводит к изменению ритма^[33]. Солнечный свет — основной экзогенный (внешний) фактор, управляющий биологическими часами; он настраивает их ритм таким образом, чтобы тот согласовывался с изменяющейся продолжительностью светового дня и ночи, так что летом биологический день длинный, а зимой — короткий. Когда вы утром раздергиваете шторы, специальные светочувствительные клетки сетчатки глаз измеряют уровень света и посылают в мозг сигнал о наступлении рассвета, тем самым синхронизируя циркадианные часы с космическими ритмами^[34].

Ритмы внутреннего метронома настолько сильные и надежные, что они вырабатываются постоянно — даже при отсутствии внешних сигналов. Ученые обнаружили это в ходе наблюдения за организмами, на недели изолированными от природных воздействий. При отсутствии сигналов о наступлении дня или ночи организм переходил от астрономического цикла к 24-часовому циклу сна и бодрствования и ритмов других органов тела. (Эта «устойчивая» модель функционирования организма называется автономным ритмом и записана в геноме биологического вида.)

Такая система обладает двумя большими преимуществами: в организме в нужное время происходят нужные процессы, но при всем том он готов к ежедневной смене ритма и подстраивается под изменения во внешней среде. Неся в себе эту модель космоса, организм всегда на шаг опережает происходящие вокруг него изменения, подготавливаясь к разным событиям дня и ночи: приему пищи, спариванию, борьбе с хищниками и изменению температуры окружающей среды.

Конец ознакомительного фрагмента.

Примечания

8

Перевод А. Прокопьева.

9

“Beating the bell”, New Scientist, letters by Jim Field and Radko Osredkar, May 14, 2005.

10

M. A. Carskadon and R. S. Herz, “Minimal olfactory perception during sleep: why odor alarms will not work for humans?”, Sleep 27:3, 402–405 (2004).

11

Peretz Lavie et al., “It’s time, you must wake up now”, Perceptual and Motor Skills 49, 447–450 (1979).

12

Адренокортикотропин — гормон, стимулирующий функцию надпочечников и выработку ими адреналина. — Ред.

13

Jan Born, “Timing the end of nocturnal sleep”, Nature 397, 29–30 (1999).

14

Till Roenneberg et al., “Life between clocks: daily temporal patterns of human chronotypes”, Journal of Biological Rhythms 18:1, 80–90 (2003).

15

Edward Stepanski, Rush University Medical Center, Chicago, quoted in Martica Heaner, “Snooze alarm takes its toll on nation”, New York Times, October 12, 2004, D8.

16

“An alarming bed”, Scientific American, October 1955, reprinted in Scientific American, October 2005, 16.

17

http://www.alumni.media.mit.edu/~nanda/projects/clocky.html.

18

Charles Czeisler, “Sleep: what happens when doctors do without it”, Medical Center Hour, University of Virginia School of Medicine, Charlottesville, March 1, 2006.

19

K. W. Wright et al., “Effects of sleep inertia on cognition”, Journal of the American Medical Association 295:2, 163 (2006).

20

Lavie et al., “It’s time you must wake up now”.

21

http://www.axonlabs.com/pr_sleepsmart.html.

22

Roenneberg et al., “Life between clocks”.

23

Jonathan Weiner, Time, Love, Memory (New York: Knopf, 1999), 190.

24

Michael Smolensky and Lynne Lamberg, The Body Clock Guide to Better Health (New York: Holt, 2000), 40–42.

25

Roenneberg et al., “Life between clocks”.

26

http://www.imp-muenchen.de/index.php?id=932.

27

C. Gale, “Larks and owls and health, wealth, and wisdom — sleep patterns, health, and mortality”, British Medical Journal, December 19, 1998, E3 (col. 5).

28

H. P. A. Van Dongen, “Inter — and intra-individual differences in circadian phase”, Ph. D. thesis, Leiden University, Netherlands, ISBN 90–803851–2–3 (1998); H. P. A. Van Dongen and D. F. Dinges, “Circadian rhythms in fatigue, alertness, and performance”, in M. H. Kryger et al., Principles and Practice of Sleep Medicine, 3rd ed. (Philadelphia: W. B. Saunders, 2000). См. также: J. F. Duffy et al., “Association of intrinsic circadian period with morningness-eveningness, usual wake time, and circadian phase”, Behavioral Neuroscience 115:4, 895–899 (2001).

29

Hans Van Dongen Q & A at http://www.upenn.edu/pennews/current/2004/092304/cover.html, retrieved March 17, 2005.

30

Jorge Luis Borges, “A New Refutation of Time”, Labyrinths (New York: Modern Library, 1983), 234.

31

Ezio Rosato and Charlambos P. Kyriacou, “Origins of circadian rhythmicity”, Journal of Biological Rhythms 17:6, 506–511 (2002); Russell Foster and Leon Kreitzman, Rhythms of Life (London: Profile Books, 2004), 157.

32

T. A. Wehr, “A ‘clock for all seasons’ in the human brain”, in R. M. Bujis et al., eds., Progress in Brain Research 111 (1996).

33

Foster and Kreitzman, Rhythms of Life, 11.

34

M. S. Freedman et al., “Regulation of mammalian circadian behavior by non-rod, non-cone, ocular photoreceptors”, Science 284, 502–504 (1999); D. M. Berson et al., “Phototransduction by retinal ganglion cells that set the circadian clock”, Science 295, 1070–1073 (2002); I. Provencio “Photoreceptive net in the mammalian retina”, Nature 415, 493 (2002); S. Hattar et al., “Melanopsin-containing retinal ganglion cells: architecture, projections, and intrinsic photosensivity”, Science 295, 1065–1068 (2002); I. Provencio et al., “A novel human opsin in the inner retina”, Journal of Neuroscience 20, 600–605 (2000); R. G. Foster, “Bright blue times”, Nature 433, 698–699 (2005); Z. Melyan et al., “Addition of human melanopsin renders mammalian cells photoresponsive”, Nature 433, 741–745 (2005); D. M. Dacey et al., “Melanopsin-expressing ganglion cells in primate retina signal colour and irradiance and project to the LGN”, Nature 433, 749–751 (2005).