|
Что космопутешествия рассказывают нам о сне
|
|
|
|
На Земле большинству из нас редко приходится задумываться о сигналах, которые помогают нашим внутренним часам работать синхронно. Восходит солнце, меняется световой день, наступает темнота, а затем снова приходит утро.
|
|
|
|
Наш организм эволюционировал вместе с этим циклом продолжительностью примерно в 24 часа. Свет — один из самых мощных сигналов, которые наш организм использует для синхронизации циркадных ритмов. Но что происходит, когда солнце перестаёт служить надёжным ориентиром?
|
|
|
|
Космический корабль совершает оборот вокруг Земли примерно за 90 минут, поэтому астронавты наблюдают около 16 восходов и закатов за 24 часа. Они не могут ложиться спать каждый раз, когда солнце скрывается за горизонтом, но их организм всё равно должен знать, когда пора спать, просыпаться, есть, заниматься спортом или работать.
|
|
|
|
Таким образом, космические полёты — это не только инженерная задача. Это уникальный эксперимент в области биологии человека, который может показать, что происходит, когда исчезают внешние факторы, которые обычно регулируют наш сон.
|
|
|
|
|
|
|
Считается, что сон контролируется двумя взаимодействующими биологическими системами. Одна из них — циркадные ритмы, которые помогают мозгу определять, когда он должен спать или бодрствовать. Другая — потребность во сне, которая постепенно нарастает, когда мы бодрствуем, и ослабевает во время сна. Обычно эти системы работают вместе. Но из-за смены часовых поясов, посменной работы и космических полётов они могут не совпадать.
|
|
|
|
Астронавт может чувствовать себя измотанным после многочасового бодрствования, но всё равно не сможет уснуть, потому что его циркадная система сигнализирует о том, что сейчас день. Чувствовать усталость и быть биологически готовым ко сну — не всегда одно и то же. Это различие — один из самых важных уроков, которые космические полёты могут преподать нам в отношении сна.
|
|
|
|
Исследования в области хронобиологии и науки о сне показали, что тщательный подбор режима дня для астронавтов с учётом физических нагрузок, приёма пищи, освещения и графика работы может помочь смягчить некоторые негативные последствия недосыпа и нарушения циркадных ритмов. Кроме того, можно контролировать искусственное освещение, чтобы оно соответствовало естественным биологическим ритмам.
|
|
|
|
Но есть одна загвоздка: если дать астронавтам время на сон, это не значит, что они обязательно уснут. Традиционно астронавтам отводилось около 8,5 часов на сон в день во время космического полёта. Но исследования, проведённые в рамках различных миссий, показывают, что на самом деле они спят от 6 до 6,5 часов.
|
|
|
|
Если это происходит изо дня в день, то превращается в хроническое недосыпание. Исследования, проведённые на борту Международной космической станции, показали, что ежедневный сон продолжительностью шесть часов и меньше приводит к заметному снижению бдительности — способности замечать важную информацию и оперативно реагировать на неё. В условиях, когда пропущенный сигнал может привести к серьёзным последствиям, сон — это не просто вопрос комфорта, а часть обеспечения безопасности миссии.
|
|
|
|
Больше всего мне запомнилось, как во время миссии NASA «Артемида-II» по облёту Луны в апреле 2026 года членов экипажа каждый день будила музыка, которую выбирали сами астронавты и их семьи. Однажды утром американская астронавтка Кристина Хэммок Кох раскритиковала NASA за то, что они выключили песню Pink Pony Club группы Chappell Roan до того, как прозвучал припев.
|
|
|
|
Музыка была скорее традицией для поднятия боевого духа, а не средством синхронизации циркадных ритмов. Но астронавты также носили на запястьях датчики движения и сна в рамках исследования NASA «Артемида: изучение здоровья и готовности экипажей» до, во время и после миссии. Это позволило исследователям изучить, как менялись сон и активность астронавтов во время тренировок, полёта в дальний космос и восстановления на Земле, а также оценить их когнитивные способности, поведение и командную работу.
|
|
|
|
Такие миссии, как «Артемида-II», а также продолжающиеся исследования NASA, связанные с полётами на Марс, дают учёным уникальную возможность изучить человеческий сон. Вместо того чтобы считать сон чем-то, что происходит с нами, когда мы устаём, космические исследования показывают, насколько важен для сна правильный режим.
|
|
|
|
NASA изучает не только нарушения сна. Также тестируются способы борьбы с этим явлением. Например, с помощью повязки на голову во время четырехчасового дневного сна воспроизводится розовый шум (аудиосигнал, содержащий все частоты, которые способен воспринимать человек, но с усилением низких частот и ослаблением высоких), чтобы проверить, может ли это улучшить концентрацию внимания в последующие часы.
|
|
|
|
Предварительное исследование с участием 14 здоровых взрослых людей не выявило различий в инерции сна и бдительности между группами, слушавшими розовый шум, и контрольной группой в течение первых 40 минут после пробуждения.
|
|
|
|
На космических кораблях свет рассматривается как часть биологической системы жизнеобеспечения. Белый свет с преобладанием синего спектра может поддерживать концентрацию внимания и синхронизировать циркадные ритмы в запланированные часы бодрствования, в то время как более тусклый свет с пониженным содержанием синего может помочь подготовить мозг ко сну.
|
|
|
|
Однако это приводит к неожиданному инженерному компромиссу. Недавнее исследование, проведенное при поддержке NASA, показало, что освещение перед сном способствует выработке мелатонина, но ухудшает способность различать цвета. Таким образом, освещение, благоприятно влияющее на циркадные ритмы, может оказаться неподходящим, если астронавтам нужно различать элементы управления, оборудование или предупреждающие сигналы с цветовой кодировкой.
|
|
|
|
Кофеин может помочь астронавтам, лишенным сна, сохранять концентрацию внимания, но при этом он мешает им полноценно выспаться, что необходимо для хорошей работоспособности на следующий день.
|
|
|
|
В космосе, как и на Земле, кофеин может временно решить одну проблему, но незаметно создать другую.
|
|
|
|
Следующая проблема еще более фундаментальна: что произойдет, если люди вообще перестанут жить по земному времени? Марсианский «сол» длится примерно 24 часа 40 минут. Эти дополнительные 40 минут могут показаться мелочью, но для циркадной системы человека они представляют собой серьезную проблему с точки зрения планирования.
|
|
|
|
В конце сентября 2026 года экипаж из четырех человек, участвовавший в последнем годичном эксперименте НАСА по моделированию марсианской жизни CHAPEA, должен был перейти с 24-часового земного времени на более длинные марсианские сутки. Ожидается, что экипаж будет жить по марсианскому времени до конца миссии, которая продлится до 31 октября и будет проходить в Космическом центре имени Линдона Джонсона в Хьюстоне, штат Техас.
|
|
|
|
Сорок минут могут показаться мелочью, но если постоянно сдвигать время сна и бодрствования, то циркадной системе придется постоянно перестраиваться. Будущие исследователи Марса могут столкнуться с самой настоящей формой джетлага — не просто из-за смены часовых поясов, а из-за смены планетарных суток.
|
|
|
|
Источник
|
