Установлено, что недостаток сна может проявляться плохим поведением детей. Финские ученые доказали, что у детей, у которых продолжительность сна ограничена, повышен риск появления проблем с поведением и синдрома дефицита внимания с гиперактивностью.
Все хорошо знают, что человек проводит во сне примерно треть своей жизни. Еще большее место занимает сон в детском возрасте: новорожденный спит в среднем 18 часов в сутки, а сон ребенка в возрасте одного года составляет около 13 часов. Эта закономерность справедлива также и для всех сухопутных животных – в раннем детстве все они имеют минимальную двигательную активность и максимальную продолжительность сна. По мере взросления активность возрастает, а продолжительность сна сокращается [1].
Сон – это естественное, регулярное и необходимое состояние практически любого животного [2]. Чередование сна и бодрствования находится под влиянием циркадных ритмов и регулируется посредством гормональных и средовых факторов. Сон является восстановительным процессом для головного мозга и организма в целом, и о физиологической необходимости сна свидетельствуют, в частности, те многочисленные симптомы, которые возникают в организме подопытных животных, лишенных сна (так называемая «депривация сна») [3].
Роль сна в физиологии и патологии изучается в многочисленных лабораториях во всем мире. Предметами исследования чаще всего служат такие состояния, как бессонница, ночное апноэ, нарколепсия и другие. Кроме того, в последнее время возник особый интерес к изучению роли сна для здоровья ребенка, формирования его познавательных способностей и развития мозга [4, 5].
Цикл сон/бодрствование регулируется, с одной стороны, определенными структурами мозга, а с другой стороны, различными гормонами, продуцируемыми гипоталамусом. Установлено, что для состояния сна и бодрствования характерен различный гормональный профиль. Например, уровень мелатонина наиболее высок в ночное время, и именно мелатонин способствует засыпанию и сну [6].
Показано, что аденозин – нуклеотид, участвующий в генерации энергии для биохимических процессов – постепенно аккумулируется в головном мозге в процессе просыпания, но его количество снижается во время сна. Полагают, что аккумуляция аденозина в дневное время способствует более глубокому сну ночью [7].
В регуляции циркадных ритмов важную роль играет супрахиазматическое ядро (СХЯ) гипоталамуса. Эта структура реагирует на влияние внешнего света: под влиянием дневного света она посылает в шишковидную железу сигнал о прекращении синтеза мелатонина.
В регуляции сна принимают участие три процесса, в каждом из которых заключен гормональный, неврологический и средовой компонент:
- Гомеостатический процесс определяет степень потребности во сне и выбирает одну из фаз «сон/бодрствование».
- Циркадный процесс определяет периоды глубокого или поверхностного сна и соответствующие им фазы «high REM» (сон с быстрыми движениями глазных яблок, или активный сон) и «low REM» (сон с медленными движениями глазных яблок) [8].
- Ультрадианный процесс, то есть регуляция циклов, имеющих продолжительность более суток.
Со сном тесно связана и зависима от него функция памяти. Быстрая (REM) фаза сна связана с процессом запоминания, в отличие от фазы сна, сопровождающейся медленными волнами (non-REM). Когда лицам, участвующим в каком-либо исследовании, дают определенный материал для запоминания, то в их памяти он лучше всего закрепляется именно после ночного сна.
REM-фаза сна особенно важна для развивающегося организма. Экспериментальные исследования показали, что подавление быстрой фазы сна у подопытных животных в раннем возрасте впоследствии сказывается на проблемах поведения (склонность к агрессии), вызывает стойкие расстройства сна, приводит к снижению массы мозга и увеличивает скорость отмирания нейронов [9].
Согласно онтогенетической гипотезе происхождения REM-фазы сна, активность этой фазы в неонатальном периоде необходима для всего последующего развития центральной нервной системы [10].
В регуляции процесса засыпания и собственно сна особое значение принадлежит обмену триптофана и его производных — серотонина и мелатонина. Из аминокислоты L-триптофана в результате метаболического пути, который контролируется двумя ферментами (триптофан-гидроксилазой и аминокислотной декарбоксилазой), синтезируется серотонин. Серотонин является нейротрансмиттером и регулирует такие состояния, как аппетит, сон, сексуальность, гнев, настроение и др.
При пероральном приеме серотонин не оказывает влияния на ЦНС, поскольку не проникает через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ). В отличие от серотонина, триптофан и его активный метаболит 5-гидротриптофан, из которого и синтезируется серотонин, проникает через ГЭБ [11]. Эти вещества, присутствующие в продуктах питания, являются эффективными серотонин-эргическими агентами.
В регуляции синтеза мелатонина (N-ацетил-5-метокситриптамина), который вырабатывается шишковидной железой и синтез которого усиливается ночью, непосредственное участие принимает СХЯ. Показано, что для восстановления нормального суточного ритма необходимо воздействие яркого света в утренние часы и снижение освещенности в вечерние. У лиц с нарушением сна определяется низкий уровень мелатонина в крови в ночные часы [12].
Лечение нарушений циркадного ритма, вызванных как медицинскими (нарушение сна, слепота, психоневрологические нарушения, пожилой возраст), так и социальными факторами (сменная работа в ночное время, перелеты в другие часовые пояса) привели к разработке нового типа лекарственных препаратов, которые получили название «хронобиотики». К хронобиотикам относятся такие лекарственные средства, которые способны синхронизировать фазы сна и бодрствования и тем самым восстанавливать физиологический циркадный ритм.
Препаратом, который послужил родоначальником семейства хронобиотиков, является мелатонин [12]. Мелатонин (в дозе 5 мг за два часа до сна) оказался эффективен для более успешной адаптации людей при авиаперелетах с изменением часовых поясов. Он особенно показан для путешественников, пересекающих пять и более часовых поясов, особенно в восточном направлении, но успешно применяется и при пересечении 2-4 часовых поясов. Впоследствии были разработаны такие препараты, как рамелтеон и агомелатин, являющиеся агонистами мелатониновых рецепторов и обладающие более длительным периодом полужизни и более высокой степенью сродства к мелатониновым рецепторам, что, по мнению специалистов-сомнологов, является многообещающим в лечении нарушений циркадного ритма.
Для изучения параметров сна могут использоваться как объективные аппаратные методы обследования, так и данные анкетирования пациентов.
Основным методом в изучении параметров сна является электрофизиологическая методика, получившая название «полисомнография» (ПСГ), при которой одновременно регистрируются электроэнцефалограмма (ЭЭГ), электроокулограмма (ЭОГ), электромиограмма (ЭМГ) и ряд других физиологических показателей. ПСГ используют для диагностики разнообразных состояний, ряд из которых является жизнеугрожающими. К таковым относятся ночное апноэ и ночные нарушения ритма дыхания, нарколепсия, парасомнии, ночные судороги, депрессия с бессонницей и нарушения циркадного ритма. ПСГ является стандартным методом обследования при ночных нарушениях ритма дыхания и показана при нейромышечных расстройствах и нарушениях сна [13].
ПСГ успешно проводилась как у наземных, так и у морских млекопитающих (дельфины). У дельфинов, например (в том числе и у младенцев-дельфинов), обнаружены уникальные особенности «однополушарного сна». Для сохранения нормального дыхательного ритма во время сна реально спит только одно полушарие головного мозга, тогда как другое находится в состоянии бодрствования [14].
Вместе с тем у детей раннего возраста проведение полисомнографии является технически сложным. Поэтому в последнее время одной из распространенных методик стал метод регистрации спонтанной двигательной активности в состоянии сна с помощью прибора «Актиграф». По мнению Ancoli-Israel et al. [15], актиграфия хотя и не является столь же точным методом, как полисомнография, но, тем не менее, более достоверна по сравнению с такими субъективными методами как:
- дневник пациента (для детей – заполняемый родителями), где регистрируется продолжительность ночного сна и фиксируется, как часто ребенок просыпался в течение ночи;
- наблюдение за ребенком во сне, которое может продолжаться лишь ограниченный период времени и носит довольно субъективный характер (зависит от наблюдателя).
Продолжительность сна в детском возрасте за последние несколько десятилетий уменьшилась во многих странах: в США, например, эксперты считают, что треть детей недополучает здоровый сон.
Установлено, что недостаток сна может проявляться плохим поведением детей. Так, в недавнем исследовании финские ученые доказали, что у детей, у которых продолжительность сна ограничена, повышен риск появления проблем с поведением и синдрома дефицита внимания с гиперактивностью. Исследователи из университета Хельсинки и Национального института здоровья Финляндии оценили, каким образом недостаток сна влияет на проблемы с поведением и на появление симптомов синдрома дефицита внимания с гиперактивностью (СДВ ГА). В эксперименте приняло участие 146 девочек и 134 мальчика в возрасте 6-15 лет. Информацию о сне детей получали от родителей, а также благодаря мониторингу сна с помощью специальных устройств, одеваемых на запястье (прибор «Актиграф»). Дети, продолжительность сна которых, согласно показаниям прибора, была менее 7,7 часов, набирали более высокие баллы в психологических тестах на импульсивность и гиперактивность, а также имели более высокий общий балл на проявления СДВ ГА. На основе статистического анализа короткая продолжительность сна оказалась статистически значимым фактором, влияющим на гиперактивность и импульсивность. Однако связи между продолжительностью сна и трудностями засыпания обнаружено не было.
Основной результат исследования заключается в том, что удалось выявить, что короткая продолжительность сна связана с проблемами поведения детей и СДВ ГА. Короткий сон усиливает симптомы расстройства поведения, поэтому детям необходимо обеспечивать адекватную продолжительность сна, чтобы избежать проявления симптомов расстройства поведения.
Было показано, что проблемы со сном, имевшие место у детей первого года жизни, зачастую сохраняются у этих детей и в более старшем возрасте. В Австралии проведено обследование значительной по численности группы детей 3–4 лет (156 детей), у которых ранее, в возрасте 8–10 месяцев, выявлялись те или иные проблемы с засыпанием и сном. У 32% обследованных детей проблемы со сном оставались и в 3-4-летнем возрасте, причем примерно у половины из них, по оценке психологов, отмечалась склонность к агрессивному поведению и примерно у половины — соматические проблемы. Это свидетельствует о том, что нарушение ритма сон/бодрствование на первом году жизни примерно в трети случаев персистирует и сохраняется в старшем возрасте, оказывая влияние на поведение и самочувствие детей.
На рубеже ХХ и ХХI веков было замечено, что существует ряд различий в поведении и качестве сна у детей, находящихся на естественном или на искусственном вскармливании [16]. В связи с этим, в целях улучшения регуляции циркадного ритма сна и бодрствования, было предложено создание специализированной «Ночной формулы» [17]. Обоснованием для создания такого направления явились данные о том, что полноценный сон и рано установившийся физиологический ритм сон/бодрствование положительно влияют на развитие мозга и познавательную деятельность. Напротив, неполноценный, недостаточный сон оказывает негативное влияние на развитие мозга, особенно на ранних этапах его развития [18].
Правильный суточный ритм с регулярным чередованием сна и бодрствования устанавливается у младенца не сразу. Между 2-м и 4-м месяцами жизни у грудного ребенка происходят наиболее важные изменения в структуре сна, функциях внимания и возбудимости. Со 2-го по 6-й месяцы жизни происходит активное формирование циркадного ритма.
Среди факторов, влияющих на качество сна (его глубину и эффективность) можно выделить как средовые, так и нутритивные факторы. Что касается средовых факторов, то родители должны создать дома обстановку, способствующую формированию циркадных ритмов (светлое и оживленное место днем, темное и спокойное место ночью). Вместе с тем важное значение в настоящее время придается и нутритивным факторам, к которым, в частности, относятся триптофан, сложные углеводы и докозагексаеновая кислота (ДГК). Сочетание этих ингредиентов в составе «Ночной формулы» помогает воспроизвести физиологический ритм сна и бодрствования у детей на искусственном вскармливании.
Значение отдельных нутриентов в составе «Ночной формулы» определяется следующими факторами. Триптофан, являясь незаменимой аминокислотой, поддерживает формирование фазы засыпания. Этот процесс связан с метаболизмом трех соединений: триптофан-серотонин-мелатонин.
Триптофан служит предшественником серотонина и определяет уровень его образования. В свою очередь, серотонин активно участвует в осуществлении в организме ритма сон/бодрствование и играет важную роль в возникновении чувства насыщения. При уменьшении освещенности, в вечернее время из серотонина в шишковидной железе вырабатывается мелатонин [19].
Углеводы смеси способствуют поступлению достаточного количества триптофана в ткани мозга и запуска процесса синтеза триптофан-серотонин-мелатонин. Мальтодекстрин и легко перевариваемый крахмал обеспечивают быстрое всасывание глюкозы в кровь. Под действием инсулина конкурентные триптофану нейтральные аминокислоты покидают кровяное русло и поступают в основном в мышечную ткань. Соответственно возрастает количество молекул триптофана, переходящих гематоэнцефалический барьер. Таким образом, повышение уровня глюкозы в крови улучшает поступление триптофана в ткани мозга [19].
Самостоятельную роль выполняет в составе «Ночной формулы» ДГК. Известно, что длинноцепочечные полиненасыщенные жирные кислоты (в особенности ДГК) необходимы для активности нейротрансмиттеров, которые играют ключевую роль в ритме сон/бодрствование. Кроме того, убедительно доказана роль длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот в формировании других важнейших функций в организме ребенка грудного возраста, в частности, зрительного анализатора [20].
Появление нового типа детских молочных смесей, благоприятно влияющих на сон ребенка и получивших название «Ночная формула», является новым шагом в детской диетологии.
В англоязычной литературе можно встретить такое поучение: «Good sleep, good learning, good life». Это, в вольной интерпретации, можно перевести как «Хорошо спи, хорошо учись, хорошо живи!».
С. Г. Грибакин, доктор медицинских наук, профессор
Литература:
- Siegel J. M. REM sleep. In: Kryger M. K., Roth T., Dement W. C. eds. Principles and practice of sleep medicine. 4 th ed. New York, Saunders, 2005, 120-135.
- Ковальзон В. М. Природа сна//Природа, 1999, ‡‚ 8, 36-45.
- Bonnet M. H. Acute sleep deprivation. In: Kryger M. H., Roth T., Dement W. C. eds. Principles and practice of sleep medicine. Philadelphia, Elsevier Saunders, 2005, 51-66.
- Кельмансон И. А. Нарушения дыхания во сне у детей. С-Пб: Специальная литература, 1997. 160 с.
- Lam P., Hiscock., Wake M. Outcomes of infant sleep problems: a longitudinal study of sleep, behavior, and maternal well-being // Pediatrics. 2003, 111 (3): e203-207.
- Arendt J. Melatonin and human rhythms // Chronobiol Int. 2006, 23 (1-2), 21-37.
- Kryger M., Roth T., Dement W. Principles and practices of sleep medicine. WB Saunders Company, 2000, 724 p.
- Dement W., Kleitman N. Cyclic variations in EEG during sleep and their relation to eye movements, body motility, and dreaming // Clin Neurophysiol. 1957, 9: 6763-6790.
- Morrissey M., Duntley S., Anch A., Nonneman R. Active sleep and its role in the prevention of apoptosis in the developing brain // Med Hypotheses. 2004, 62 (6): 876-879.
- Marks G., Shaffery J., Oksenberg A., Speciale S., Roffwarg H. A functional role for REM sleep in brain maturation // Behav Brain Res. 1995, 69 (1-2): 1-11.
- Hudson C., Hudson S. P., Hecht T. et al. Protein source tryptophan versus pharmaceutical grade tryptophan as an efficious treatment for chronic insomnia // Nutritional Neurosci. 2005, 8, 121-127.
- Arendt J., Skene DJ. Melatonin as a chronobiotic // Sleep Med Rev. 2005, 9 (1), 25-39.
- Kushida C. A., Littener M. R., Morgenthaler T. et al. Practice parameters for the indications for polysomnography and related procedures // Sleep. 2005, 28 (4), 499-521.
- Lyamin O., Pryasova J., Kosenko P., Siegel J. Behavioral aspects of sleep in bottlenose dolphin mothers and their calves // Physiology and Behaviour. 2007, 2, 725-733.
- Ancoli-Israel S., Cole R., Alessi C. et al. The role of actigraphy in the study of sleep and cyrcadian rhythms // Sleep. 2003, 26 (3), 342-392.
- Lee K. Crying and behavior pattern in breast- and formula-fed infants // Early Hum Dev 2000; 58: 135-140.
- Cubero J., Narciso D., Terron P. et al. Chrononutrition applied to formula milks to consolidate infants’ sleep/wake cycle // Neuroendocrinol Lett. 2007; 28: 360-366.
- Mirmiran M., Maas Y. G. H., Ariagno R. L. Development of fetal and neonatal sleep and circadian rhythms // Sleep Med Rev 2003; 7: 321-334.
- Cubero J., Narciso D., Aparicio S. et al. Improved circadian sleep-wake cycle in infants fed a day/night dissociated formula milk // Neuroendocrinol Lett. 2006; 27: 373-380.
- McNamara R. K., Carlson S. E. Role of omega-3 fatty acids in brain development and function: potential implications for the pathogenesis and prevention of psychopathology // Prost Leuk Ess Fatty Acids. 2006; 75: 329-349.