Одно из исследований НАСА показало, что 26-минутный дневной сон повышает работоспособность пилотов на 34 процента. По результатам другого исследования, 45-минутный сон стимулирует когнитивную деятельность в течение шести часов. Разные исследования демонстрируют, что 30-минутный сон перед бодрствованием в течение всей ночи предотвращает снижение работоспособности в ночное время.

Если непродолжительный сон так сильно влияет на работу мозга, представьте, каковы преимущества длительного ночного сна. Давайте рассмотрим, что произойдет, если игнорировать регуляцию суточных ритмов.

Если бы к вам обратились за помощью в подборе прототипа выдающегося ученого, который выглядел бы как сумасшедший, то Дмитрий Менделеев, без сомнений, вошел бы в топ-5. Пугающий и самоуверенный, Менделеев был похож на Распутина, с глазами охотника, как у Петра I, и гибкими моральными принципами, как у обоих этих удивительных людей. Однажды он даже угрожал совершить самоубийство, если одна молодая особа откажется выйти за него замуж. Она согласилась, хотя это было противозаконно, так как Менделеев уже был женат, а бедная девушка об этом не знала. За этот поступок его на время исключили из Российской академии наук, несмотря на то что Менделеев самостоятельно систематизировал научные знания в области химии.

Периодическая система химических элементов (таблица организации всех известных атомов) позволила включить открытые позже элементы и предсказать некоторые их свойства. Самое удивительное, что ученый утверждал, будто эта идея пришла к нему во сне. Однажды вечером он размышлял над природой Вселенной, раскладывая пасьянс, и заснул. Проснувшись, он уже знал, как организованы все атомы во Вселенной, и создал известную таблицу. Интересно, что принцип организации в ней основан на повторении групп из семи элементов.

Разумеется, не только ученый Менделеев заявлял о нисхождении вдохновения во время сна. Как в связи с этим надо понимать поговорку «Утро вечера мудренее»? Есть ли связь между обычным сном и необычным познанием?

Тому, что здоровый сон в значительной степени способствует обучению определенным задачам, есть много подтверждений. Данные об этом вызвали огромный интерес и разногласия среди ученых, занимающихся исследованием проблемы сна. Что такое в данном случае обучение? А что понимать под его улучшением? Одна из научных работ на эту тему выделяется среди других.

Студентам предложили ряд математических задач и методы их решения, но не предупредили о том, что существует и более рациональный вариант, о котором можно догадаться при выполнении задания. Экспериментаторы старались понять, можно ли запустить или ускорить понимание? Можно ли сделать так, чтобы иной способ решения появился на радарах студентов? Это возможно, если они «переспят» с этой мыслью. Если с момента первого упражнения пройдет 12 часов и студенты больше не получат новых заданий, около 20 процентов из них найдут рациональный способ решения. А если 8 из 12 часов будут отведены для сна, то положительный результат возрастет до 60 процентов. Не имеет значения, сколько раз будет проведен этот эксперимент, – результаты с включением сна и без него будут отличаться примерно в три раза.

Сон благотворно влияет на выполнение задач, связанных с визуальным различением деталей, двигательной адаптацией и определением последовательности действий. Положительное действие сна особенно заметно при обучении методике. Если прервать ночной сон на определенном этапе и повторить тест, то улучшения не произойдет. Разумеется, для определенных видов интеллектуальной деятельности сон просто необходим.

Наверняка для вас не станет сюрпризом, что недостаток сна вредит учебе. Студентка с высокой успеваемостью может провалить экзамены, если просто изменить длительность ее сна. Предположим, студентка А входит в десятку лучших, что бы она ни изучала. Согласно результатам эксперимента, если она будет спать в течение недели по семь часов и на 40 минут дольше на выходных, ее результаты снизятся на 9 процентов по сравнению с показателями тех, кто не страдает от недосыпания. Накапливающийся недостаток сна в течение недели добавляется к дефициту сна на выходных – и, если его не наверстать, будет перенесен на следующую неделю.

Эксперимент, проводившийся с участием солдат, ответственных за сложную военную технику, показал, что одна бессонная ночь приводит к снижению общих когнитивных способностей на 30 процентов, что сказывается на выполнении работы. Увеличив этот период до двух ночей, мы получим уже 60 процентов. В других экспериментах этот факт был исследован более детально. Время сна ограничили шестью и менее часами в течение пяти ночей, и когнитивная активность при этом оказалась такой же, как и после 48 часов без сна.

Недавние исследования должны были пролить свет на другие функции, на первый взгляд, не связанные со сном. При недосыпании способность человека, например, переваривать пищу снижается на треть. Выработка инсулина и получение энергии из самого излюбленного мозгом десерта, глюкозы, тоже уменьшается. По мере того как растет потребность во сне, в организме стремительно повышается уровень гормонов стресса. Если продолжать в том же духе, частично ускоряется процесс старения. Например, для тридцатилетнего здорового человека недосыпание в течение шести дней (в среднем, в рамках эксперимента, четырехчасовой ночной сон) вскоре приводит к тому, что его биохимические показатели становятся такими же, как у шестидесятилетнего. И для восстановления, то есть возвращения к нормальным для тридцатилетнего организма показателям, ему понадобится неделя.

И самое главное, недосыпание ухудшает мыслительную деятельность по всем возможным показателям, доступным для измерения. Недостаток сна плохо влияет на внимание, способность к целенаправленной деятельности, непосредственную память, рабочую память, настроение, математические способности, способность логически мыслить, общие математические навыки и, вероятно, мелкую моторику, включая тонкую моторную деятельность (за исключением, пожалуй, игры в пинбол), и даже такую грубую моторную деятельность, как, например, способность ходить по беговой дорожке.

Познакомьтесь с реальной историей счастливо женатого бухгалтера, придающего огромное значение деталям. Спящий мертвым сном, он регулярно представлял финансовые отчеты своей жене всю ночь напролет. Большинство этих отчетов касалось его деятельности в течение дня. (Если жена будила его – а это случалось часто из-за того, что его вещание происходило достаточно громко, – бухгалтер становился любвеобильным и изъявлял желание заняться сексом.) Выходит, человек занимается структурированием предыдущего опыта во сне? Может ли это объяснять все предыдущие данные и служить причиной нашей способности ко сну?

Для ответа на этот вопрос нам нужно вернуться к истории бедной крысы, которой не посчастливилось заснуть с проводами, опутавшими ее голову. Провода – это электроды, подключенные к определенным нейронам. Если подсоединить их к записывающему устройству, подобно тому, как ЦРУ подключается к телефонной линии, можно подслушать, о чем разговаривает сам с собой мозг, послушать беседу отдельных нейронов – носителей информации. Даже в крошечном мозге крысы одновременно взаимодействуют до 500 нейронов. О чем же они говорят? Если послушать некоторое время, то узнаешь, что крыса приобретает новый опыт – умение ориентироваться в лабиринте. Позже обнаруживается нечто необычное: проявляется прерывистый «лабиринтообразный» след электрических стимулов. Работая по принципу азбуки Морзе, в процессе познания ряд нейронов начинает потрескивать с определенной временной последовательностью. Позже, разгуливая по лабиринту, крыса всегда будет обращаться к этому следу. Это электрическая репрезентация новой энграммы о правилах поведения в лабиринте (по крайней мере, об этом свидетельствуют показания 500 электродов).