Читать онлайн Мозг просыпающийся. Коварные минуты после сна бесплатно

«Сразу после пробуждения, независимо от часа, человек не в лучшей форме», – отметил нейрофизилог Натаниэль Клейтман, в самом раннем известном описании инерции сна.

«Я проснулся, держа в руках пейджер, нажал кнопку на пейджере и снова заснул», – так пожарный описывает происшествие, и свою реакцию на вызов во время чрезвычайной ситуации.

«Сел он утром на кровать,

Стал рубашку надевать,

В рукава просунул руки —

Оказалось, это брюки.

Вот какой рассеянный

С улицы Бассейной!» С.Я. Маршак «Вот какой рассеянный».

Под влиянием сна

Про только что проснувшегося человека порой можно сказать «поднять-подняли, а разбудить забыли». Сразу, как только вы открыли глаза после сна, не спешите активно приступать к выполнению ответственных дел или принимать решения. Ваш мозг еще как минимум 15-30 минут будет находиться в недостаточно активном, инертном, состоянии, и это состояние так и называется по-научному – инерция сна. Исследования позволили ученым выяснить, что трудности с пробуждением в виде низкой эффективности работы мозга являются обычным явлением, то есть нашей нормой, только чувствительны мы к нему все по-разному.

Инерцию сна испытывают и мужчины и женщины, люди любых возрастов и социального положения, особенно чувствительны к затруднениям при пробуждении подростки, хотя во взрослой жизни все еще может измениться. На трудность пробуждения влияет и хронотип – мозг у «сов» просыпается в среднем на 10 минут медленнее, чем у «жаворонков».

Инерция сна – это нормальная физиология нашего мозга, явление, которое возникает сразу же после пробуждения от сна. Почувствовать эту инерцию мы можем по чувству дезориентации и сильной сонливости в первые секунды пробуждения, а с помощью специальных нейрофизиологических тестов ученые могут наблюдать снижение производительности мозга, которое длится от 15 минут и до 4-х часов после сна.

Дело в том, что восстановление всех функций после сна, происходит постепенно, и первые минуты после пробуждения – это еще не полноценное бодрствование, а «переходное состояние» в работе мозга, который в это время еще только перенастраивает свои ритмы. В эти решающие минуты он выдает нам резкое ухудшение работоспособности: замедленность реакций, снижение внимания, уменьшение точности и времени при выполнении задач, в которых нужно задействовать память, логические суждения, принятие решений, и повышенную сонливость, которую мы ощущаем как желание снова заснуть, – это то, что происходит с нами в тот самый период, пока мозг просыпается от сна, а мы уже бежим по своим запланированным на утро делам.

Именно такая замедленность и несогласованность действий и делает эти минуты очень коварными. Опасность этого состояния еще и в том, что чувство сонливости проходит у нас быстрее, чем восстанавливается работоспособность. То есть мы можем почувствовать, что уже бодры и веселы, а время реакции и ориентация в пространстве все еще замедлены и это не осознается!

Такие когнитивные нарушения на границе сна и бодрствования порой приводят с несчастными случаями на рабочем месте, особенно в тех ситуациях, когда сотрудникам нужно выполнять обязанности, связанные с высоким стрессом, сразу же после пробуждения, и к авариям на дорогах, в том случае когда водитель сел за руль сразу же после того как вздремнул, не осознавая того, что он все еще находится под влиянием инерции сна.

Для ученых инерция сна – это один из самых загадочных периодов активности мозга, ведь сразу же после пробуждения работа мозга значительно отличается и от состояния бодрствования, и от состояния сна. Пик инерции сна, когда мозг соображает максимально плохо, возникает сразу же после того, как мы проснулись, особенно явно это проявление ощущается первые секунды и минуты после сна, но стоит полчаса просто подождать, как все нормальные функции мозга начинают стремительно восстанавливаться.

Как показывают многочисленные тесты и опросы, созданные и проверенные учеными, на восстановление нормальной работы мозга после сна нужно как минимум 15-30 минут, но не нужно забывать, что у особо восприимчивых людей заторможенность может сохраняться в течение двух-четырех часов и даже более. Тщательный анализ литературы приводит к выводу, что полное рассеивание инерции сна занимает в среднем 3 часа 21 минуту.

Эксперименты, в которых активность и работоспособность мозга измерялись поминутно в течение всего периода после пробуждения показывают, что исчезновение инерции сна происходит по асимптоте. Это значит, что пик нарушений в первые минуты проходит очень быстро, но восстановление в течение часа после пробуждения еще не кажется полным. Особенно важно то, что нет никакой корреляции между объективно измеренной (с помощью тестирования) работоспособностью и субъективно ощущаемой сонливостью, выявленной по самоотчетам.

Когда утро вечера не мудренее

Интересно, что сразу же после пробуждения от полноценного сна мозг работает даже хуже, чем после целых суток проведенных без сна. Что уж говорить о том, как плоха будет ситуация с пробуждением, если вы до этого сутки не спали, а потом вздремнули минут так на 20 – вы рискуете получить сильную заторможенность. И все по причине этого загадочного проявления инерции сна. Парадоксальный феномен наихудшей работоспособности мозга, при пробуждении, который показывает результаты после пробуждения даже хуже, чем после целого дня бодрствования без сна, изучается с далеких 1930-х годов. Именно с тех пор стало ясно, что инерция сна – явление нормальное, но все же в профессиональном плане и в повседневной жизни она может приводить к опасным последствиям.

Например, сотрудники экстренных служб, ложатся вздремнуть между вызовами, а потом им необходимо по тревоге внезапно проснуться ночью на вызов и в первые минуты после сна сразу же приходится принимать жизненно важные решения, требующие умственных и физических усилий А если учесть, что эффективность выполнения задач сразу же после пробуждения от 8-часового сна значительно хуже, чем даже производительность после суток полного лишения сна, то предполагается, в таких экстремальных профессиях первые 10 минут после пробуждения имеют критически важное значение для безопасности.

Эти критичные 20 минут после пробуждения

В нашей реальной жизни еще не проснувшийся толком мозг из-за инерции сна может создать высокие риски даже в повседневных делах, которые мы обычно спешим сделать сразу же после пробуждения (например, вождение автомобиля, езда на велосипеде), что уж говорить о том, как инерция опасна для персонала, работающего в условиях экстренного реагирования, например, полиция, скорая помощь и пожарная служба, и логистика, будь то воздушная, автомобильная или морская. Состояние инертности мозга во время выполнения сложных задач при выполнении служебного долга может и вовсе привести к катастрофам.

Действительно, инерция сна стала известным фактором, из-за которого произошли несколько крупных аварий. Например, ужасная авиакатастрофа, в которой погибли 158 человек, случилась из-за неправильных решений, принятых капитаном, который только что пробудился от сна в полете. В другом случае столкновение между судами снабжения произошло после того, как старший помощник проспал и прибыл на капитанский мостик всего через несколько минут после пробуждения.

В американской авиации пилоту разрешается, и даже рекомендуется, вздремнуть во время полета, для этого существует специальный протокол «NASA Nap», чтобы избежать угрозы безопасности из-за инерции сна. По этому протоколу авиационным операторам разрешен 40-минутный период отдыха, но пилот имеет право поспать только половину этого времени. А все потому, что после того как он вздремнет, пилот должен воздержаться от возвращения к работе не меньше чем на 20 минут, чтобы за это время успела рассеяться инерция сна. Да и само время сна специально ограничено, чтобы пилот не успел впасть в глубокий сон, от которого эффект инерции сна значительно усиливается. Но стоит помнить, что инерция сна проявляется в любом случае, даже если сон был поверхностным и быстрым, поэтому пилот может вернуться к работе только выждав 20 минут после того как проснулся. Время бездействия после сна жизненно необходимо для того, чтобы инерция сна рассеялась, и все пассажиры самолета оставались в безопасности.

Обычные автомобилисты на земле также подвергаются риску, когда садятся за руль слишком рано после пробуждения, например, если следуют рекомендациям вздремнуть во время длительной поездки, а проснувшись сразу же стремятся продолжить свой путь, не выждав ни минуты, ведь у них нет предписаний «NASA Nap». Сейчас стремительно развивающаяся автомобильная промышленность предлагает водителю автоматизированные системы управления, системы поддержки водителей различных уровней. От уровня 0, когда в автомобиле нет ничего, что может помочь водителю в управлении, до 5, когда автомобиль будет иметь возможность переключаться на автопилот. А напряженное внимание исследователей сна уже привлекают даже частично автоматизированные системы вождения (уровень автоматизации 2 по SAE) и условно автоматизированные системы вождения (уровень SAE 3).

Чего опасаются ученые, так это того, что при уровне высокой автоматизации управления автомобилем водители будут склонны воспользоваться ситуацией и вздремнуть, пока за них рулит машина. Разумно предположить, что сон станет новым состоянием водителя при автоматизированном вождении. И такие ролики со спящими водителями, уютно укрывшихся пледиками в сладком сне на водительском сидении, уже набирают свою популярность в социальных сетях. Да, сон может быть очень полезен для восстановления внимания и реакций утомленного водителя, но важно понимать, что работоспособность сразу же после сна резко ухудшается из-за инерции сна, на рассеивание которой уйдет до 30 минут, а что может водитель натворить спросонок даже в первые секунды после пробуждения от сна непредсказуемо. Уже сейчас исследования таких ситуаций на симуляторах вождения в лабораториях показывают, что первые 15 секунд после пробуждения все характеристики управления машиной провально ухудшаются, что приводит к опаснейшим ошибкам, в частности, в первые 3 минуты после сна значительно ухудшается способность удерживать полосу движения, а в первые 10 минут нарушено удержание скорости.

Может это и хорошо, что автоматизированные транспортные средства 4-го уровня еще недоступны для покупки, ведь было обнаружено, что даже водители, использующие частично автоматизированные системы, злоупотребляют системой автоматизации, и беспечно укладываются спать во время поездки. Но самыми впечатляющими примерами являются видеоролики, снятые пассажирами других транспортных средств, на которых видно, как пользователи систем автоматизации 2 уровня спят за рулем. Как видим, что даже на таком уровне автоматизации, который требует от водителя постоянной внимательности, водители могут злоупотреблять использованием системы.

Теперь становится понятно, что знания об инерции сна очень важны для безопасности каждого. Ведь управление любым вашим, пусть даже совсем не автоматизированным транспортным средством, будь то автомобиль, мотоцикл или велосипед, потребует от вас не меньшей точности движений, осведомленности о ситуации, скоростной обработки информации, быстрого принятия решений, работы памяти и быстрого реагирования, чем от пилота сложного самолета.

Изучение поведения человека с помощью специальных психомоторных задач, которые имитируют действия в реальном мире, показали, что все наши действия в первые минуты после пробуждения от сна подвержены воздействию инерции. Опросы медсестер, сотрудников служб экстренной помощи выявили, что инерция сна является распространенной проблемой среди сотрудников дежурных и ночных смен. Анализ происшествий показал, что несчастные случаи, связанные с ошибками персонала, чаще всего происходили в течение первого часа после пробуждения, что указывает на потенциальный эффект инерции сна, которые привели к несчастным случаям.

Опросы водителей службы экстренной медицинской помощи показывают, что инерция сна иногда ставит под угрозу безопасность вызовов, а некоторые медсестры интенсивной терапии сообщают, что совсем не спят в ночную смену из-за опасений, что работоспособность после пробуждения от перерыва на сон ухудшится. Все это свидетельствует, что существует потенциальный риск для безопасности, связанный с инерцией сна, или, по крайней мере, что в этой области инерция сна воспринимается как проблема безопасности.

Почему возникла инерция сна

Почему возникает инерция сна, и для чего она нужна нашему организму, все еще остается не ясным. Есть предположение, что в основе этого явления лежит расхождение в скорости между двумя процессами пробуждения: более быстрым восстановлением сознания и замедленным восстановлением познавательных функций мозга. Это предположение основано на исследованиях мозга, в которых было показано, что сразу же после пробуждения такие жизнеобеспечивающие области, как ствол мозга, базальные ганглии и таламус, активизируются максимально быстро и после этого стабильно работают, тогда как передние области коры больших полушарий, ответственные за познавательные функции активируются не спеша в течение пятнадцати минут после пробуждения. Как говорится, начальство не опаздывает, оно задерживается.

С эволюционной точки зрения возникновение инерции сна в какой-то мере противоречит здравому смыслу, ведь мгновенно проснуться в полной готовности стреагировать на все вызовы окружающего мира, кажется более адаптивным для спасения от опасности, будь то внезапное нападение саблезубого тигра или природные катаклизмы, врасплох заставшие нас во сне. Но вполне возможно, что инерция сна отражает противоречивую для опасной ситуации, но при этом более весомую для организма потребность выспаться, чем убегать от хищника или вступать в борьбу. Это такая самая важная потребность мозга в постепенном процессе пробуждения из-за его сложности.

И тогда можно предположить, что крепкий сон в эволюционном плане оказался даже важнее, чем спасение от хищника. Наверное, так сложилось в природе, что хорошо выспаться было важнее, чем убежать от хищника, ведь даже в состоянии бодрствования, порой, спасают реакции замирания при столкновении с угрозой. И если бы наши предки активно сражались с хищником, но при этом хронически не высыпались, то вероятно, не выжили бы и не оставили потомства. Но они сумели спрятаться перед сном или уснуть после борьбы за свою жизнь, благодаря сохраненной инерции сна, и продолжили свой род на нашей бренной земле.

Да, можно предположить, что способность мгновенно пробуждаться будет более полезной, при пробуждении в ответ на потенциальную угрозу. Однако, более постепенное пробуждение может также иметь защитную функцию для самосохранения мозга, учитывая сложность нейронных цепей при его переходе из одного состояния в другое.

Инерция сна может быть адаптивным механизмом, способствующим засыпанию после пробуждения, чтобы сон продлился тогда, когда пробуждение нежелательно. Например, инерция сна может помочь поддерживать сон в более поздние его периоды к утру, когда мозг может решить, что он уже выспался, но это все еще не так. Также предполагают, что постепенное пробуждение после сна может быть функцией «перезагрузки мозга». Все эти теории о значении инерции сна требуют дальнейших исследований.

Что говорят нейрофизиологи

Обидно, но загадочному переходу от сна к бодрствованию исследователи уделяют намного меньше внимания, чем вопросу о переходе от бодрствования ко сну, хотя уже сейчас появляется все больше доказательств основных нейрофизиологических причин инерции сна. Например, анализ электроэнцефалографии показывает, что по сравнению с бодрствованием перед сном, электроэнцефалограмма после сна обычно показывает более высокую мощность медленных дельта-волн, ассоциирующихся с глубоким сном, но более низкую бета-мощность, ассоциирующуюся с бодрствованием и бдительностью. При этом есть и различия в биоэлектрической активности отдельных областей мозга: большее увеличение дельта-волн наблюдается в задних отделах полушарий головного мозга, что может говорить о замедленной активации этих областей после пробуждения.

В течение получаса после пробуждения скорость мозгового кровотока ниже, чем даже была перед сном, и это отражается в типичном нарушении его когнитивных функций. При этом, опять же, передним областям коры (отвечающим за управляющие функции) требуется больше времени, чтобы вернуться к исходному уровню кровоснабжения. Такую информацию позволила получить визуализация мозга.

Другая теория нейрологической основы инерции сна основана на наблюдении исследователя Ван Донгена о том, что инерция сна подавляется кофеином, например, если выпить чашечку кофе непосредственно перед тем как вздремнуть минут на двадцать, то инерция после сна после пробуждения будет значительно меньше, чем без кофе.

Одна из теорий сна говорит о том, что при бодрствовании мозг накапливает в себе специальное вещество – аденозин, которое вызывает у нас сонливость и желание поспать, во время сна излишки аденозина выводится и мы снова чувствуем себя бодрыми. Поэтому и возникла идея, что инерция сна может быть частично связана с остаточными запасами аденозина, которые так и не успели покинуть наш мозг во время сна. Кофеин спасительно действует как антагонист аденозиновых рецепторов, то есть блокирует влияние аденозина на мозг, не давая нам ощущать сонливость и благодаря этому еще и улучшает внимание. Даже высказано предположение, что инерция сна возникает именно из-за того, что пробуждение происходит прежде, чем избыток аденозина выведен из организма.

Такая гипотеза может объяснить почему инерция сна после пробуждения из восстановительного сна, будет более тяжелой, если до этого сутки были проведены без сна. Если аденозин накапливается при недостатке сна и выводится в течение нескольких часов последующего восстановительного сна постепенно, то, вероятно, организм и не успевает за эти часы удалить все его накопившееся за долгое время количество.

Хотя биологические процессы, лежащие в основе инерции сна еще предстоит полностью понять, потенциальная роль, которую играет аденозин, учеными была принята. Гипотеза влияния аденозина на инерцию сна согласуется и с широко распространенной привычкой пить кофе после пробуждения. Но аденозиновая гипотеза еще не объяснила нам, почему работоспособность после короткого сна в первые минуты порой становится хуже, чем работоспособность непосредственно перед этим сном. Ведь по логике гипотезы, аденозина перед сном должно накопиться больше, чем его останется после сна. Немного не стыкуется, не так ли.

В другой теории предполагается, что инерция сна связана с регуляцией температуры тела и гормоном бодрости кортизолам (хотя многим он больше знаком как гормон стресса). Известно, что ночью внутренняя температура тела снижается и достигает своего минимума к середине ночи. А к моменту пробуждения температура повышается. Уменьшение сонливости после пробуждения тесно сопровождается как охлаждением конечностей, так и выбросом кортизола в ответ на пробуждение. Однако основание инерции сна и в этой теории остается до конца не изученным.

Что касается работы самих нейронов, то выход из сна влечет за собой реорганизацию сетей мозга после пробуждения. В частности, сеть дефолт-режима мозга демонстрирует быстрое восстановление – за 6 минут после утреннего пробуждения, тогда как полная реорганизация сенсомоторной сети происходит в течение 30 минут.

Вполне вероятно, что не все популяции нейронов мгновенно переключаются между состояниями сна и бодрствования, скорее, продолжительность этого перехода у них различна. Поэтому восстановление процессов мышления при пробуждении может быть связано с тем, насколько быстро нейроны, отвечающие за этот процесс, переключаются между состояниями сна-бодрствования.

Молчание нейронов

Исследователи изучали активность нейронов у грызунов после спонтанного пробуждения от сна и показали, что в целом после пробуждения на популяционном уровне активность нейронов низкая, но если рассматривать отдельные нейроны то их активность различалась: обнаружилось подмножество нейронов, которые и вовсе молчали в течение 1 минуты после пробуждения.

Анализ энцефалограммы пробуждений во время сна дополнительно подтверждает, что переход от сна к бодрствованию не является процессом внезапного «выключения-включения» работы нервных клеток. У подопытных мышей сразу после спонтанного пробуждения наблюдается низкая частота возбуждения нейронов, достигающая исходного уровня в течение десяти минут.

Как мозг соображает после сна

Он опять поспал немножко

И опять взглянул в окошко,

Увидал большой вокзал,

Почесался и сказал:

«Это что за остановка —

Бологое иль Поповка?»

С.Я. Маршак «Вот какой рассеянный».

По мере изучения загадочного состояния мозга во время инерции сна, ученые начали вести дебаты о том, все ли наши познавательные процессы одинаково затрагиваются инерцией после пробуждения. Кто-то утверждал, что от инерции сна страдает только время реакции при выполнении задач, то есть замедляется только скорость решений. Однако есть и другие исследования, показывающие, что инерция сна влияет и на скорость, и на точность выполнения задач. Объяснить эти расхождения могут различия между типами задач, времени тестирования, инструкциях для участников, продолжительностью и временем сна, которые учитываются при исследованиях.