Почему мы просыпаемся в одно и то же время без будильника? Почему перелёт через несколько поясов выбивает из колеи, а сменная работа вредит здоровью? Потому что организм живёт по внутренним часам с периодом, близким к суткам (по-латыни circa dies, отсюда «циркадные»).
Главные часы
В гипоталамусе над перекрёстом зрительных нервов лежит супрахиазматическое ядро (СХЯ): около двадцати тысяч нейронов в обеих половинах. Эксперименты на животных показали: разрушение СХЯ лишает ритма сон и бодрствование, а пересадка ядра передаёт ритм реципиенту. Нейроны СХЯ сами создают ритм, а «часы» есть почти во всех клетках тела; СХЯ синхронизирует их.
Молекулярный механизм
Внутри клеток ритм создают гены часов (PER, CRY, CLOCK, BMAL1 и другие) и их белки, образующие петлю обратной связи: белок накапливается, подавляет собственный ген, распадается, и цикл начинается заново, примерно за 24 часа. Нобелевскую премию 2017 года получили Джеффри Холл, Майкл Росбаш и Майкл Янг за открытие молекулярных механизмов, управляющих циркадным ритмом.
Какова длина периода
Давно считали, что человеческие часы идут по 25 часов. Чарльз Чайслер и коллеги в 1999 году в Science проверили это иначе: добровольцы жили в лаборатории без часов и естественного света, в «сутках» длиной 28 часов, чтобы сон не навязывал ритм. Средний собственный период составил около 24 часов 11 минут, с небольшим разбросом между людьми. Раньше получали завышенные значения из-за того, что в комнатах оставался свет, который сам сдвигал фазу.
Свет как стрелка часов
Чтобы ритм не расходился с реальными сутками, его ежедневно подстраивает свет. Особые клетки сетчатки с пигментом меланопсином (Дэвид Берсон и коллеги, 2002) передают сигнал об освещённости напрямую в СХЯ. Утренний свет сдвигает часы раньше, вечерний позже. Яркий свет перед сном подавляет мелатонин, гормон, который шишковидная железа выделяет в темноте.
Хронотипы
- «Жаворонки» и «совы» отличаются фазой внутренних часов; различия отчасти наследственные.
- Тилль Роннеберг и коллеги, анализируя данные сотен тысяч людей, показали, что самая поздняя фаза бывает около двадцати лет, потом сдвигается раньше. Подростки сдвигаются позже биологически (см. «Сон подростков»).
- Социальный джетлаг: расхождение между биологическим временем и расписанием школы или работы. Те, кто спит по будням меньше и догоняет по выходным, хронически живут «в перелёте».
Что нарушает ритм
- Перелёты через пояса: адаптация примерно день на час сдвига, на восток труднее.
- Сменная работа, особенно ночная: связана с повышенным риском нарушений сна, обмена веществ и некоторых заболеваний, но размер эффекта зависит от условий.
- Вечерний экранный свет и поздний ужин.
Ритмы в работе мозга
Внимание, реакция, настроение и память меняются в течение суток. Лучшее время для разных задач различается по людям и хронотипам; сонливость после обеда есть почти у всех, и это не только еда, но и часть ритма (см. «Сон и мозг» и «Внимание и утомление»).
Практика
- Утром выйдите на свет, вечером приглушите освещение.
- Ложитесь и вставайте примерно в одно и то же время, включая выходные.
- Кофеин принимайте не поздно, алкоголь не лучший способ заснуть.
- При хронической бессоннице или сильном смещении ритма обратитесь к врачу.