София Аксельрод
Когда дети плохо спят. Циркадные ритмы, часовые гены и другие секреты сомнологии для заботливых родителей
2
Как свет «перезапускает» часы
Итак, если у всех нас есть часовые гены и супрахиазматические ядра, регулирующие внутренние ритмы, то как эти контрольные часы «заводятся»? И вообще, откуда они знают, который час? Ответить на этот вопрос не так уж просто, и ответ зависит от нескольких факторов, которые мы называем задатчиками времени. Основным задатчиком времени является свет. Когда мы просыпаемся утром и раздвигаем шторы, активируются особые клетки на сетчатке нашего глаза, которые называются ганглиозными клетками сетчатки и обладают повышенной светочувствительностью. Они и передают информацию контрольным часам, то есть супрахиазматическому ядру. Интересно, что ганглиозные клетки сетчатки не требуются для того, чтобы человек видел; слепые часто демонстрируют наличие нормального циркадного ритма в организме, потому что их ганглиозные клетки работают без сбоев, чего нельзя сказать о палочках и колбочках, обеспечивающих зрение.
Активированные ганглиозные клетки сетчатки передают информацию об уровне освещения супрахиазматическому ядру, тем самым сообщая контрольным часам, что начался новый день. Часы «перезапускаются» и начинают свой цикл длиной в 24 часа. Люди с точно «подведенными» циркадными часами (то есть большинство из тех, кто ложится спать и просыпается каждый день в одно и то же время, даже если будильник не срабатывает и не получается первым делом с утра раздвинуть шторы) в обычное для себя время испытывают голод, встают с постели, варят кофе, завтракают, опорожняют кишечник, идут на работу и так далее.
«Подведение часов» (англ. entrainment) – специальный термин, который используется сомнологами для описания процесса синхронизации часов с определенным ритмом. Чтобы хорошо «подводить» часы, нам и нужны задатчики времени. Главным из них считается свет, но любой ли свет способен «перезапускать» часы? Нет, не любой. Не всякий свет одинаково воздействует на организм. Для «подведения» часов и установки часов в определенную фазу необходимы три важных аспекта:
1. Время суток, в которое происходит световое воздействие.
2. Яркость света.
3. Длина световой волны, или цветовая температура.
НАУЧНЫЕ ТЕРМИНЫ
Циркадный ритм: 24-часовая периодичность поведенческого или физиологического параметра. Примеры физиологических процессов, которые подчиняются циркадному ритму, – это сон, бодрствование, приемы пищи и дефекация. Примеры физиологических параметров, которые подчиняются циркадному ритму, – это температура тела, уровень кортизола, кровяное давление, уровень мелатонина и тестостерона.
Период: длительность одного цикла в циркадном ритме. Период работы человеческого организма составляет в среднем 24,2 часа с незначительными отклонениями.
Задатчик времени: термин, образовавшийся при переводе немецкого Zeitgeber, «дающий время». Это внешний фактор, который «обнуляет» период и синхронизирует ритм с определенным временем. Мощнейшим задатчиком времени является свет. Среди других можно выделить температуру и пищу.
Фаза: отношение периода к реальному времени или другому колеблющемуся параметру.
Сдвиг фазы: приспособление фазы к иному рисунку задавания времени, обычно связанное с воздействием света. Смена часовых поясов может стать причиной сдвига фазы, так как организм человека приспосабливается к местному времени. Когда такое происходит, мы испытываем джетлаг, или синдром смены часовых поясов. Люди, работающие в ночную смену, испытывают сдвиг фазы по сравнению с нормальным циклом смены светлого и темного времени суток.
«Подведение часов» (англ. entrainment): процесс синхронизации фазы с задатчиком времени, в качестве которого обычно выступает свет. Во время джетлага биологические часы человека «подводятся» в соответствии с новой фазой. Фаза организма оказывается смещена по отношению к местной фазе, пока не завершится процесс «подведения часов». Длительность этого процесса зависит в первую очередь от интенсивности освещения и времени воздействия светового импульса.
Амплитуда: сила циркадного ритма. Высокая амплитуда прослеживается у людей, которые ложатся спать и просыпаются каждый день в одно и то же время, не прибегая даже к помощи будильника.
Светочувствительные ганглиозные клетки сетчатки: особые клетки, расположенные на сетчатке нашего глаза, которые активизируются при воздействии света и передают информацию об уровне освещения в супрахиазматическое ядро гипоталамуса.
Супрахиазматическое ядро (СХЯ): область гипоталамуса, анатомической структуры в переднем мозге млекопитающих. СХЯ получает информацию об уровне освещения от ганглиозных клеток сетчатки и передает информацию о текущем времени суток остальному организму. Поэтому СХЯ иногда называют «контрольными часами».
Яркость света и время светового воздействия
Исследуя воздействия света различной яркости на наш циркадный ритм, Чарльз Чейзлер и его коллеги из Гарвардской медицинской школы пытались сдвинуть биологические ритмы людей с помощью светового воздействия разной яркости и в разное время суток. Оказалось, что яркий свет в вечернее время вызывает смещение ритма на более позднюю фазу, но в ранние утренние часы – ровно наоборот, ритм сдвигается в сторону более ранней фазы. Если испытуемые три дня подряд подвергались воздействию яркого, мощного света, отмечались сдвиги фазы вплоть до 12 часов. Это доказывает огромную важность такого фактора, как свет. Просто находясь в освещенном помещении, испытуемые ощущали сдвиг фазы так явно, будто проживали в другом часовом поясе на противоположном конце Земли. Это происходило, даже если свет всего один раз включали в то время, когда человека обычно окружает темнота. Яркий свет вечером вызывает задержки смены фазы до трех с половиной часов, а утром – опережение фазы до двух часов.
Основы теории циркадных ритмов
Наш цикл сна/бодрствования наряду со многими другими поведенческими параметрами варьирует в зависимости от времени суток. Интервал между пиковыми значениями определенного параметра называется периодом, который обычно составляет 24 часа. Размах колебаний (показатель, отражающий, насколько пиковое значение отличается от самой низкой отметки) называется амплитудой, а соотношение времени на внутренних и внешних часах (последнее может быть реальным временем или временем в другом часовом поясе) называется фазой. Воздействие света в непривычное время, например когда мы переезжаем из одного часового пояса в другой, вызывает сдвиг фазы. Если вести себя одинаково изо дня в день, амплитуда ритма увеличивается, но отсутствие режима, джетлаг, посменная работа, а также нефиксированное время отхода ко сну, пробуждения и дневного сна у ребенка ослабляют действие внутренних часов и сокращают амплитуду ритма.
Почему это так важно? Эти данные демонстрируют, что воздействия освещения в то время, когда наш организм (или организм ребенка!) должен спать, достаточно, чтобы нарушить циркадный ритм.
Цветовая температура
Теперь предлагаю поговорить о третьем параметре, существенно влияющем на здоровый циркадный ритм, а именно о цветовой температуре. Свет состоит из волн разной длины, которые соответствуют разным цветам. Именно поэтому при преломлении света в призме мы видим радужный спектр, и, если на улице солнечно после дождя, в небе появляется радуга. Но немногие из нас знают, что спектральный состав дневного света меняется в зависимости от времени суток, как можно увидеть на схеме.
Утром в солнечном свете относительно велика доля синего света, в то время как к вечеру она снижается, уступая место красному. Кульминацией можно считать закат, в котором синего практически нет, и весь мир купается в оттенках розового, оранжевого и красного. Теперь мы знаем, что основное воздействие на циркадную систему и сон оказывает именно солнечный свет, обогащенный синими оттенками. Когда исследователи использовали в экспериментах по сдвигу фазы световые волны определенной длины вместо света составного белого цвета, они обнаружили, что синий свет вызывает наиболее сильный сдвиг фазы. И действительно, синего света достаточно для того, чтобы произошел сдвиг такого же масштаба, как при применении света белого оттенка, но свет зеленого тона, несмотря на его незначительные отличия от синего, воздействует не настолько мощно. Исследования показывают, что чем длиннее волна, тем меньше влияние на сон: два часа яркого света оранжевого оттенка вечером действуют на сон менее губительно, чем два часа вечером, проведенные в тусклом синем свете.
Дело в том, что фотопигмент в ганглиозных клетках сетчатки, которые улавливают свет и активизируют работу супрахиазматического ядра гипоталамуса, тем самым запуская стрелку циркадных часов, очень чувствителен к свету синего тона. Естественный вечерний солнечный свет, в котором больше красного и меньше синего, не может так же действенно «перезапустить» часы. Что же вызывает эффект «перезапуска» часов при воздействии света? Эксперименты показали, что импульсная активность нейронов в супрахиазматическом ядре напрямую влияет на выработку мелатонина, гормона, регулирующего сон. Уровень мелатонина в крови может повышаться только в отсутствие света. Закономерно, что он начинает подниматься вечером, после захода солнца, как показано на рисунке «Синий свет будит малыша; красный свет навевает сон».
Искусственные источники света (лампы накаливания, светодиодные лампы, телевизор, планшет и экран смартфона) в разной степени излучают синий свет, сообщая внутренним часам, что еще день, и тем самым откладывая наступление сна, а значит, сокращая количество ночного сна. В последние годы воздействие освещения по вечерам, и особенно излучения экранов, привлекает все более пристальное внимание ученых и общества. Результаты многих актуальных исследований не оставляют сомнений: экраны, излучающие синий свет, существенно подавляют выработку мелатонина и откладывают наступление сна. В 2015 году метаанализ 67 исследований, ставивших цель изучить влияние экранов на поведение детей, показал, что в 90 % случаев была обнаружена связь между временем, проведенным у экрана вечером, и плохим сном.
Белый свет состоит из света разных цветов
Пропустив дневной свет через призму, можно определить его спектральный состав. Свет состоит из волн разной длины, соответствующих разным цветам. В течение дня в солнечном свете велика доля света из синей части спектра, но к вечеру начинает преобладать красный.
Синий свет будит ребенка, красный свет навевает сон
Большая пропорция синего света в дневном свете не дает малышу уснуть. Синий свет способствует бодрствованию, активизируя выработку таких гормонов, как кортизол и серотонин, и подавляя гормон сна мелатонин. К вечеру свет становится менее синим и более красным, из-за чего уровень мелатонина начинает расти – и малыш понимает, что пора спать. Избегайте солнечного света ранним утром. Он нарушает сон.
Более того, дети младшего возраста особенно чувствительны к воздействию света на сон. Для своего исследования Моника ЛеБуржуа и группа ее коллег из Колорадского университета в Боулдере предлагали дошкольникам в течение часа в вечернее время играть с так называемым световым столом. Дети раскрашивали рисунки по контуру, положив их на светящуюся поверхность, и собирали фигурки из магнитного конструктора. Результаты эксперимента оказались ошеломляющими. Яркий свет буквально вымывал из крови детей мелатонин, уровень которого в это время суток обычно растет, чтобы дети могли спокойно заснуть, и даже после того, как свет выключали, уровень гормона сна в крови оставался низким. Оказалось, что свет влияет на детей сильнее, чем на взрослых, что заставило авторов исследования предположить, что дети особенно рискуют утратить сон, если поздно вечером будут подвергаться световому воздействию. Причина такой восприимчивости, возможно, кроется в том, что хрусталик детского глаза, перенаправляющий свет снаружи на сетчатку, прозрачнее, чем у взрослых, а с возрастом постепенно мутнеет.
Несмотря на то что наука пока не располагает конкретными данными, демонстрирующими, что синий свет (в отличие от красного) нарушает детский сон, я уверена, что дело обстоит именно так. И что более важно, я провела масштабную проверку этой гипотезы на собственных детях, а также в работе со многими семьями, что обращались ко мне за консультацией. Результаты не вызывают сомнений: исключение яркого света из вечерней жизни ребенка укрепляет детский сон. Это открытие чрезвычайно важно для моей программы; я положила его в основу простого и действенного правила: никакого синего (а значит, и белого) света по вечерам.
Почему мы недооцениваем силу света
У меня в ванной нет окон. Вместо этого над зеркалом располагаются мощные лампочки, в общей сложности 300 ватт белого света. Такой свет в ванной встречается довольно часто, и его вполне достаточно для того, чтобы заниматься в ванной тем, чем мы привыкли: чистить зубы, умываться, бриться, накладывать макияж или выщипывать брови. Но каждый раз, когда я смотрюсь в зеркало в гостиной, залитой естественным солнечным светом, меня поражает, сколько же мелких волосков я пропустила, выщипывая брови, и, вообще, сколько еще всяких неожиданных «деталей» видно у меня на лице. Каково мое лицо на солнце? Больше пор, больше морщин, больше складок. Больше неровностей, больше индивидуальности. Вы когда-нибудь смотрелись в зеркало посреди бела дня? Сплошное удивление. Почему так происходит? Ответ на этот вопрос одновременно объясняет и тот факт, что о потрясающем воздействии света на наш циркадный ритм и сон неизвестно всем и каждому: мы этого воздействия просто не ощущаем.
Наше восприятие «перевирает» информацию о яркости света. Подобное неверное истолкование позволяет нам беспрепятственно перемещаться из одной среды в другую, из одного освещения в другое.
Я как-то раз провела опрос среди коллег: «Что ярче, освещение в офисе или свет пасмурного дня за окном? Освещение гостиной или солнечный свет ранним утром?» Результат опроса меня поразил. Мы не замечаем разницы в восприятии света разной яркости; от самого тусклого до самого яркого из возможных освещений, от света луны до яркого солнечного света, мы в лучшем случае различаем пятикратную разницу, в зависимости от освещенности окружающей среды. В действительности же разные виды освещения порой отличаются по яркости во много раз: свет в вашей гостиной на самом деле в десять раз ярче лунного, освещение в офисе в десять раз ярче, чем в гостиной, естественный свет пасмурного дня в пять раз ярче офисного освещения, а ясный солнечный день еще в шесть раз ярче, чем пасмурный. Это означает, что освещение вашей гостиной в 300 раз тусклее дневного света, а вовсе не в пять раз, как считают мои коллеги. Мы просто не чувствуем, насколько солнечный свет ярче в сравнении с офисным, и при этом неплохо видим при относительно тусклом освещении.
В книге «Наука о цвете» (Color Science) Г. Вышецки и У. Стайлс описывают, каким образом исследователям удалось точно определить, насколько мы недооцениваем яркость света. Они показывали людям небольшие световые табло различной яркости, принимая в расчет яркость освещения, и пришли к выводу, что мы воспринимаем увеличение яркости в 1000 раз, например разницу между лунным и солнечным светом, всего лишь как десятикратное увеличение яркости. Более незначительные изменения, например десятикратная разница между освещением в ванной или кухне и естественным светом пасмурного дня, и вовсе не заметны глазу.
Этот удивительный процесс называется адаптацией, и это подарок судьбы, который позволяет нам спокойно перемещаться между очень по-разному освещенными пространствами. В то же время в наш век повсеместного электрического освещения адаптация – это еще и бич, потому что мы просто не воспринимаем масштабы изменений яркости света, с которыми встречаемся изо дня в день, и поэтому интуитивно сопротивляемся мысли, что именно свет мешает нам нормально спать. Однако наша циркадная система, ганглиозные клетки сетчатки и супрахиазматические ядра воспринимают свет в полном объеме и за миллионы лет эволюции научились реагировать на него единственным образом: свет – признак дневного времени, а значит, нужно бодрствовать. Кроме того, светочувствительность циркадной системы поистине уникальна. Даже мерцания свечи с минимумом синего света достаточно, чтобы запустить процесс «подведения» часов, а освещения как в среднестатистической гостиной – чтобы сместить фазу, почти как при джетлаге. Что это означает для нас как для родителей? Все очень просто. Нам необходимо строго исключать любой синий свет в то время, когда ребенок должен спать.
Свет ярче и мощнее, чем мы думаем
Круги демонстрируют относительную яркость разных источников света. Наше зрение очень легко адаптируется к различной освещенности, позволяя нам без особых усилий перемещаться из более темных пространств в более светлые и обратно. Благодаря такой адаптации мы воспринимаем кардинально различные по уровню освещенности среды как освещенные примерно одинаково. Нам может показаться, что солнечный свет в десять раз ярче освещения в гостиной, но на самом деле оно ярче в 1000 раз. Кроме того, мы недооцениваем воздействие света на нашу циркадную систему. Даже такого тусклого света, как мерцание свечи, достаточно, чтобы изменять цикл сна/бодрствования, ведь наши глаза и мозг очень светочувствительны. Это означает, что вам необходимо максимально затемнить спальню ребенка, если вы не хотите, чтобы солнечный свет ранним утром (который гораздо ярче мерцания свечи) «перезапускал» циркадные часы малыша.
Я знаю, что вы думаете. Все это было бы прекрасно, если бы ребенок спал всю ночь напролет. Но как же его кормить, менять подгузники и успокаивать малыша ночью, если нельзя включать свет? Решение просто как дважды два: используйте красный свет, который не улавливается ганглиозными клетками сетчатки и не влияет на уровень мелатонина, а значит, и на сон. Замените обычные лампочки на лампочки с красным светом и включайте их во время укладывания и ночных пробуждений. (Подробнее о красном свете читайте в главе «Полезные вещи для дома, где есть младенец»)
ИСТОРИЯ УСПЕХА
СВЕТ
Дилан, трехлетний сын моей коллеги Эллен, каждый день просыпался в пять утра. Она рассказывала, что на самом деле это уже неплохо, потому что раньше он просыпался в четыре. Первым делом я уточнила, если ли у них дома светоизолирующие шторы. Эллен ответила, что нет и вместо них в детской спальне висят обычные занавески. Ей не приходило в голову, что причиной ранних подъемов ее сына может быть утренний свет в его комнате, но я убедила ее попробовать светоизолирующие шторы, обосновав свой совет с научной точки зрения. После того как Эллен приобрела и повесила на окна детской такие шторы, ее сын стал спать дольше и родители смогли наконец-то начать высыпаться.
Теперь, разобравшись с освещением комнаты во время ночных кормлений, перейдем к тому, как избежать еще одной распространенной проблемы: слишком ранних подъемов. Надеюсь, я убедила вас, что придется обходиться без белого и синего света ночью. Но, если вы хотите, чтобы ребенок не вскакивал на рассвете, не надейтесь, что сквозь шторы ранним утром в комнату проникает «мало» света и он не способен повлиять на детский сон. Начнем с того, что это «малое» количество света от 40 до 100 раз ярче, чем стандартное освещение в вашей гостиной, а также от 100 до 1000 раз больше, чем необходимо для «перезапуска» часов и установления ритма, при котором восход солнца становится отметкой о начале дня. Вам нравится такой расклад? Если нет и если вы хотите спать до восьми утра, как это делаю я, тогда купите хорошие светоизолирующие шторы. Это далеко не обязательно дорогостоящая покупка. Мои рекомендации вы найдете в главе «Полезные вещи для дома, где есть младенец».