Мы все слышали, что жизненно важно спать от семи до девяти часов. Эту рекомендацию повторяют так часто, что она приобрела сакральный смысл. Поспишь меньше, и повышается риск ухудшения здоровья в краткосрочной или долгосрочной перспективе — проблемы с памятью, метаболизмом, депрессия, деменция, сердечно-сосудистые заболевания, ослабление иммунной системы.

Но в последние годы ученые обнаружили редкий подвид хомо сапиенсов, у которых сна ни в одном глазу, а бодрости не занимать. 

Их называют людьми с низкой естественной потребностью во сне, и они генетически заточены на то, чтобы им хватало на него лишь четырех или шести часов. Как показывает пример этих белых ворон, важно качество, а не количество. Если исследователям удастся выяснить, что отличает таких людей от остальных, то, как они надеются, получится пролить свет на природу сна.

«Мы не понимаем, что такое сон, тем более для чего он нужен. Даже смешно, ведь человек в среднем проводит во сне треть своей жизни», — говорит Луи Птачек, невролог из Калифорнийского университета в Сан-Франциско.

Некогда ученые думали, что сон — это всего лишь период отдыха, как когда выключаешь компьютер, подготавливая его тем самым к завтрашнему рабочему дню. Томас Эдисон называл сон тратой времени — «наследием наших пещерных дней», — и заявлял, что никогда не спит дольше четырех часов. Изобретение Эдисоном лампы накаливания побудило меньше спать и других. Сегодня в США рекордно большое количество взрослых спят ночью меньше пяти часов.

Однако современные исследования показывают, что сон — процесс активный и сложный. Сокращать его продолжительность — не в наших интересах. Исследователи предполагают, что во время сна тело и мозг пополняют запасы энергии, избавляются от токсичных продуктов, обрезают лишние синапсы и упрочняют воспоминания. Так что хронический недостаток сна может привести к серьезным последствиям для здоровья.

Большая часть из того, что мы знаем о сне и его депривации, основывается на модели, предложенной в 1970-х годах венгерско-швейцарским исследователем по имени Александр Борбели. Его двухпроцессная модель сна описывает, как взаимодействуют между собой независимые системы — циркадный ритм и гомеостаз сна, — определяя, когда и как долго мы спим. Циркадные часы диктуют 24-часовой цикл сна и бодрствования, ориентируясь на сигналы извне – на свет и темноту. Гомеостаз сна, однако, регулируется внутренним давлением, которое нарастает, когда вы бодрствуете, и снижается, когда спите, уменьшаясь и увеличиваясь, подобно чувству голода.

Но в этих паттернах хватает и различий. «Мы всегда знали, что есть жаворонки и совы, но большинство людей находятся где-то посередине. Мы всегда знали, что есть те, кто спят мало и те, кто спят долго, но большинство людей находятся где-то посередине, — рассказывает Птачек. — Они всегда были, но на них не обращали внимания, потому что обычно такие люди не ходят к врачам».

Всё изменилось, когда Птачек и его коллега Ин-Хуэй Фу, специалист по генетике и нейробиологии из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, познакомились с женщиной, для которой ранний подъем был проклятием. Она просыпалась без будильника еще до рассвета, когда было «холодно, темно и одиноко». Ее внучки унаследовали ее паттерн сна. Ученые обнаружили у этой редкой разновидности жаворонков генетическую мутацию, и после того, как они опубликовали результаты своих исследований, тысячи людей, склонных просыпаться крайне рано, вышли из тени.

Но Фу вспоминает, что ее заинтриговала одна семья, которая не укладывалась в этот паттерн. Ее члены рано просыпались, но не спешили вечером в постель и чувствовали себя отдохнувшими всего лишь после шести часов сна. Они стали первыми людьми, у которых обнаружили семейный естественный короткий сон — синдром, который передается по наследству, как и другие генетические признаки. Фу и Птачек проследили, что причина этого укороченного сна — мутация в гене под названием DEC2.

Исследователи на генном уровне закрепили у мышей мутацию DEC2 и показали, что такие особи нуждаются в меньшем количестве сна, нежели их сородичи. Кроме того, выяснилось, что одна из задач гена — помогать контролировать уровень гормона мозга под названием орексин, который поддерживает состояние бодрствования. Что интересно, дефицит орексина служит основной причиной нарколепсии (нарушение сна, выражается в приступах чрезмерной дневной сонливости). А вот у людей с непродолжительным сном выработка орексина, по-видимому, повышена.

В ходе работы команда выявила семь генов, связанных с естественным коротким сном. В семье, где было три поколения людей с коротким сном, ученые нашли мутацию в гене ADRB1, который очень активен в области ствола мозга, участвующей в регуляции сна. Когда ученые стимулировали эту область мозга у мышей, разбудив их, мыши с мутацией ADRB1 просыпались быстрее и дольше не засыпали.

У отца и сына, страдающих недосыпанием, исследователи нашли мутацию в другом гене, NPSR1, который участвует в регулировании цикла сон-бодрствование. Выведя мышей с такой же мутацией, ученые обнаружили, что те спят меньше, а в поведенческих тестах у них отсутствуют проблемы с памятью, которые обычно возникают после короткого ночного сна.

Команда также выявила две различные мутации в гене под названием GRM1 у двух несвязанных между собой семей, где наблюдались укороченные циклы сна. И снова мыши, выведенные с этими мутациями, спали меньше, без каких-либо очевидных последствий для здоровья.

Как и мыши, люди, которые от природы любят поспать, похоже, не испытывают негативных последствий недостатка сна. Более того, они чувствуют себя на редкость хорошо. Исследования показывают, что такие люди амбициозны, энергичны и оптимистичны, обладают поразительной устойчивостью к стрессу и более высоким болевым порогом. Возможно, они даже живут дольше.

Основываясь на результатах, полученных у людей с короткой продолжительностью сна, некоторые исследователи полагают, что настало время обновить старую двухпроцессную модель сна, на основе которой Птачек разработал идею о третьем влиянии. Обновленная модель может работать следующим образом: утром циркадные часы показывают, что пора начинать день, гомеостаз сна сигнализирует, что вы достаточно выспались, чтобы встать с постели. Затем третий фактор — поведенческий драйв — побуждает вас пойти на работу, или найти себе пару, или добыть пропитание. Ночью процесс идет в обратном направлении, чтобы тело успокоилось и заснуло.

Возможно, люди с короткой продолжительностью сна настолько целеустремленны, что способны побороть природные процессы, которые удерживают других в постели. Но может быть и так, что каким-то образом их мозг настроен на более эффективный сон, поэтому они способны на большее при меньших затратах.

Эффективная дрема

«Не то чтобы за время ваших семи или восьми часов происходит нечто волшебное», — объясняет Филлис Зи, директор Центра циркадной медицины и медицины сна при Северо-Западном университете. Зи может представить себе множество способов, позволивших бы мозгу людей с короткой продолжительностью сна быть более эффективным. Быть может, у них дольше длится стадия медленного сна, которая лучше всего восстанавливает силы? Может быть, у них вырабатывается больше спинномозговой жидкости — жидкости, которая омывает головной и спинной мозг, тем самым позволяя им избавляться от большего количества вредных веществ? Отличается ли у них скорость метаболизма, помогая быстрее впадать в состояние сна и выходить из него?

«Всё дело в эффективности сна, мне так кажется, — подытоживает Фу. — Всё, что организму нужно сделать во время сна, эти люди могут проделать за минимальное время».

Недавние исследования Фу и Птачека позволяют предположить, что люди с короткой продолжительностью сна от природы могут более эффективно избавляться от токсичных веществ в мозге, которые способствуют развитию нейродегенеративных заболеваний, например, болезни Альцгеймера. Исследователи скрестили мышей с генами короткого сна с мышами, несущими гены, которые предрасполагают к болезни Альцгеймера. В мозге мышей с болезнью Альцгеймера образовались патологические белки — амилоидные бляшки и клубки тау, которые у людей считаются признаками деменции. Но в мозге гибридных мышей нашлось меньше таких бляшек и клубков, словно мутации сна защищали животных.

Величайшие секреты сна

Фу считает, что если бы она провела аналогичные исследования на моделях сердечных заболеваний, диабета или других болезней, связанных с недостатком сна, то получила бы схожие результаты.

Еще не ясно, как выявленные гены короткого сна защищают людей от последствий плохого сна или как мутации в этих генах делают сон более эффективным. Чтобы найти ответы на эти вопросы, Фу и Птачек стали привозить людей с короткой продолжительностью сна в лабораторию и измерять их мозговые волны во время сна. Их исследование прервалось из-за пандемии, но они намерены его возобновить.

Исследователи также хотят понять и другие особенности сна. Продолжительность сна, как и большинство других видов поведения, повторяет колоколообразную кривую. Коротко спящие люди находятся на одном конце кривой, а долго спящие — на другом. Фу обнаружила генетическую мутацию, связанную с продолжительным сном, но долго спящих людей трудно изучать, поскольку их расписание не соответствует нормам и требованиям общества. Такие люди часто вынуждены рано вставать, чтобы идти в школу или на работу, что приводит к недосыпанию и может способствовать развитию депрессии и других заболеваний.

Но хотя сну присущ сильный генетический компонент, на него также может влиять окружающая среда.Если мы будем твердо знать, что улучшить качество сна можно, а исследователи станут искать способ, как этого добиться, то много людей проживет долгую и здоровую жизнь.

Например, в лаборатории Зи попробовали использовать акустическую стимуляцию для усиления медленных волн глубокого сна, которые улучшают обработку памяти и могут быть одним из секретов успеха людей с короткой продолжительностью сна. В одном из исследований ученые включали розовый шум — более мягкий и естественный звук, чем белый шум, напоминающий дождь или океан, — пока участники исследования спали. На следующий день они лучше прошли тест на запоминание пар слов. «Мы можем улучшить память, но не заставляем участников спать дольше или меньше, — говорит Зи. — Думаю, нам еще многое предстоит узнать».

Пока что исследователи советуют принять тот факт, что разным людям нужно разное количество сна. Птачека до сих пор коробит, когда он слышит, как кто-то внушает ему, будто всем нужно спать по восемь часов в сутки. «Это всё равно что сказать, что все поголовно должны быть ростом метр восемьдесят, — говорит он. — Генетика так не работает».

По материалам Smithsonian Magazine
Автор: Марта Броадфут
Переводила: Елизавета Яковлева
Редактировала: Анастасия Железнякова