У детей в возрасте двух-трех лет происходит резкое изменение функций сна: до этой возрастной границы основная задача сна заключается в переработке и усвоении новой информации, построении нейронных связей и реорганизации имеющихся, после — в центре стоит задача восстановления и выведения продуктов обмена, накопленных за день. Это обнаружили американские ученые, когда моделировали эволюцию сна и его функций на основе данных, полученных от 400 детей в возрасте от рождения до 15 лет. Статья опубликована в журнале Science Advances.
Существуют две основные теории сна. Приверженцы одной из них считают, что основная функция сна заключается в обучении, переработке поступившей за день информации и формировании и укреплении нейронных связей, а сторонники второй полагают, что сон в основном нужен человеку, чтобы восстановить состояние нервных тканей и очистить клетки от продуктов метаболических процессов. Обе теории имеют под собой клинические наблюдения и экспериментальные подтверждения. Именно поэтому до сих пор не угасает интерес исследователей к вопросу о функции сна и ее зависимости от возраста.
Группа ученых под руководством Цзюню Цао (Junyu Cao) из Техасского университета предположила, что функция сна меняется по мере взросления человека и связана с развитием мозга. Исследователи на основе 400 данных смоделировали эволюцию сна и его функций у детей в возрасте от нуля до 15 лет. В модели оценивались и сопоставлялись такие компоненты, как общее время сна, время течения фаз быстрого и медленного сна, масса мозга, масса тела, скорость обменных процессов в мозге и плотность нейронных связей.
Авторы установили, что на этапе быстрого сна формируются новые нейронные связи и проходит обучение и закрепление полученной за день информации, а во время медленного сна мозг восстанавливает или «ремонтирует» поврежденные нервные клетки, а также производит очистку нейронов от продуктов обмена, накопленных за время бодрствования.
Но у детей доля фазы быстрого сна выше, чем у взрослых, и составляет − 0,60 ± 0,06, соответственно, основной функцией сна в этот период развития становятся процессы обучения, формирование новых связей и реорганизация имеющихся. На этот период приходится этап самой высокой пластичности мозга, далее структурные изменения происходят значительно медленнее. У взрослых же уменьшается общее количество сна (показатель отношения времени сна к времени бодрствования составляет − 0,35 ± 0,07) и уменьшается доля фазы быстрого сна), поэтому исследователи считают, что сон взрослых людей способствует, в первую очередь, восстановлению нервных тканей и выведению следов обменных процессов.
Как отмечают авторы, переход от одной функции сна к другой происходит достаточно резко, и этот переломный момент приходится на возраст 2,4 лет.
Также ученые утверждают, что процесс реорганизации функций сна можно предсказывать с опорой на данные о скорости течения обменных процессов и в зависимости от коэффициента изменения массы мозга.
Интересно, что во взрослом возрасте фазу быстрого сна запускает отдельная группа нейронов, которые по ряду своих функциональных характеристик схожи с нейронами, регулирующими состояние бодрствования. Такие выводы сделали японские нейробиологи в 2015 году.
Екатерина Рощина