Ұйқы кезінде мидың қанша пайызы белсенді жұмыс істейді?

Адам миы қазіргі ғылымдағы ең күрделі және жұмбақ зерттеу объектілерінің бірі болып қала береді. Онжылдықтар бойы адамдар өз миының тек он пайызын ғана пайдаланады, ал қалған бөлігі әрекетсіз жатады деген миф кеңінен таралды. Алайда дәл түнде, дене ұйқыға батып, сыртқы әлем сана үшін жоғалып кеткен кезде, бұл орган таңғаларлық ауқымдағы белсенділікті аша бастайды. Заманауи нейровизуализация әдістерін қолданған зерттеулер ұйықтаған мидың бұл сөздің кәдімгі мағынасында мүлдем тынығып жатпайтынын көрсетеді. Ұйқы кезінде нейрондық желілерде не болатынын түсіну — жады, сана және адамның психикалық денсаулығының табиғатын түсінуге жақындау дегенді білдіреді.

Он пайыз туралы миф және шындық

Ұйқы кезіндегі мидың белсенділігін түсінбестен бұрын, қазіргі заманның ең тұрақты нейромифтерінің бірін жоюы маңызды. Адам ой мүшесінің тек оннан бір бөлігін ғана пайдаланады деген тұжырымның ешқандай ғылыми негізі жоқ.

Заманауи нейроғылым бұл қателікке қарсы дәлелдердің тұтас арсеналына ие:

• функционалдық МРТ тәулік ішінде, тек оянған күйде ғана емес, мидың іс жүзінде барлық бөліктерінде белсенділікті тіркейді;
• эволюция ешқашан пайдалы қызмет атқармайтын мүшелер мен құрылымдарды сақтамайды — «әрекетсіз» тіннің тоқсан пайызын ұстап тұру биологиялық тұрғыдан мағынасыз болар еді;
• ми қыртысының кез келген учаскесіне зақым келуі міндетті түрде белгілі бір функциялардың жоғалуына алып келеді, бұл барлық аймақтардың пайдаланылатынын дәлелдейді;
• мидың жұмысына дененің барлық энергиясының шамамен жиырма пайызы жұмсалады, бірақ оның массасы жалпы дене салмағының тек екі пайызын ғана құрайды.

Бұл миф, сірә, ерте нейрологиялық зерттеулердің қате түсіндірілуінен туындап, танымал мәдениетпен бірнеше рет насихатталды. Шындық түбегейлі өзгеше — ми әрқашан белсенді, тек осы белсенділіктің сипаты мен таралуы ғана өзгереді.

Ұйқының фазалары және олардың нейрондық суреті

Ұйқы — бұл біртекті тыныштық күйі емес, бірнеше айқын ерекшеленетін фазалардан өтетін динамикалық процесс. Олардың әрқайсысы нейрондардың мүлдем ерекше белсенділік үлгісімен, гормондық фонымен және қызметтерімен сипатталады.

Ұйқының толық циклі тоқсаннан жүз он минутқа дейін созылады және бір түнде төрт-алты рет қайталанады. Мида негізгі кезеңдердің әрқайсысында не болатынын қарастырайық.

1. Баяу ұйқының бірінші сатысы — мүйіттену — оянып жүру мен толыққанды ұйқының арасындағы өтпелі күй болып табылады. Бұл кезеңде мидың белсенділігі орташа дәрежеде төмендейді, босаңсыған ояу күйге тән альфа-ырғақтар баяуырақ тета-толқындарға ауысады. Дәл осы фазада адам жиі аяқ-қолдың кенеттен дірілдегенін сезінеді — бұлшық ет тонусының күрт төмендеуіне реакция ретінде пайда болатын гипникалық дірілдеу деп аталады.
2. Баяу ұйқының екінші сатысы түнгі демалыстың ең үлкен үлесін — барлық ұйқы уақытының шамамен елу пайызын алады. Электроэнцефалограммада бұл кезеңде жад консолидациясы процестерімен байланысты тез ырғақты тербелістердің жарқылдары болып табылатын тән «ұйқы ұршықтары» пайда болады. Дене температурасы мен жүрек соғысы төмендей береді, алайда осы кезде ми мүлдем белсенсіз емес.
3. Үшінші саты — терең баяу толқынды ұйқы — ми қыртысы белсенділігінің ең айқын баяулау кезеңі болып табылады. Жиілігі екі герцтен аз дельта-толқындары үстемдік етеді — бұл тіркелетін ырғақтардың ең баяулары. Дәл осы фазада тіндердің белсенді қалпына келуі, өсу гормонының бөлінуі және глимфатикалық жүйе арқылы мидың уытты зат алмасу өнімдерінен тазаруы жүреді.
4. Жылдам ұйқы — көздің жылдам қозғалысы фазасы — нейрондық белсенділік деңгейі жағынан белсенді ояу күйден іс жүзінде ажыратылмайды. Ми қыртысы күрделі интеллектуалдық есептерді шешу кезіндегідей қарқынды жұмыс істейді, ал дене сол кезде іс жүзінде сал болып қалады. Дәл осы фазада ең жарқын және сюжетке бай түстер пайда болады.

Фазалардың әрқайсысы өзіндік міндеттерін шешеді, ал толыққанды түнгі ұйқы барлық циклдардың жеткілікті санын қажет етеді. Адамды белгілі бір фазадан айыру тиісті қызметтердің болжанатын және жақсы құжатталған бұзылуларына алып келеді.

Ұйқы кезінде ми не істейді

Мидың түнгі күйін «демалыс» деп атау — нақты суретті өрескел жеңілдету дегенді білдіреді. Дене қозғалмай жатқан кезде бұл орган ояу күйде орындауға мүмкін болмайтын бірқатар аса маңызды операцияларды орындайды.

Жадты консолидациялау

Түнгі белсенділіктің негізгі қызметтерінің бірі — ақпаратты қысқа мерзімді жадтан ұзақ мерзімдіге ауыстыру. Жаңа естеліктерді жазуға жауапты құрылым — гиппокамп — ұйқы кезінде өткен күннің оқиғаларын «қайта ойнатып», олардың үлгілерін ұзақ мерзімді сақтау үшін ми қыртысына береді.

Бұл процесті көптеген эксперименттер растайды. Мэттью Уокердің классикалық зерттеуінде оқудан кейін ұйықтауға рұқсат берілген зерттелушілер ояу қалғандарға қарағанда отыз-қырық пайызға жақсы нәтиже көрсетті. Осы процесте «ұйқы ұршықтары» бар баяу ұйқының екінші сатысы ерекше маңызды.

Уыттардан тазару

2013 жылы глимфатикалық жүйенің ашылуы соңғы онжылдықтың нейроғылымдағы ең маңызды жетістіктерінің бірі болды. Дәл терең ұйқы кезінде ми жасушалары шамамен алпыс пайызға сығылады, және жұлын сұйықтығы күн бойы жиналған уытты зат алмасу өнімдерін белсенді түрде жуа бастайды.

Шығарылатын қосылыстардың арасында ерекше назар аударуды қажет ететіндер бар:

• бета-амилоид — жиналуы Альцгеймер ауруының дамуымен байланысты ақуыз;
• тау-ақуыз, оның шамадан тыс жиналуы да нейродегенеративтік бұзылулармен байланысты;
• лактат және сигналдардың берілу тиімділігін төмендететін нейрондық зат алмасудың басқа өнімдері;
• деңгейінің жоғарылауы депрессия мен когнитивтік бұзылулармен байланысты қабыну молекулалары.

Созылмалы ұйқысыздық осы тазарту процесін бұзады, бұл нейротоксиндердің жиналуына жағдай жасайды және деменция дамуының ұзақ мерзімді қаупін арттырады.

Эмоционалдық өңдеу

Жылдам ұйқы эмоционалдық күйлерді реттеу мен психологиялық тұрақтылықта ерекше рөл атқарады. Бұл фазада эмоционалдық бағалау мен реакцияларды бақылауға жауапты құрылымдар — бадамша тәрізді дене мен префронталдық қыртыс — белсенді жұмыс жасайды.

Зерттеулер жылдам ұйқы фазасындағы түстер өзіндік «терапевтік сеанс» қызметін атқаратынын көрсетеді. Ми эмоционалдық тұрғыдан маңызды оқиғаларды қайта бастан кешіреді, бірақ стрестік нейромедиатор норэпинефриннің төмен деңгейі жағдайында, бұл ауыр тәжірибені өткір эмоционалдық реакциясыз өңдеуге мүмкіндік береді. Дәл осы механизм посттравматикалық стрестік бұзылуды емдеудің кейбір әдістерінің негізінде жатыр.

Мидың дәл қанша пайызы белсенді

Ұйқы кезінде мидың белсенділігінің дәл пайызы туралы сұраққа нейроғылым көпшілікті таңқалдыратын жауап береді. Жылдам ұйқы фазасында барлық нейрондық құрылымдардың сексеннен жүз пайызға дейіні белсенді — бұл ояу кездегідей іс жүзінде сондай мөлшер.

Фазалар бойынша белсенділіктің таралуы мынадай:

• баяу ұйқының бірінші және екінші сатыларында белсенділік ояу күймен салыстырғанда шамамен қырық — алпыс пайызға дейін төмендейді;
• терең баяу ұйқы фазасында қыртыстың кейбір аймақтары күндізгі деңгейдің жиырма — отыз пайызына дейін белсенділікті төмендетеді;
• жылдам ұйқы фазасында жалпы нейрондық белсенділік сексен — жүз пайызға оралады, ал жекелеген аймақтар — ең алдымен лимбикалық құрылымдар — күндізгіден де белсендірек жұмыс істейді;
• ми сабағы, мишық және тыныс алу мен жүрек соғысын реттейтін құрылымдар барлық сатылар бойында ерекшеліксіз жоғары белсенділікті сақтайды.

Осылайша, белсенді мидың жалпы пайызы туралы емес, осы белсенділіктің түбегейлі өзгеше үлгілері туралы айту дұрысырақ болады. Ұйықтаған ми өшпейді — ол ояу күйде шешуге болмайтын міндеттерді орындауға бағытталған, бірдей қарқынды, бірақ басқа жұмыс режиміне ауысады.

Ұйқы бұзылғанда не болады

Мидың түнгі жұмысының ауқымын түсіну созылмалы ұйқысыздықтың салдарларын неғұрлым түсінікті етеді. Егер ми өзінің түнгі міндеттерін орындауға жеткілікті уақыт алмаса, бұл процестер аяқталмай қалады және бұл күндізгі жұмысқа дереу әсер етеді.

Жүйелі ұйқы жетіспеушілігі теріс өзгерістердің тізбегін іске қосады.

1. Жадты консолидациялаудың бұзылуы жаңа ақпаратты меңгеру және бұрыннан белгілі фактілерді еске түсіру қабілетінің төмендеуіне алып келеді. Ұйқысырамаған студенттермен жүргізілген эксперименттер дайындыққа жеткілікті сағат жұмсалса да емтихан нәтижелерінің төмендегенін айқын көрсетеді. Күндізгі деректерді «мұрағаттауға» уақыт алмаған ми оларды тек сынғыш қысқа мерзімді түрде сақтайды.
2. Нейротоксиндердің жиналуы тұрақты ұйқысыздықта жеделдейді, өйткені глимфатикалық жүйе жасушааралық кеңістікті толықтай тазартуға үлгермейді. Жануарлармен жүргізілген зерттеулер ұйқысыз өткізілген тіпті бір түн де мидағы бета-амилоид деңгейінің айтарлықтай жоғарылауына алып келетінін көрсетті. Бұл жиналудың ұзақ мерзімді салдарлары нейродегенеративтік аурулардың алдын алу тұрғысынан зерттелуде.
3. Эмоционалдық тұрақсыздық пен жоғарылаған мазасыздық — ұйқы жетіспеушілігінің алғашқы және ең байқалатын белгілерінің бірі. Ұйқысыраған адамдардың бадамша тәрізді денесі демалған зерттелушілерге қарағанда теріс ынталандыруларға алпыс пайызға қарқынды жауап береді. Дәл сондықтан созылмалы ұйқысыздық депрессия мен мазасыздық бұзылуларының дамуының маңызды қауіп факторларының бірі болып табылады.
4. Иммунитеттің төмендеуі толыққанды түнгі ұйқыға көп жағынан байланысты цитокиндердің — иммундық молекулалардың өндірілуінің бұзылуымен байланысты. Зерттеулер екі апта бойы алты сағаттан аз ұйықтаған адамдар жеті-сегіз сағат демалғандарға қарағанда үш есе жиі суықтайтынын көрсетті. Бұл факт ұйқы кезіндегі мидың жұмысы мен бүкіл организмнің жай-күйі арасындағы байланыс қаншалықты терең екенін айқын көрсетеді.

Ұйқы — бұл уақытты жоғалту немесе өмірдегі пассивті үзіліс емес, бізге белгілі ғаламдағы ең күрделі мүшенің белсенді және мүлдем ауыстырылмайтын жұмыс фазасы. Ғылым мидың түнгі белсенділігінің механизмдеріне барған сайын тереңдеп енуде, және әрбір жаңа жаңалық сапалы демалысқа немқұрайлы қараудың қаншалықты апатты екенін ғана атап өтеді. Ұйқыны қысқарту есебінен «уақыт ұтуға» деген ұмтылыс когнитивтік қабілеттердің төмендеуімен, эмоционалдық тұрақсыздықпен және ми денсаулығына ұзақ мерзімді қауіптермен аяқталады. Өз ұйқыңды сыйлау — бұл шектен тыс нәрсе емес, толыққанды ақыл-ой және психикалық өмірдің базалық шарты.