МОЗГ

Мозг. Информация и инструкция

Синапс     Нейрон

вам необходимо:

ПРОДИАГНОСТИРОВАТЬ МОЗГ

УВЕЛИЧИТЬ ЭФФЕКТИВНОСТЬ МОЗГА

СДЕЛАТЬ РЕЗЕРВНУЮ КОПИЮ СОЗНАНИЯ И НЕЗАВИСИМОСТЬ ОТ ТЕЛА

Сознание человека заключено в основном в нейронах головного мозга, поэтому мозг является важнейшим органом, который определяет человека как личность.

Бессмертие = постоянная жизнь.

Важнейшие критерии жизни человека:
- Это возможность обмена данными с окружающей средой посредством сенсорных органов.
- Запоминание. Осмысление любых данных, связанных с предыдущей осмысленной информацией.
- осознанный выбор из конкретных ситуаций в пользу более выгодных.
- Возможность постоянного притока питания, энергии. Обмен веществ.
- Возможность воспроизводства либо регенерации.

Клетки мозга не стареют так выражено, как клетки тела. Мозг умирает в основном из-за проблем с кровеносными сосудами, питающими его, а сосуды гибнут из-за того, что клетки к старости теряют способность эффективно восстанавливаться. Происходит это по многим причинам, например, из-за уменьшения компартмента стволовых клеток в организме, это в большей степени связано с нарушениями в ДНК.

ВИДЕО О МОЗГЕ

Тайны мозга - Александр Каплан (2015)

1. Полушарие большого мозга (конечный мозг)
2. Таламус (промежуточный мозг)
3. Гипоталамус (промежуточный мозг)
4. Средний мозг
5. Мост
6. Мозжечок
7. Продолговатый мозг
8. Спинной мозг

Новости от партнеров: Читайте новости о нейронах на сайте нейроновости

Мозг и сон - Рэй Курцвелл , Терри Гроссман. Инструкции и рекомендации

Рэй Курцвейл; Терри Гроссман - Transcend: девять шагов на пути к вечной жизни 2015 Глава 1

Мозг и сон

Мы мыслим, следовательно – существуем

Вес мозга составляет всего 2 % от общего веса, однако он получает 20 % всей крови, перекачанной сердцем, и потребляет 20 % кислорода и глюкозы, поступающих в организм. Помимо этого 50 % генетической информации приходится на мозг. Иными словами, половина ваших генов описывает строение мозга, в то время как вторая половина определяет строение остальных 98 % органов и тканей вашего тела. Более того, мозг, как дирижер, управляет каждым ударом вашего сердца, каждым взмахом ресниц, выработкой гормонов, не говоря о других, более сознательных действиях. Уже долгое время он рассматривается как вместилище сознания, вашего «я», поэтому имеет смысл разобраться, что можно сделать, чтобы ваш мозг всегда был здоров и счастлив! Оказывается, в этом направлении реально сделать многое. Рассматриваемые в этой главе положения покажут, как серьезно замедлить старение мозга и избежать зачастую катастрофических последствий мозговой дисфункции.
Пожалуй, разум считается самым важным в мире явлением – именно он дает возможность осознавать и изменять окружающую среду. Лучший пример единицы разума – сам человеческий мозг. И его строение не тайна. Несмотря на то что живой мозг скрыт в черепной коробке, всё более точные технологии сканирования позволяют заглянуть внутрь него. Это прекрасная иллюстрация к закону ускорения отдачи вложений, который сформулировал Рэй. Пространственное разрешение устройств для сканирования мозга удваивается каждый год – так же, как и объем ежегодно получаемой информации о мозге.
Сегодня мы знаем, что человеческий мозг состоит из 100 миллиардов нейронов и триллиона вспомогательных глиальных клеток. Раньше считалось, что глиальные клетки обеспечивают только физическую поддержку нейронов, однако последние исследования показали их важную роль в воздействии на синапсы, или контакты между нейронами. Наш мозг насчитывает около 100 триллионов подобных контактов, и по большей части именно они делают нас разумными. Вот такая сложная штука – мозг.
Объем информации о мозге увеличивается в геометрической прогрессии, но способны ли мы разобраться в таком количестве данных? На протяжении тысячелетий со времен Платона человечество мучает вопрос: достаточно ли мы разумны, чтобы познать свой собственный разум. Программист Дуглас Хофштадтер писал, что, «может быть, лишь по воле случая человеческий мозг слишком слаб, чтобы понимать самого себя». Эти слова были написаны в 1979 году, и мы докажем, что дело обстоит не так. По мере сбора достаточной информации о конкретном участке мозга у нас появляется возможность построить его точную математическую модель и имитировать на компьютере его работу. Например, программист Ллойд Уоттс и его коллеги создали компьютерную модель, имитирующую работу дюжины участков слуховой коры мозга. Эти участки отвечают за обработку звуков, которые мы слышим. Восприятие моделью Уоттса сложных психоакустических тестов оказалось очень схожим с восприятием тех же тестов человеческой аудиторией. В Массачусетском технологическом институте работает похожая модель. Она имитирует зрительную кору мозга, обрабатывающую соответствующую информацию.
В Техасском университете (Остин) работает модель мозжечка. Этот важный участок мозга содержит более половины всех нейронов и отвечает за формирование навыков, например способности поймать мяч на лету. Нас всегда удивляло, как, например, десятилетняя девочка справляется с такой задачей: всего за несколько секунд ей нужно решить в уме дюжину дифференциальных уравнений, но дети в этом возрасте еще не знакомы с математическим анализом. Теперь мы понимаем, как это получается. Ее мозжечок действительно решает эти уравнения методом базисных функций. Конечно же, это происходит неосознанно. И для выполнения определенных задач все равно приходится тренировать мозжечок – вот почему в любом деле важна практика. И снова по данным различных тестов работа компьютерной модели мозжечка оказалась схожей с работой настоящего мозжечка, формирующего навыки. Этот пример иллюстрирует популярное мнение, что, хотя наш мозг и способен на некоторые удивительные достижения, мы слабо понимаем, как ему это удается.
В настоящее время IBM ведет многообещающую работу по созданию модели коры головного мозга. Пожалуй, это самая важная часть мозга, она же отвечает за абстрактное мышление. Пока писалась настоящая книга, эта модель успешно прошла первую серию испытаний.
Поскольку темпы развития обратного проектирования ускоряются, понимание механизмов работы мозга поможет нам еще глубже проникнуть в тайны человеческой природы. Именно эту цель преследуют искусство и наука уже более 5000 лет, со времен первых каменных скрижалей. Более того, результаты этого великого конструкторского проекта, над которым сегодня трудятся более 50 000 ученых и инженеров, обеспечат нас методами создания намного более «разумного» компьютерного ПО. Что касается вопросов, затронутых в книге, то этот проект разработает высокоэффективные методы для коррекции нарушений в работе мозга.
А скорректировать нужно действительно многое. Как мы уже отмечали, эволюция дала достаточно времени для взросления и ровно столько лет взрослой жизни, сколько необходимо, чтобы наши дети выросли и стали самостоятельными. Таким образом, естественный отбор отсеял такую важную особенность, как сохранение здоровья мозга людей, которым далеко за 20. С возрастом здоровье нашего мозга увядает, стремительно или постепенно. Мы начинаем страдать от разрушительных вредных привычек, депрессий, тревожных расстройств и многих других нарушений, не говоря уже о возможных катастрофических последствиях ошибочных суждений.

Мы – творцы своего мозга

Возможно, одним из важнейших открытий в области здоровья мозга, связанным с недавними достижениями информационных технологий, может оказаться его нейропластичность. С середины XIX века считалось, что участки мозга жестко запрограммированы на решение конкретных задач, а нервные клетки не восстанавливаются. В 1857 году французский нейрохирург Поль Брока связал определенные когнитивные расстройства с повреждениями конкретных участков мозга в результате несчастного случая или операции. Более столетия считалось, что, в отличие от других частей тела, способных к регенерации, мозг не может восстанавливать утраченные или поврежденные нейроны и связи, а человек непрерывно и безвозвратно теряет мозговое вещество.
Данные новейших исследований в области картирования мозга показали, что мозг человека обладает пластичностью, и это делает его, возможно, самым динамичным и самоорганизующимся органом человеческого тела. Несмотря на то что различным участкам мозга присуща определенная степень специализации навыков, мозг жертвы инсульта зачастую способен перенести обработку навыков из поврежденного участка в неповрежденный. Более того, последние достижения в сканировании позволяют увидеть, как формируются новые нейронные связи, и даже проследить рождение новых нейронов из стволовых клеток в результате мыслительного процесса.
В ходе одного эксперимента в Калифорнийском университете обезьян учили выполнять определенную задачу с помощью одного пальца. Сравнение снимков мозга обезьян до и после эксперимента показало существенное увеличение числа нейронных связей, обусловленное тренировкой этого пальца. Участники эксперимента по обучению игре на скрипке продемонстрировали существенный прирост нейронных связей как результат того, что пальцы левой руки управляли высотой звука. В Рутгерском и Стэнфордском университетах проводился эксперимент по сканированию мозга студентов с дислексией (имеющих трудности с чтением). Испытуемые учились различать близкие по звучанию согласные, такие как «п» и «б». По окончании эксперимента сканирование установило значительный рост и увеличение активности участка мозга испытуемых, отвечающего за возможность различать эти звуки. Пола Таллал, одна из создателей системы обучения, прокомментировала эту информацию так: «Вы создаете свой мозг из того, что получаете».
Последние исследования с использованием сканирования мозга позволяют в режиме реального времени наблюдать, как отдельные межнейронные связи создают новые синапсы (места контактов между нейронами). Таким образом, мы можем увидеть, как мозг создает наши мысли, а мысли, в свою очередь, формируют мозг.
На протяжении столетий значение знаменитого изречения Декарта «Я мыслю – следовательно, я существую» вызывало споры. Но описанные выше открытия предлагают новое объяснение: я действительно создаю свой разум из собственных мыслей.
Главный урок, который несут нам эти открытия, таков: мозг ничем не отличается от мышц: он должен работать, чтобы жить. Всем известно, что происходит с мышцами, когда человек прикован к постели или ведет сидячий образ жизни. То же самое происходит и с мозгом. Без решения требующих умственных усилий задач мозг перестает создавать новые связи, теряя организованность и в конечном счете работоспособность. Как для тела, так и для мозга справедлива и обратная зависимость. Если после длительного перерыва начать регулярно заниматься лечебной физкультурой (ЛФК) и выполнять физические упражнения, за несколько месяцев можно восстановить массу и тонус мышц. То же самое происходит и с мозгом.

Снимки нейронных дендритов in vivo: образование дендритного шипика и синапса

Многие исследования демонстрируют, что люди, всю жизнь занимающиеся умственным трудом, сохраняют живой ум. В ходе канадского лонгитюдинального[4] исследования под названием «Виктория» выяснилось, что живость ума сохраняют те пожилые люди, которые регулярно занимаются умственной деятельностью, включая такие повседневные занятия, как чтение книг. И напротив, люди преклонного возраста, ничем подобным не занимающиеся, страдают серьезными когнитивными нарушениями.
Множество мышц нашего тела должно быть в тонусе. Подобно этому, множество участков мозга нуждается в тренировке. Чтобы сохранить здоровье мозжечка – участка мозга, отвечающего за произвольное движение, – необходимо заниматься физической работой, в частности развитием навыков, как в спорте.
Представление о том, что левое полушарие мозга выполняет одни виды деятельности, а правое – другие, верно лишь отчасти. Недавно открытые нейроны нового типа – веретенообразные клетки – перемещаются из одной половины мозга в другую и, по-видимому, активно задействованы в формировании высших эмоций у человека. В одном из экспериментов использование новейших сканеров мозга, позволяющих визуализировать отдельные нейроны, позволило увидеть «включение» (увеличение активности) веретенообразных клеток в мозге испытуемых, которые смотрели на фотографию любимого человека или слушали плач своего ребенка. Веретенообразные клетки могут быть особенно длинными, распространяясь по всей длине мозга, и тесно взаимодействуют с другими нейронами. Зачастую одна веретенообразная клетка имеет сотни тысяч связей с другими. В отличие от высокоорганизованных клеток коры головного мозга, отвечающей за рациональное мышление, веретенообразные клетки демонстрируют непредсказуемую и довольно экзотическую форму, а также структуру связей.
Веретенообразные клетки связаны практически с каждым участком мозга: таким образом они получают информацию обо всем, что происходит в остальных его структурах. Исследования, о которых мы упомянули, показали, что эти клетки не принимают участия в решении логических задач, именно поэтому мы не можем разумно контролировать свои эмоциональные реакции.
Помимо того что веретенообразные клетки имеют сложную структуру, их не так уж много. Из 10 миллиардов нейронов человеческого мозга лишь около 80 000 – веретенообразные клетки. Всего лишь у несколько видов животных имеются такие клетки. У горилл их порядка 16 000, у бонобо (карликовых шимпанзе) – около 2100, у шимпанзе – примерно 1800. Недавно выяснилось, что у китов больше веретенообразных клеток, чем у людей. Интересно, что у новорожденных такие клетки отсутствуют: первые появляются у человека в возрасте четырех месяцев и окончательно формируются к трем годам, что точно отражает процесс формирования у детей младшего возраста высших эмоций и способности ориентироваться в вопросах морали.

Примерно 45 000 веретенообразных клеток располагается в правом полушарии мозга, остальные 35 000 – в левом. По-видимому, этот небольшой дисбаланс и лежит в основе представления о том, что правое полушарие мозга отвечает за наши чувства, а левое – за логическое мышление. Но, несмотря на то что в правом веретенообразных клеток больше, оба полушария принимают участие в логической и эмоциональной деятельности. Поведение людей с редким отклонением, использующих только одно полушарие мозга, зачастую мало отличается от поведения нормальных – они также испытывают эмоции и мыслят логически.

Тренировка для ума

Представление о том, что правое полушарие мозга отвечает за творчество и эмоции, а левое – за логику и рациональность, скорее метафора, чем отражение реального положения вещей. Тем не менее тренировки для мозга должны включать как логические задачи, так и задания, вызывающие эмоциональную реакцию. И если в рамках рабочей или учебной деятельности вы не пользуетесь логическим мышлением, найдите себе такие занятия, которые потребуют решения задач. Выбор поистине огромен: от настольных игр, таких как шахматы, до решения кроссвордов и головоломок судоку. Вы можете задействовать логическое мышление, подсчитывая свои финансы или составляя план поездки. Чтение и письмо задействуют как логику, так и эмоции. Выражайте творческие и артистические наклонности, обучаясь игре на музыкальном инструменте. Учитесь творить искусство с помощью любых средств, включая компьютерную графику. Найдите хобби. Посещайте образовательные курсы для взрослых. Путешествуйте в новые места. Беседуйте с интересными и умными людьми. А главное, уделяйте особое внимание межличностным отношениям. Налаживайте прочные связи с другими людьми – в этом будут задействованы оба вида мозговой активности – и удовлетворяйте одну из основных человеческих потребностей (см. главу 9).
А вот и полезный совет для сохранения здоровья мозга: поразмышляйте, как сберечь здоровье своего мозга (и тела). Можете начать с включения некоторых из наших рекомендаций в свой индивидуальный план.

Терри2023: «Сегодня у нас есть возможность исправлять повреждения нервной ткани, например спинного мозга, с помощью стволовых клеток. Те, кто раньше не мог передвигаться без посторонней помощи, сегодня ходят сами».
Читатель: «Наверняка такого рода исследования начались еще в наше время, если их уже используют для лечения людей в 2023 году».
Рэй2023: «Они не просто начались в ваше время. Уже тогда в Массачусетском технологическом институте ученый Роберт Лангер лечил паралич нижних конечностей у мышей путем выращивания новых нервов из стволовых клеток. И эти мыши снова могли ходить».
Читатель: «Ходить по-настоящему?»
Терри2023: «Конечно, походка у них была немного странная, но ходили они очень даже неплохо. Любой человек с подобными проблемами был бы счастлив ходить так, как эти пережившие паралич мыши».

Зависимость

Одним из упомянутых выше недостатков нашего мозга можно считать его склонность к формированию зависимостей. Благодаря недавно обретенным возможностям моделировать и симулировать основные биологические и умственные информационные процессы мы получаем все более и более сложные данные о том, как работает биохимия зависимости. Например, дофамин – нейромедиатор удовольствия. Он выделяется, когда мы чего-то добиваемся, побеждаем в состязании, вступаем в отношения с предметом нашей любви, заботимся о ком-то, генерируем собственные или же по достоинству оцениваем чужие новые идеи. Когда люди испытывают трудности с регулярным выделением дофамина подобными общепринятыми способами, они зачастую начинают искать более легкие пути.
Один из таких путей – азартные игры. Чем менее вероятен благоприятный исход дела, тем больше выделяется дофамина. Таким образом, возбуждение от выигрыша в азартную игру может особенно хорошо стимулировать этот процесс. Это напоминает эпизод старого телесериала «Сумеречная зона», в котором игрок умирает и попадает на небеса. Там он, к своему удовольствию, оказывается в окружении роскошных красавиц и с еще большим удовлетворением обнаруживает, что всегда выигрывает в рулетку. Но совсем скоро теряет всякое удовольствие от игры, находя неизменные выигрыши крайне возмутительными. Он говорит дежурному ангелу, что на самом деле ему хотелось бы оказаться в «другом месте». На что ангел отвечает: «Но это и есть другое место». Получается, что привлекательность азартной игры зависит от ее непредсказуемости. И всем известно, что шансы выиграть в азартную игру всегда минимальны. Закономерно, что зависимость от такого способа высвобождения дофамина оказывается пагубной.
Похожий цикл саморазрушения наблюдается при наркотической зависимости, когда привыкание формируется за счет удовольствия, получаемого при приеме первой дозы. И хотя зависимость все еще висит дамокловым мечом над человечеством, уже наблюдается стремительный прогресс в понимании генетических основ ее формирования. К примеру, найдена связь между мутациями гена дофаминового рецептора D2 и злоупотреблением веществами, включая прием таких наркотиков, как кокаин и героин, а также табакокурение и переедание. Эти генетические мутации могут вызывать необыкновенно сильное ощущение удовольствия на ранней стадии употребления веществ, вызывающих привыкание. Но хорошо известный механизм зависимости подразумевает, что способность вещества вызывать подобное удовольствие со временем исчерпывается. Другие генетические мутации могут приводить к общему снижению способности организма выделять дофамин под влиянием ежедневных удовольствий и заставлять людей обращаться к другим веществам и видам деятельности, чтобы вернуть дофамин на привычный уровень.
Помимо морально-этических трудностей и проблем с законом, которые может принести зависимое поведение, выделение нейромедиаторов удовольствия, например дофамина, как результат злоупотребления веществами или другого зависимого поведения постепенно истощает естественные запасы дофамина и других нейромедиаторов удовольствия в мозге. Это ведет к крайнему усугублению зависимости от соответствующего вещества или поведения. В результате изменения химических процессов мозга оказываются настолько катастрофическими, что таким людям зачастую требуется профессиональная помощь.
Исследования показывают, что умеренное потребление алкоголя ассоциируется с увеличением продолжительности жизни, и нет ничего страшного, чтобы время от времени развлекаться азартными играми. Большинство генетически не предрасположены к зависимости от алкоголя или азартных игр, но у довольно многих людей гены несут такую предрасположенность. Важно определить, есть ли эти гены у вас. Если подобное обнаружится, следует избегать всего, что может увлечь в этот гибельный круговорот.
В настоящее время ведется разработка нового поколения лекарственных препаратов, которые смогут возвращать биохимические процессы зависимого человека в состояние, близкое к «дозависимому». Эти препараты не всегда изменяют природную предрасположенность, поэтому наиболее эффективны в сочетании с традиционными медикаментозными методиками лечения зависимости. К сожалению, частота рецидивов в случае зависимости от наркотических веществ, азартных игр, а также при других видах зависимого поведения очень высока даже при наличии психологической помощи больному. Хорошо известно, что наркозависимых людей принято считать неизлечимыми и они должны рассматривать себя в качестве «вечно выздоравливающих». Есть надежда, что число рецидивов можно снизить за счет применения лекарств нового поколения, оказывающих направленное влияние на столь коварные нейромедиаторные и гормональные механизмы формирования зависимости.

Здоровый образ жизни – здоровый мозг

Как обсуждалось выше, мы во многом есть то, что думаем. Не менее справедливо и высказывание о том, что мы – то, что мы едим. Наряду с тренировками для ума защитить здоровье мозга помогут наши рекомендации по питанию, подробно описанные в главе 11 и в главе 13. Мозг на 60 % состоит из жира, поэтому для его здоровья особенно важно потреблять полезные жиры. Как эйкозапентаеновая кислота (ЭПК), так и докозагексаеновая кислота (ДГК), составляющие основу жиров омега-3, которые содержатся в рыбе, считаются важными компонентами тканей мозга.
Основным катализатором старения мозга выступает воспалительный процесс (гиперактивация иммунной системы). Поэтому наши рекомендации по питанию, призванные сократить воспаления, например исключение из рациона углеводов с высоким гликемическим индексом (продукты с высоким содержанием сахара и крахмала), также важны и для сохранения здоровья мозга.
По данным двойных слепых плацебо-контролируемых исследований, приводившихся в таких ведущих медицинских журналах, как Nutrition, следующие питательные вещества чрезвычайно полезны для здоровья мозга.
Винпоцетин – натуральная добавка, получаемая из растения барвинок. Усиливает кровообращение в головном мозге, а также повышает уровень аденозинтрифосфата (АТФ) – источника энергии для мозга. Исследования показали, что винпоцетин улучшает память как у людей с хорошей памятью, так и у тех, кто страдает ее потерей.
Фосфатидилсерин – натуральная составляющая клеточной мембраны. Его наиболее высокое содержание приходится на клетки мозга. Употребление фосфатидилсерина замедляет потерю памяти и, по данным исследований, может способствовать восстановлению памяти у некоторых пациентов с возрастными ухудшениями памяти. Также фосфатидилсерин снижает уровень кортизола – основного гормона старения.
Ацетил-L-карнитин – натуральное вещество, повышающее производительность митохондрий – источников энергии внутри клеток. Также защищает мозг от старения, замедляя воспалительные процессы в тканях мозга.
Гинкго билоба на протяжении тысячелетий используется в традиционной китайской медицине в качестве одного из основных компонентов. Экстракт этого растения усиливает мозговое кровообращение. Результаты многочисленных исследований указывают на его способность замедлять потерю кратковременной памяти у пожилых людей. В Европе гинкго билоба считается рецептурным лекарственным препаратом, и рецепты на него выписываются чаще, чем на любое другое лекарственное вещество для лечения потери памяти.
ЭПК и ДГК представляют собой основные составляющие жиров омега-3 и присутствуют в высокой концентрации в тканях мозга. Обе кислоты способствуют сохранению эластичности мембран клеток мозга. Как уже упоминалось, наш мозг на 60 % состоит из жира; если уровни эйкозапентаеновой и/или докозагексаеновой кислот падают ниже нормы, мозг заменяет полезные жиры менее «правильными», такими как омега-6, и даже опасными трансжирами. Когда это происходит, клеточные мембраны теряют свою эластичность и передача сигналов между нейронами нарушается. Множество исследований показало, что употребление добавок ЭПК/ДГК может приводить к улучшению настроения и избавлению от таких симптомов, как депрессия и тревожность.
Фосфатидилхолин, о котором мы будем говорить в главе 2, считается ключевой составляющей клеточных мембран всех наших клеток, в том числе и клеток мозга. Исследования показали, что употребление фосфатидилхолина в качестве пищевой добавки может способствовать улучшению памяти и обучаемости у людей, не страдающих психическими расстройствами.
S-аденозилметионин – натуральное производное аминокислоты, которая в норме вырабатывается человеческим организмом и участвует в метилировании (см. главу 5). Зачастую в организме человека зрелого возраста содержание S-аденозилметионина критически низкое.
Многочисленные клинические исследования показали эффективность S-аденозилметионина у пациентов, страдающих депрессией. Положительный эффект проявляется сравнительно быстро. В отличие от других лекарственных препаратов для лечения депрессии пациенту не требуется поддерживать некоторый необходимый уровень S-аденозилметионина в крови, поэтому его можно считать эффективным, натуральным и быстродействующим средством для лечения легких депрессий. Исследования с участием людей показали эффективность S-аденозилметионина для улучшения функции печени и при облегчении состояния у больных остеоартритом.

Натуральные пищевые добавки для здоровья мозга

Рэй-и-Терри2034: «Сегодня с помощью нанороботов в мозге мы написали бы эту книгу за несколько дней».
Читатель: «Можете объяснить еще раз?»
Терри2034: «В наших кровотоках циркулируют миллионы роботов размером с клетку крови. Они заботятся о нашем здоровье изнутри, уничтожая патогенные микроорганизмы, восстанавливая клетки, выводя токсины и продукты распада и устраняя повреждения в ДНК. Помимо этого, по капиллярам они путешествуют в наш мозг, в основном доставляя туда управляемые нейроимплантаты атравматичным способом, то есть без операций. В нашем мозге они напрямую взаимодействуют с биологическими нейронами для увеличения объема памяти и расширения доступа к знаниям».
Читатель: «Сейчас это звучит весьма фантастично».
Рэй2034: «Ну да, мы говорим с вами из 2034 года».
Читатель: «Но это всего лишь через четверть столетия».
Рэй2034: «Благодаря тому что мощность информационных технологий за год увеличивается более чем вдвое, сегодня компьютерные технологии в миллионы раз эффективнее, чем 20 лет назад, а уже тогда их возможности впечатляли. К тому же компьютеры уменьшились в размерах в 10 000 раз».
Читатель: «Но мы все равно не можем делать чего-либо подобного сегодня, несмотря на то что у нас в миллион раз более мощная техника…»
Рэй2034: «Вообще-то это не так. В ваше время вы тоже могли бы иметь компьютер, встроенный в мозг».
Читатель: «Правда?»
Терри2034: «Ну, если у вас болезнь Паркинсона, то можете. Конечно, 20 лет назад такой компьютер был больше клетки крови – примерно с горошину. Но он действительно заменял собой уничтоженный болезнью участок мозга и взаимодействовал с нейронами соседних участков, а именно вентрального заднего ядра и субталамического ядра, совсем как настоящий. Помимо этого, в такой компьютер можно было загрузить новое ПО извне».
Читатель: «Это был какой-то эксперимент?»
Терри2034: «Нет, такая терапия была одобрена Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA). И уже тогда создавались другие нейроимплантаты, включая ретинальные. Ретинальная микросхема (чип) позволяет мозгу пациента, перенесшего инсульт, напрямую управлять компьютером этого пациента. В числе прочих также был создан искусственный гиппокамп, стимулировавший кратковременную память. Сегодня у нас намного более мощные устройства размером с клетку крови. Представь, что за последние 25 лет производительность устройств возросла в 30 миллионов раз, а их размеры уменьшились в 100 000 раз».
Читатель: «И все же я с трудом могу вообразить, что можно создать нечто размером с клетку крови и эта штука будет делать что-то полезное».
Терри2034: «Вообще-то в ваше время уже существовало первое поколение устройств размером с клетку крови. Один ученый лечил сахарный диабет I типа у крыс с помощью устройства такого размера. Это был прекрасный пример использования нанотехнологий еще в первом десятилетии этого века. Инсулин высвобождался через семинанометровые поры устройства в автоматическом режиме и блокировал антитела. В Массачусетском технологическом институте (MIT) было создано устройство размером с клетку крови, способное находить и уничтожать раковые клетки. Так что, если вы примените закон ускорения отдачи вложений к тому, что было возможно 25 лет назад, то сегодня, в 2034 году, не удивитесь присутствию в наших кровотоках миллионов устройств размером с клетку крови, позволяющих улучшать наши физические и умственные способности».
Читатель: «Окей, так что вы можете делать с помощью этих нанороботов в мозге?»
Рэй2034: «Начнем с того, что они обеспечивают поиск прямо в мозге. Нанороботы слушают наши мысли, и если замечают, что у нас что-то не получается, предоставляют нужную информацию, чтобы этот творческий процесс не прерывался».
Читатель: «Я могу купить такую штуку. И то, что я могу получить доступ ко всем человеческим знаниям, нажав пару кнопок на устройстве, которое помещается в кармане моей рубашки, уже довольно-таки удивительно».
Рэй2034: «Сегодня мы можем общаться друг с другом напрямую, “мозг в мозг”, это стало возможным благодаря внедрению нанороботов в интернет».
Читатель: «Догадываюсь, что никто особенно не удивляется телепатии в 2034-м?»
Рэй2034: «Это правда. Наноробототы способны создавать для нас виртуальную реальность с полным погружением».
Читатель: «Как это работает?»
Рэй2034: «Если нам хочется попасть в виртуальную реальность, нанороботы блокируют поступление реальных сигналов от наших органов чувств и заменяют их теми сигналами, которые мы могли бы получать, если бы действительно находились в желаемой виртуальной среде. И тогда мозг начинает ощущать, что мы и правда находимся в этой виртуальной среде.
Терри2034: «Если мне хочется пошевелить рукой, то двигается моя виртуальная рука, таким образом я могу совершать действия в виртуальной среде. Виртуальная среда выглядит так же впечатляюще, как компьютерные игры в твоем времени. Иногда окружающая среда напоминает земные пейзажи, например красивый пляж. В других случаях – фантастические места, в которых законы физики не работают. Можно пойти туда в одиночку или встретиться там с другими людьми. Там можно общаться с помощью всех органов чувств».
Читатель: «А выглядите вы так же, как в реальности?»
Рэй2034: «Мы даже можем изменить себя. Нет необходимости все время быть одним и тем же человеком».
Читатель: «То есть вы забываете о том, что реально существуете?»
Рэй2034: «Иногда. Но почти все время мы живем в дополненной реальности, представляющей собой смесь настоящей реальности с виртуальной. Маленькие всплывающие подсказки поясняют, что происходит в реальном мире. Сложно понять, где кончается настоящая реальность и начинается виртуальная, настолько тесно они взаимодействуют».
Читатель: «Что-нибудь еще?»
Терри2034: «Благодаря нанороботам улучшаются умственные способности, память, логическое мышление и восприятие образов. Они действительно расширяют наш мозг».
Читатель: «Ну, сейчас, в 2009-м, и у меня есть такой расширитель. Как я уже говорил, компьютер в кармане повышает уровень моего интеллекта».
Рэй2034: «Это точно. Расширение интеллекта с помощью технических средств – старая идея».

«Уснуть! И видеть сны, быть может?»

Шекспировские строки иллюстрируют то, что сон и способность видеть сны – одно из бесценных удовольствий в жизни человека. Все мы ценим хороший ночной отдых, но исследование показывает, что каждый третий страдает от недосыпания. Проблему недосыпания пытаются решить с помощью большого количества кофеина по утрам, и благодаря этой привычке сегодня мы имеем дело с поколением нервных, но по-прежнему усталых людей.
Как оказывается, многие другие функции сна имеют большое значение для нашего здоровья. Мозг потребляет 20 % всей глюкозы, содержащейся в теле, и во сне поглощение им глюкозы усиливается. Мозг младенца способен поглощать до 50 % глюкозы, и это может объяснить, почему они так много спят. Во сне повышается уровень лептина – гормона, отвечающего за снижение аппетита. Сегодня многие испытывают недостаток сна, что может помочь объяснить существенный рост числа людей с избыточном весом. Сон улучшает память, а также способность усваивать и запоминать новый материал. Недостаток сна неблагоприятно сказывается на настроении и приводит к снижению активности. Нам кажется, что для поддержания здоровья и благополучия полноценный сон так же важен, как и правильно подобранные питание и физическая нагрузка.
Важнейшая часть сна, для которой характерны быстрые движения глаз (фаза быстрого сна), занимает около четверти всего времени, проводимого человеком в этом состоянии. Большинство своих снов человек видит и запоминает именно в фазе быстрого сна. Частые движения глаз указывают, что вы как будто заняты повседневными делами, в то же время тело ниже шеи остается неподвижным.
Последние технические достижения в области сканирования мозга помогают лучше понять, почему сон так важен. На снимках можно увидеть, как живой мозг реорганизует себя во время сна и обрабатывает информацию, полученную за день. Журнал Science опубликовал результаты исследований работы мозга во время сна, в частности в его быстрой фазе, проведенных с помощью технологии сканирования ПЭТ (позитронная эмиссионная томография). Оказалось, что во сне многие участки мозга так же активны, как и во время бодрствования, а для некоторых характерна повышенная активность. Наш мозг продолжает обработку зрительных образов, хотя очевидно, что их источником глаза быть не могут. Участки мозга, обрабатывающие новую зрительную информацию, включая участки лобной доли, комбинирующие обработанную информацию от глаз с информацией от других органов чувств, остаются неактивными. А участки нашего мозга, отвечающие за создание новых воспоминаний и осмысление эмоций, во сне становятся более активными, чем во время бодрствования. Повышенная активность в фазе быстрого сна характерна как для миндалевидного тела (участка мозга, отвечающего за сильные эмоции, такие как страх), так и для других участков мозга, ответственных за объединение эмоциональных воспоминаний. Психиатр Дж. Аллан Хобсон из Гарвардской медицинской школы, проводивший исследование мозга с использованием технологии ПЭТ, заявил, что «результаты, полученные с помощью ПЭТ, согласуются с идеей Фрейда о том, что сны имеют значение».

Компьютерная симуляция среза коры головного мозга

Исследование, проведенное в Гарвардской медицинской школе, продемонстрировало, что сон помогает нам в оценке новой информации и обработке нашего опыта посредством процесса, который называется консолидацией памяти. В ходе экспериментов выяснилось, что люди, получившие возможность полноценно выспаться после обучения новой задаче, показывали лучшие результаты во время тестов на ее выполнение, чем те, кто плохо спал. Сегодня с помощью технологии сканирования мозга мы действительно можем увидеть, как процесс создания воспоминаний и представлений из информации, собранной в течение дня, сопровождается формированием новых связей в мозге.

Снимок мозга с высоким разрешением

В целом признание столь важной роли сна потребует дальнейшего развития технологий обратного проектирования мозга, но уже сейчас крепнет единодушное мнение о том, что сон – не хаотичный процесс возбуждения нейронов и что он жизненно необходим для нашего умственного и даже физического здоровья.
Время от времени все мы недосыпаем по разным причинам, от расстройства желудочно-кишечного тракта и до ежедневных забот, но если вы систематически недосыпаете, это повод для серьезного беспокойства. По данным Гарвардской медицинской школы, хронический недостаток полноценного ночного сна приводит к разнообразным негативным последствиям. Недосыпание может привести к увеличению массы тела за счет изменения уровня лептина, отвечающего за аппетит и способность эффективно утилизировать углеводы. Недостаток сна также ассоциируется с гипертензией и повышенным уровнем гормонов стресса, что увеличивает риск возникновения болезней сердца. Результатом недосыпания может стать угнетение иммунитета, что может увеличивать риск раковых и других заболеваний. Также недостаток сна может увеличивать риск попасть в аварию: неполноценный сон может стать причиной плохого настроения и снижения способности к концентрации.
Опыт подсказывает, что если мы хорошо спим ночью (а так оно и есть в большинстве случаев), жизнь представляется в ярких красках, мы полны энергии и оптимизма для решения ежедневных задач. И наоборот, стоит только не выспаться, и даже мелкие проблемы могут приводить в затруднение и портить настроение.
Наша первая рекомендация относительно сна – осознать его важность и первостепенное значение. Работать всю ночь, чтобы успеть сдать проект, – заведомо саморазрушительное занятие. Соблюдение рекомендаций этой книги поможет вам установить глубокую связь с телом и понять свои потребности: в результате вы сами сможете определить, сколько нужно спать. Несмотря на то что у каждого человека своя потребность в ночном отдыхе, большинству людей требуется спать как минимум семь-восемь часов.
Представляем нашу семишаговую программу по организации оптимального ночного сна.
1. Питайтесь правильно. При соблюдении рекомендаций общее самочувствие улучшится, пищеварение придет в норму, и вы будете спать лучше.
2. Помните, что физические упражнения благоприятно влияют на естественный цикл сна. Если вы испытываете сложности со сном, увеличьте аэробную нагрузку, но помните, что не стоит заниматься физическими упражнениями непосредственно перед сном. Аэробная нагрузка высвобождает эндорфины – природные химические соединения, снижающие уровень стресса.
3. Следуйте нашим рекомендациям по уменьшению стресса, которые представлены в главе 9.
4. Выработайте и практикуйте культуру отхода ко сну. Это значит, что поздно вечером необходимо снизить свою активность и заняться чем-то расслабляющим, например почитать. Решение сложной задачи или прослушивание возбуждающей музыки не лучший способ завершить свой день. Наиболее подходящим будет какое-нибудь рутинное занятие.
5. Если у вас проблемы со сном, сократите потребление кофеина или совсем откажитесь от него. Не пейте кофе днем или вечером.
6. Узнайте, не страдаете ли вы апноэ во сне. Это распространенное состояние, при котором человек во сне временно перестает дышать. Это одна из самых частых причин плохого сна. Ночные эпизоды апноэ (буквально «без воздуха») увеличивают риск повышения кровяного давления и сердечных заболеваний. Во время приступа апноэ во сне человек может задыхаться, хотя зачастую оно протекает бессимптомно. У людей с умеренной или тяжелой формой апноэ сна частота приступов варьируется от нескольких десятков до сотен за ночь. Этим заболеванием страдают многие из тех, кто часто храпит. Обнаружить апноэ помогут в центре здорового сна.
Помимо клиники апноэ можно выявить в домашних условиях с помощью электронного датчика, который надевается на палец для измерения уровня кислорода в крови. Избыточная масса тела способствует появлению апноэ сна – вот почему одним из решений проблемы может стать нормализация веса. Один из распространенных методов лечения апноэ сна – СИПАП-терапия[5]. В ходе лечения пациент надевает маску, соединенную с устройством, которое поддерживает положительное давление в дыхательных путях. В результате количество эпизодов апноэ сокращается. Правда, СИПАП-устройства из-за своих размеров действительно доставляют неудобства, но некоторые люди, страдающие тяжелыми формами апноэ сна, готовы терпеть эти неудобства ради полноценного отдыха. Другая методика лечения предполагает использование внутриротового устройства (ВУ), которое крепится к зубам пациента. ВУ надевается на ночь и удерживает нижнюю челюсть пациента в выдвинутом вперед положении, что предотвращает приступы апноэ. Мы рекомендуем рассмотреть возможность использования ВУ, прежде чем обращаться к СИПАП-терапии, поскольку ВУ гораздо более удобны и на многих оказывают такой же лечебный эффект. Если вы страдаете умеренной формой апноэ, старайтесь исключить сон на спине, поскольку в этом положении нарушение дыхания проявляется гораздо чаще. Можете также пришить теннисный мяч к спинке своей пижамы, чтобы исключить возможность перевернуться во сне на спину.
7. Рассмотрите возможность приема натуральных пищевых добавок, способствующих хорошему ночному сну (авторы книги принимают некоторые из них):
L-тианин – вещество в составе чая, способствующее расслаблению.
Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) – нейромедиатор и мягкое натуральное успокоительное. Мы рекомендуем принимать ГАМК по 500–1000 мг перед сном.
Мелатонин – естественный гормон, контролирующий биологические часы человеческого тела. В норме уровень мелатонина в организме человека значительно повышается, когда приходит время ложиться спать. А это, в свою очередь, запускает ряд других гормональных изменений, призванных подготовить тело ко сну. С возрастом уровень мелатонина в организме снижается, что становится одной из причин учащения проблемы с засыпанием и непрерывностью сна. Принимать мелатонин следует, только когда подошло время ночного сна, и совсем не рекомендуется во время ночных пробуждений: это вызовет нарушение в работе ваших биологических часов. Если вы испытываете трудности с засыпанием, советуем принимать мелатонин в сублингвальной форме (подъязычные таблетки), тогда он будет напрямую попадать в кровоток. Если есть проблемы с непрерывностью сна, лучше принимать обычные препараты или средства пролонгированного действия. Обычно необходимый эффект достигается при приеме 0,2–10 мг. Также выпускаются подъязычные таблетки с дозировкой 2,5–3 мг. Обычно ожидаемый эффект наступает при сублингвальном приеме 1 мг мелатонина. На следующий день после приема большей дозы многие отмечают вялость. Также мелатонин полезен для перевода биологических часов при смене часовых поясов: в этом случае принимайте препарат, когда в новом часовом поясе пришло время ночного сна.

Терри2023: «Исследователи сна разработали методы, позволяющие людям спать намного меньше обычного».
Читатель: «Но я люблю поспать, мне нравится видеть сны: когда еще получится полетать в облаках или станцевать со слонами?»
Рэй2023: «Сегодня у нас есть виртуальная реальность – мы можем делать то, о чем ты говоришь, наяву, хотя большинство людей практически всегда спят, как обычно. Конечно, полноценный ночной сон и сновидения могут быть приятными и способствовать отдыху».
Терри2034: «Но сон не обязателен. Пока многие все еще выбирают нормальный сон, но у нас уже есть устройства и препараты, которые дают те же положительные эффекты, и чтобы ими воспользоваться, необязательно ложиться спать. Но, как и большинство людей, я замечаю, что после полноценного ночного сна чувствую себя лучше, чем когда пользуюсь этими новыми разработками».
Рэй: «Согласен. Я замечаю, что если хорошо высплюсь, то работаю намного более продуктивно».
Читатель: «Мне это знакомо, но иногда было бы здорово проводить в постели не семь-восемь часов, а меньше, например когда нужно в срок успеть выполнить важную работу».
Терри: «Рэй, почему бы тебе не рассказать читателям о методике решения задач во сне – твоей технике осознанного сновидения?»
Рэй: «Несколько десятилетий я разрабатывал собственный метод решения задач и научился хитрым приемам, которые делают его еще эффективнее.
Для начала, перед тем как лечь в постель, я ставлю перед собой задачу. Это может быть все, что угодно: затруднение с одним из моих изобретений, задача по математике, вопрос бизнес-стратегии и даже проблема межличностных отношений.
Несколько минут я обдумываю эту задачу, но не позволяю себе решать ее. Это лишь прервало бы творческий процесс, начинающийся в этот момент. Я действительно стараюсь думать о задаче. Что я об этом знаю? В какой форме могло бы появиться решение? И после этого я засыпаю. Такие действия подготавливают мое подсознание к работе над задачей».
Терри: «Зигмунд Фрейд установил, что во сне механизмы сдерживания подсознательного ослабляются и мы можем видеть сны о том, что противоречит общественным и культурным устоям и даже сексуальной морали. Мы можем видеть сны о странных вещах, о которых не позволяем себе думать в дневное время. И это по меньшей мере одна из причин, почему сны такие странные».
Рэй: «Помимо этого, творчески мыслить мешают профессиональные шоры, многие из которых мы приобретаем за время профессионального обучения, например ментальные установки типа “этим способом ты не сможешь решить задачу обработки сигналов” или “лингвистика не предполагает использования этих правил”. Подобные ментальные ограничения также ослабляются во сне, а значит, я грежу о новых способах решения задач, не будучи связанным этими дневными путами».
Терри: «Есть еще одна часть нашего мозга, которая неактивна, когда мы спим. Она отвечает за мыслительную способность к определению рациональности идей. В том числе и поэтому во сне происходят странные и фантастические вещи. Нас не удивляет, что слоны могут проходить сквозь стены. Во сне мы просто говорим самим себе: “Слон прошел сквозь стену – подумаешь”. Действительно, часто, проснувшись ночью, я обнаруживаю, что видел странные, невообразимые сны о той задаче, которую взялся решать».
Рэй: «Утром вас ждет пограничное состояние – на полпути между сном и бодрствованием, которое часто называют осознанным сновидением. В этом состоянии я продолжаю испытывать те же чувства и видеть те же образы, что и во сне, но мое рациональное мышление уже работает. Например, я осознаю, что лежу на кровати. И я мог бы сформулировать рациональную мысль о том, что у меня много дел, а значит, пора вставать. Но это было бы ошибкой. Вместо этого я всякий раз остаюсь в постели и продолжаю пребывать в состоянии осознанного сновидения, потому что это и есть ключ к моей методике творческого решения задач. Кстати она не работает, если вы просыпаетесь по будильнику».
Читатель: «Похоже, вы смогли взять лучшее от сна и яви».
Рэй: «Точно. В таком состоянии у меня по-прежнему есть доступ к идеям из тех снов, которые относятся к поставленной задаче. В то же время я в достаточной мере осознаю и рационально оцениваю новые идеи, пришедшие в голову ночью. Я могу определить, какие из них заслуживают внимания. После 20 минут осознанного сновидения я непременно прихожу к новому, отчетливому видению вопроса.
Эта методика помогала мне делать открытия (и весь последующий день я проводил за написанием патентной заявки), организовывать материал для книги (такой, как эта) и находить идеи, полезные для решения различных задач. Если необходимо принять важное решение, я всегда полагаюсь на осознанное сновидение, так я могу быть вполне уверен в надежности решения.
Главное в этом деле – дать своему разуму волю, не делать выводов и не беспокоиться о том, достаточно ли хорошо работает методика. И это противоречит тем правилам, к которым привык дисциплинированный ум. Обдумайте свою задачу, а когда будете засыпать, позвольте океану мыслей затопить ваш разум. Утром снова отпустите его в свободное плавание, чтобы проанализировать странные идеи, возникшие во сне. Для меня этот метод бесценен. Благодаря ему я могу использовать творческие возможности своих снов, данные мне природой».
Читатель: «Значит, теперь трудоголики могут работать даже во сне. Не уверен, что моя половинка это оценит».
Рэй: «На самом деле можно относиться к этому так, будто ваши сны делают работу за вас».

Сила мысли

Когда Рэю было семь лет, он занялся чтением серии книг о Томе Свифте младшем. Сюжеты этих книг однотипны: Том и его друзья попадают в захватывающий переплет (чаще всего спасая человечество от смертельной опасности). Том уединялся в своей лаборатории (в подвале его дома) и возвращался со спасительной идеей – обычно изобретением. Помимо прочего, эти книги вдохновили Рэя стать изобретателем. И Рэй, и Терри привержены главному принципу детских книг: неважно, с какими трудностями мы сталкиваемся; всегда найдется идея, помогающая их преодолеть. Так что не стоит отчаиваться, если жизнь испытывает вас на прочность. Уединитесь в своем подвале с верой в то, что решение существует, и сможете его отыскать и применить на практике. Мы оба это делали, преодолевая проблемы со здоровьем, последнюю из которых спровоцировал «средний возраст» и сопутствующие ему трудности.
Часто спасительная идея состоит из нескольких, которые по отдельности не дали бы результата. Мы можем снизить свой риск сердечных заболеваний на целых 95 %, но для этого недостаточно одной пищевой добавки или простого соблюдения диеты. Сегодня болезни сердца – главная причина смерти людей в развитых странах. Но вы можете сократить шанс заболеть ими до минимума, если будете планомерно и жестко бороться с каждым из факторов риска. Мы расскажем, как это сделать, в главе 2.
Предлагаем вашему вниманию принцип, который уже сегодня поможет изменить жизнь: никто, кроме вас, не несет ответственности за ваше здоровье – ни врач, ни родственники, ни друзья. Вы не просто пилот – вы единственный человек на борту самолета под названием «Мое здоровье». Оказаться на верном пути помогут идеи из нашей книги. И пока вы занимаетесь работой по замедлению старения и значительному снижению рисков различных заболеваний, регулярно будете открывать для себя новые идеи, и все благодаря тому, что в этой области объем наших знаний растет в геометрической прогрессии.
Человек – единственный биологический вид, использующий мозг для расширения своих возможностей. Настанет день, когда новые технологии позволят кардинальным образом усовершенствовать мозг. Но уже сегодня вы можете использовать собственные умственные способности, чтобы изменить свою жизнь к лучшему.

Материал взят из книги "Transcend. Девять шагов на пути к вечной жизни" Авторы: Рэй Курцвейл, Тэрри Гроссман

Купить полную версию книги можно здесь: www.ozon.ru

Режим сна и отдыха - А.Москалев из книги "120 лет тоько начало. Как победить старение

Трудно поспорить с тем, что ритм жизни постоянно ускоряется. Призыв к жизни в режиме 24/7 — постоянно быть доступным и откликаться на деловые и личные запросы в любое время дня и ночи — звучит в рекламе всевозможных гаджетов, с экранов телевизоров, множится на страницах различных сайтов, пропагандируется знакомыми и работодателями, связывающими способность непрерывно бодрствовать с образом успешного человека. Широко распространена практика недосыпать в будни, заменяя сон несколькими чашками кофе, энергетиками или даже приемом ноотропов, и высыпаться в выходные, в том числе и днем. Совы и жаворонки ведут непримиримый спор о том, чей режим более правильный и лучше вписывается в нашу повседневную реальность. Мы весьма небрежно распоряжаемся своим графиком, считая такую небрежность проявлением свободы. Действительно, пластичный график удобнее, он требует меньше дисциплины, а инфраструктура большинства городов, с их ночными кафе, кинотеатрами, супермаркетами, позволяет нам вести такой образ жизни. Но полезен ли он? Как он сказывается на здоровье и долголетии? В этом разделе мы познакомим читателя с тем, что на сегодняшний день известно науке на этот счет.

Эволюция жизни на Земле неразрывно связана с природными циклами дня и ночи. Каждое время суток миллионы лет привносило с собой определенные условия — тепло, холод, пищу, возможность встретить полового партнера или хищника. Чтобы предсказывать эти условия и быть готовым выживать при смене времени суток, каждый организм имеет встроенные биологические часы, синхронизируемые светом.

Жизнь основана на циклических явлениях. Примером таких циклических процессов являются жизненный цикл РНК и белков (от синтеза до распада), деление клеток, прохождение импульсов по рефлекторной дуге в нервной системе, ритмичные изменения уровней гормонов в крови и температуры тела, акты дыхания и сердечных сокращений, половые циклы, смена поколений организмов. Одни биологические циклы сопряжены с другими, как цепляющиеся друг за друга зубчики в часовом механизме. Циклические процессы на одном из уровней биосистемы определяют процессы на каждом последующем уровне. Отсюда со всей очевидностью следует, что биологические часы должны идти согласованно, образуя иерархическую систему: часы отдельных клеток управляются часами конкретного органа, часы всех органов настраиваются по часам центральной нервной системы (в головном мозге), где находятся главные часы организма. Это, однако, не означает, что у всех клеток, тканей и органов единый суточный ритм. Биологические часы относительно независимы — во многих клетках есть «встроенный» механизм, который отмеряет моменты времени. Такие органы и ткани, как костный мозг, сердце, печень, почки, имеют свои «внутренние часы» и могут заметно выбиваться из 24-часового суточного ритма.

Адаптацию человека к смене дня и ночи обеспечивает циркадианная система — комплекс физиологических и поведенческих изменений в организме, соответствующих 24-часовому околосуточному ритму. Ежедневно бодрствование сменяется сном, физиологическая активность — относительным покоем. Работа этой системы обеспечивается комплексом внутриклеточных белков, взаимодействие между которыми, периодический синтез и распад позволяют клетке «отсчитывать» время. Биологические околосуточные часы — внутренний механизм, который координирует изменение активности генов, физиологические функции и поведение. Их работа тесно связана с внешними условиями. Ради максимальной адаптации организм подстраивает ход «центральных» и внутриклеточных часов соразмерно с процессами в окружающей среде — именно это позволяет нам проводить ночи за работой или в социальных сетях. Но это имеет свою цену.

Основных причин нарушения здоровья в связи с циркадианной системой две: это поломка и старение самой циркадианной системы и десинхроноз — рассинхронизация природного биологического ритма под влиянием неправильного образа жизни индивидуума. Рассмотрим их подробнее.

Внутриклеточные биологические часы контролируются слаженной активностью некоторых генов. Как оказалось, искусственное выключение таких генов ускоряет старение, а их способность поддерживать свою активность на нормальном уровне снижается с возрастом у дрозофил, рыб, грызунов и приматов. Околосуточные ритмы нарушаются с возрастом и на организменном уровне, о чем свидетельствует возрастное затухание суточных колебаний уровня мелатонина (гормона, отвечающего за качество и глубину сна) и других гормонов, и старческое нарушение ночного сна у дрозофил, млекопитающих и человека. По-видимому, старение циркадианной системы консервативно в эволюции.

По данным В. Н. Анисимова и соавторов, хроническое нарушение светового режима у мышей и крыс повышает их смертность и частоту возникновения рака.

У человека десинхроноз может служить причиной бессонницы, депрессии, сердечно-сосудистых расстройств.

Предполагают, что высокая частота суицида в Скандинавии связана с тем, что в этом регионе значительную часть года день укорочен.

Исследования, проведенные на мышах, показали, что изменение времени кормления способно привести к сдвигу биологических часов. Это еще один из возможных механизмов, связывающих диету и продолжительность жизни. Таким образом, правильное функционирование биологических часов предотвращает ускоренное старение, а нарушение их функции с возрастом — одна из причин старения организма в целом.

Нарушение ритмов у человека создает предрасположенность к системному хроническому воспалению, раку, сердечно-сосудистым заболеваниям, метаболическому синдрому (ожирению и диабету), нейродегенеративным и когнитивным расстройствам, нарушениям сна.

Каким образом нарушение регуляции околосуточной ритмики приводит к ускорению старения? Дело в том, что околосуточный ритм является компонентом системы, регулирующей способность организма поддерживать постоянство внутренней среды и адаптироваться к изменениям окружающей среды. Нарушение этих процессов является основным атрибутом старения (рис. 21).

Рис. 21. Нарушение циркадных ритмов и старение

Есть не только суточные, но и более длительные — сезонные и годичные — ритмы роста, размножения, запасания жира, миграций и т. д. Внешними факторами, регулирующими эти ритмы, являются суточные и годовые колебания интенсивности света, фаз луны, приливов и отливов, температуры, уровня шумов и др. Ритмами глобального свойства являются рост и половое созревание организмов, а также смена поколений, видов, биоценозов и биосфер. Применительно к старению наибольший интерес, на наш взгляд, представляют околосуточные и годичные ритмы, а также ритмы созревания.

Наиболее точно воспроизводимым внешним сигналом времени является периодичность освещения, поэтому в природных условиях именно световой режим, соотношение длительности дня и ночи является важнейшим синхронизатором суточных и годовых ритмов жизнедеятельности. Это так называемые фотопериодические реакции, которые обнаружены в той или иной форме практически у всех видов животных, а также у человека. У человека рецепторы, находящиеся в сетчатке глаза, реагируют на свет и посылают сигнал в особый нервный центр (супрахиазматическое ядро), расположенный в головном мозге над перекрестом зрительных нервов. Сигнал распространяется в различные структуры головного мозга, что приводит к выработке нейрогормонов, регулирующих околосуточную активность организма. С их помощью сигнал передается периферическим эндокринным железам, например, при пробуждении надпочечники выделяют гормоны стресса адреналин и глюкокортикоиды. В результате активности этого центра многим гормонам свойствен суточный ритм секреции, то есть пики и спады выброса гормона в кровь. Интересно, что его экспериментальная стимуляция у животных приводила к быстрой потере размеров и функции тимуса, одного из ключевых органов иммунной системы, и увеличению массы надпочечников (органа, производящего стресс-гормоны адреналин и глюкокортикоиды). Подобные изменения наблюдаются и при «естественном» старении.

Сигнал, поступающий в эпифиз (шишковидную железу), вызывает синтез и выделение в кровоток «гормона бодрости» серотонина, который является производным незаменимой аминокислоты триптофана. В темноте серотонин перерабатывается в способствующий сну нейрогормон мелатонин. Этот гормон — эволюционно очень древнее соединение, он выявлен у многих организмов, включая одноклеточных, растения и беспозвоночных. Секреция мелатонина подчинена суточному ритму и зависит от освещенности — избыток света снижает его образование, а уменьшение освещенности увеличивает синтез и секрецию гормона. У человека на ночные часы приходится две трети суточной продукции мелатонина. С возрастом эпифиз претерпевает обратное развитие, и выработка мелатонина снижается.

С точки зрения жизненного цикла это имеет функциональное значение. Мелатонин снижает чувствительность клеток передней доли гипофиза к факторам, стимулирующим работу половых желез, и может подавлять их секрецию. По-видимому, благодаря этому высокая концентрация мелатонина в детстве замедляет половое созревание, а резкий ее спад, напротив, запускает этот процесс. Действительно, в период полового созревания пиковая ночная концентрация мелатонина резко снижается. Дальнейшее снижение со временем приводит к сбою околосуточных ритмов и нарушению сна у пожилых людей. Мелатонин задает не только околосуточную, но и сезонную ритмику: летом его вырабатывается значительно меньше, чем зимой. Благодаря такой динамике мелатонина увеличение длины светового дня обусловливает наступление сезона размножения.

Кроме того, мелатонин является эффективным перехватчиком свободных радикалов, хотя его концентрация в крови человека слишком мала для выполнения этой функции. Однако, связываясь со своими рецепторами на поверхности клетки и в ее ядре, мелатонин запускает активацию генов собственной антирадикальной защиты клетки, например производства супероксиддисмутазы.

На этом его полезные свойства не заканчиваются, он является противоопухолевым и иммуностимулирующим агентом, предотвращает переход клетки в апоптоз. Введение мелатонина лабораторным животным в некоторых экспериментах значительно продлевало жизнь и замедляло скорость появления признаков старения.

Околосуточный ритм связан со сменой бодрствования и сна. Из экспериментов на дрозофилах и мышах известно, что содержание в условиях полного затемнения способно продлевать жизнь, по сравнению с жизнью на постоянном свету. Летучие мыши, ежегодно впадающие в длительную спячку, живут значительно дольше, чем аналогичные по массе тела мышевидные грызуны. Наконец, мутации в генах внутриклеточных «биологических часов» и снижение уровня «гормона сна» мелатонина ускоряют старение.

Выдвинуто несколько предположений, объясняющих влияния светового режима на долголетие: интенсивность метаболизма и «плата» за размножение как негативный эффект светового дня, активизация регенерации и стресс-ответа в качестве позитивных эффектов ночи.

Во время бодрствования интенсивность метаболизма намного выше, чем во время сна. Первое предположение основано на том, что интенсификация метаболизма сопряжена с увеличением вероятности образования вредных побочных продуктов, таких, как активные формы кислорода, которые повреждают структуры клетки. Действительно, наши исследования показали, что дрозофилы с мутацией гена супероксиддисмутазы (помогающей клетке справиться с образовавшимися свободными радикалами) имеют более заметные различия в продолжительности жизни в темноте и на свету, чем нормальные мухи.

Второе предположение исходит из того, что плодовитость животных на свету выше, чем в темноте. Считается, что плодовитость и продолжительность жизни находятся в обратной зависимости. Более интенсивное размножение сопряжено со снижением продолжительности жизни.

Третье предположение — сон является периодом отдыха, при котором в организме происходят восстановительные процессы. Например, известно, что клетки костного мозга млекопитающих имеют собственный околосуточный ритм. Во время сна они выделяют сигнальный пептид, побуждающий кроветворные стволовые клетки покидать свои и расселяться в новые незанятые ниши, образующиеся в период бодрствования, что способствует регенерации тканей. Во время сна происходит восстановление нервных клеток, перевод следов памяти из кратковременной в долговременную. Ночью более эффективно работает иммунная система, которая стоит на пути распространения инфекции и раковых клеток.

Четвертое предположение — изменение стресс-ответа. Поддержание систем стрессоустойчивости в тонусе способствует замедлению процессов одряхления и увеличению продолжительности жизни. Сезонное уменьшение длины светового дня предшествует наступлению более холодного времени года, что для обитателей умеренного климата является сигналом подготовки к зиме. «Летние» формы бабочки монарха живут несколько недель, тогда как «зимние» — много месяцев, несмотря на то, что им приходится преодолевать огромные расстояния во время миграции, то есть поддерживать высокий уровень метаболизма. Налицо переключение из менее стрессоустойчивого состояния в более устойчивое. Это сопряжено с определенными гормональными перестройками. Наши эксперименты на дрозофилах выявили, что увеличение продолжительности жизни при содержании в темноте зависит от активности гена одного из транскрипционных факторов, участвующих в активации стресс-ответа клетки. Надо отметить, что укорочение длины светового дня, благоприятно сказывающееся на продолжительности жизни животных, у человека может приводить к развитию угнетенного психологического состояния и депрессии.

Тот факт, что сон и старение связаны между собой, доказан экспериментально. С возрастом сон становится более прерывистым. Ускоренное старение, искусственно вызванное у дрозофил, также приводит к фрагментации сна. С другой стороны, прерывистый сон в меньшей степени способствует восстановлению организма, приведению его метаболизма и стрессоустойчивости в норму.

Здоровый сон необходим для процессов регенерации. Во сне происходит регенерация печени, активнее осуществляется функция генов печени, контролирующих метаболизм жирных кислот, углеводов и детоксикацию ксенобиотиков. В скелетной мускулатуре и в сердце во сне происходит образование новых мышечных волокон.

Недостаток сна потенциально вреден для здоровья, поскольку приводит к изменению пищевого поведения, нарушению регулирования уровня глюкозы, кровяного давления, когнитивных процессов и изменению уровней некоторых гормонов. В частности, концентрация гормона стресса кортизола увеличивается, а тестостерона и инсулиноподобного фактора роста — сокращается. Нарушение ритмов сна — бодрствования вызывает ухудшение самочувствия, снижение умственной и физической работоспособности, психологические проблемы, может сопровождаться агрессивным, асоциальным поведением, а при длительном воздействии — стать причиной ускоренного старения и повышения риска развития возрастных заболеваний.

Нарушение ритма сна — бодрствования человека обусловливается целым рядом внешних факторов, в частности — сменой часовых поясов во время путешествий (джетлаг — синдром смены часовых поясов), световым «загрязнением» (искусственные источники света в темное время суток), психологическим стрессом и несоблюдением режима отдыха и питания. Расхождение между образом жизни и биологическими часами является одной из причин десинхронизации циркадианной системы, получившей название «социальный джетлаг». Социальный джетлаг, характерный для «сов», является причиной снижения работоспособности, депрессии, ожирения, а также повышения риска развития онкологических заболеваний. Согласно исследованиям В. Н. Анисимова и М. Ф. Борисенкова у жителей Севера по причине резких сезонных изменений длины светового дня наблюдается «световой десинхроноз», повышающий риск ускоренного старения.

Согласно гипотезе «циркадианной деструкции» вышеперечисленные факторы, хронически нарушающие функцию циркадианной системы, ускоряют процесс старения и повышают риск развития связанных с возрастом заболеваний. Например, снижение продолжительности сна современных жителей мегаполисов резко увеличило распространенность ожирения и диабета. У стюардесс и пилотов, регулярно совершающих трансконтинентальные перелеты, а также у лиц, длительное время работавших на производствах со сменным режимом труда, повышается риск развития опухолей.

Как же организовывать свой график, чтобы замедлить старение? Вот несколько простых рекомендаций.

Во-первых, следует помнить, что естественный пик мелатонина приходится приблизительно на час ночи. Соответственно, следует ложиться спать около одиннадцати часов вечера, и уж точно до полуночи. Сменных графиков следует по мере возможности избегать, как и внезапных ночных авралов или поздних, особенно регулярных, посиделок с друзьями.

Запомните, что кофе, энергетики и другие стимуляторы не являются заменой сну!

Во-вторых, спать следует в полной темноте. Если вы, дорогой читатель, проживаете в регионе, где бывают белые ночи, а то и полярные дни, или в мегаполисе, где поддерживается высокий уровень освещенности ночью, ради сохранения здоровья и молодости мы советуем вам установить на окна в спальне плотные рулонные шторы, не пропускающие свет. При этом имейте в виду, что недостаток света днем может действовать на психику подавляюще, по мере необходимости используйте лампы с достаточно высокой светимостью.

В-третьих, запомните, что циркадианный ритм включает в себя не только смену сна и бодрствования, но и режим питания. Постарайтесь придерживаться единообразного графика приема пищи. Обязательно завтракайте, не откладывайте обед, старайтесь поужинать за 3–4 часа до отхода ко сну. Это не так уж трудно организовать — а наградой станет снижение риска ожирения и других проблем с обменом веществ.

Напомним, что с возрастом работа циркадианной системы постепенно сглаживается, и одну из ролей в этом процессе играет нехватка мелатонина. Если вам за 50 и вы испытываете хронические проблемы со сном без видимых причин, узнайте у врача, не надо ли вам принимать мелатонин или другие лекарственные средства, стимулирующие его выработку организмом.