Как пишет IFLScience, наш сон цикличен. Первая стадия — это когда мы еще бодрствуем, но чувствуем, что проваливаемся в сон. Вторая стадия — легкий сон, во время которого человека достаточно просто разбудить. Третья стадия — глубокий сон, из которого проснуться сложнее всего.
В течение всего периода сна человек проходит все эти стадии. В течение этого цикла наш мозг переживает невероятные изменения: мозговые волны, обычно представляющие собой устойчивые альфа-ритмы в состоянии покоя, переходят в тета-ритм — ритм, часто связанный с формированием памяти и навигацией. Этот ритм, как правило, прерывается короткими всплесками нейронной активности, известными как «сонные веретена». В конце концов, в глубоком сне, наши мозговые волны замедляются настолько, что становятся дельта-волнами с частотой всего лишь 0,5 Гц.
Швейцарские ученые в ходе работы сосредоточились на изучении точного момента перехода от сна к бодрствованию. Ранее он не был исследован.
По словам нейробиолога из Университета Колорадо в Боулдере Рейчел Роу, можно было бы предположить, что пробуждение — то же самое, что и засыпание, только наоборот. Однако результаты работы показали, что это не так. Пробуждение оказалось упорядоченной волной активации, которая движется от передней к задней части мозга.
К такому выводу ученые пришли, исследовав более 1 000 пробуждений у 20 участников, каждый из которых носил на голове 256 датчиков. Эксперты фиксировали как спонтанные пробуждения, так и по будильнику.
По словам ведущего автора исследования из нидерландского института нейронауки Франчески Сикларри, они с коллегами ожидали увидеть некоторую случайность, но в итоге зафиксировали удивительную последовательность пробуждения.
Оказалось, что пробуждение начинается в передней части мозга — областях, связанных с исполнительными функциями и принятием решений. Далее бодрствование распространяется в обратном направлении по мозгу, пока не достигнет области в задней части мозга, связанной со зрением. Считается, что последовательность отражает то, как сигналы из подкорковых центров возбуждения достигают коры головного мозга.
Интересно, что мозг по-разному реагирует на сигналы будильника в зависимости от того, на какой стадии находится.
При этом волна пробуждения, описанная выше, технически верна лишь для пробуждения из фазы быстрого сна. Напомним, она связана с яркими сновидениями. В этой фазе активность мозга наиболее близка к бодрствованию. В этот момент кора головного мозга немедленно реагирует быстрой, подобной бодрствованию активностью. Пробуждение из фазы медленного сна же, напротив, происходит более постепенно. В этом процессе есть дополнительный этап: бодрствование начинается медленно в центральном «узле» мозга. Только после этого запускается стандартный паттерн «спереди назад». Ученые заметили, что в этой фазе бистабильности (череда состояний активности и тишины) возбуждающий стимул сначала запускает медленную волну, а затем переходит к более быстрой активности.
Ученые считают, что существует закономерность в том, насколько бодро мы себя чувствуем в зависимости от того, как и когда мы просыпаемся.
Команда обнаружила новый аспект, в котором медленные волны могут представлять собой совершенно разные и противоположные модели поведения. Некоторые волны, как оказалось, действуют как элементы пробуждения. И чем больше таких волн перед пробуждением, тем более бодрым мы чувствуем себя утром.
Между тем другие медленные волны — будь то до пробуждения или после — являются причиной того, что мы иногда чувствуем сонливость в первые минуты бодрствования.
Ученые признают, что их исследование — лишь первый шаг в понимании того, как просыпается наш мозг и почему мы чувствуем себя разбитыми с утра. Дополнительные работы могут помочь им прогнозировать сонливость у людей с апноэ во сне или контролировать связанные со сном приступы.
Исследование опубликовано в журнале Current Biology.
Кстати, ранее ученые назвали четыре ключевых ингредиента хорошего сна.
