Засыпаем не медленно, а в одно мгновение: новый взгляд на то, что происходит с мозгом перед отключением

Человек часто воспринимает сон как плавный переход между бодрствованием и покоем, но новое исследование показывает, что это лишь иллюзия. Мозг не "плывёт" ко сну, а обрушивается в него почти мгновенно — как система, достигшая точки бифуркации. В этот момент все привычные закономерности рушатся, и электрическая активность мозга резко перестраивается, словно кто-то нажимает невидимую кнопку.

Сон как скачок, а не постепенность

По данным журнала Nature Neuroscience, группа учёных из Имперского колледжа Лондона (ICL) и Университета Суррея выявила, что переход к сну не является линейным процессом. Анализ сканов мозга тысяч добровольцев показал: примерно за 4,5 минуты до потери сознания в электрической активности происходит резкий обвал. Это не плавное затухание, а внезапный переход — бифуркация.

Нейробиолог Нир Гроссман из ICL пояснил, что момент засыпания можно теперь фиксировать в режиме реального времени, а не по косвенным признакам вроде движения глаз или сокращения частоты дыхания.

"Мы обнаружили, что засыпание — это бифуркация, а не постепенный процесс с чёткой точкой невозврата", — отметил нейробиолог Нир Гроссман.

Эта концепция ломает старое представление о сне как о постепенном торможении коры. До сих пор считалось, что нейронная активность медленно "усыпляется" волна за волной. Новые данные показывают, что система мозга ведёт себя как маятник, внезапно перескакивающий из одной стабильной фазы в другую.

Почему этот переход важен для медицины? Потому что знание точки бифуркации позволяет предсказать сон и вмешаться в процесс до его наступления. Это открывает новые возможности для терапии нарушений сна и контроля бодрствования.

Математика сна

Исследователи построили математическую модель, которая преобразует 47 параметров электроэнцефалограммы в абстрактное пространство. В нём траектория активности мозга напоминает шар, скользящий по склону — чем ближе к критической точке, тем быстрее он катится.

Модель показала, что, анализируя активность мозга всего одной ночи, можно предсказать момент засыпания с точностью до 49 секунд и вероятностью 95 %. Это означает, что у каждого человека существует собственный "нейросигнатурный отклик" сна, достаточно устойчивый, чтобы прогнозировать его с высокой точностью.

Что это меняет для нейронауки? Система перестаёт быть "чёрным ящиком". Мозг оказывается предсказуемым в рамках сложных, но измеримых закономерностей. Впервые сон можно моделировать не по внешним признакам, а по внутренней динамике нейронных сетей.

Ошибки восприятия сна

Многие уверены, что можно "почувствовать" момент засыпания. На самом деле это невозможно: мозг отключает осознание за несколько секунд до бифуркации. Попытка сознательно наблюдать за процессом искажает его. Люди, страдающие бессонницей, часто совершают именно эту ошибку — стараются "заснуть усилием воли". В результате внимание фиксируется на теле, а не отпускает контроль, и переход блокируется.

Как избежать этого парадокса?

1. Не пытаться контролировать дыхание или позу.
2. Не считать время — мозг связывает контроль с тревогой.
3. Фокусировать внимание на внешнем звуке или воображаемом образе, чтобы снять внутренний надзор.

Эта последовательность не ускоряет бифуркацию напрямую, но снижает уровень кортикального возбуждения — тем самым повышает вероятность "падения" в сон.

Переосмысление сна в клинической практике

Полученные данные могут радикально изменить подход к лечению бессонницы, гиперсомнии и нарушений циркадных ритмов. По словам Гроссмана, мониторинг ЭЭГ в режиме реального времени позволяет видеть, насколько пациент близок к переходу. Это делает возможным персонализированные вмешательства, например мягкое акустическое или электрическое стимулирование в нужный момент.

Ранее подобные методы были невозможны: врачи ориентировались на субъективные отчёты пациентов или поверхностные поведенческие сигналы. Теперь, имея точные нейронные маркеры, можно не только диагностировать, но и управлять процессом сна.

Может ли это помочь в других областях? Да. Те же механизмы применимы в анестезиологии, где важно контролировать уровень сознания. Модель способна стать индикатором глубины наркоза и предотвратить случаи неполного выключения восприятия во время операции.

Нейротехнологии и безопасность

Команда исследователей отмечает, что алгоритм может лечь в основу систем, предотвращающих засыпание водителей. Реакция мозга в предсонной фазе имеет типичные электрические паттерны — их можно уловить датчиками в наушниках или шлемах. Система подаст сигнал, когда мозг пересечёт порог устойчивости.

А что если такие технологии станут повседневными? Тогда контроль над бодрствованием перестанет быть субъективным. Человек сможет знать, насколько его мозг близок к отключению, и вовремя принимать меры. Но при этом возникает новая зависимость — от машинного анализа собственного состояния. Стирается граница между внутренним ощущением и внешним контролем.

Параллель можно провести с фитнес-трекерами: сначала они помогали, потом начали диктовать ритм сна. Здесь риски те же — переоценка точности модели и потеря доверия к собственному телу.

Сравнение с прежними теориями

Ранее преобладала концепция переходных фаз сна, предложенная в 1960-х годах на основе наблюдений за ЭЭГ. Считалось, что мозг проходит последовательные стадии — от альфа-волн к тета и дельта. Исследование ICL показало, что все эти фазы могут схлопнуться в момент, если динамика достигает критической точки.

Это похоже на физические системы: вода за долю секунды превращается в лёд при пересечении температуры замерзания. Так же и мозг — не "течёт" ко сну, а перестраивается мгновенно.

Значит ли это, что сон можно включить искусственно? Теоретически — да, если научиться точно воздействовать на параметры нейросети вблизи бифуркации. Но практическая реализация потребует этических и медицинских ограничений: искусственное погружение может нарушить естественный баланс.

Ошибка, последствие и альтернатива

Типичная ошибка — путать усталость с готовностью ко сну. Мозг может быть перегружен, но оставаться активным. Попытка "досидеть до изнеможения" приводит к микроснам и фрагментированному восстановлению. Последствие — ухудшение когнитивных функций и эмоциональной регуляции. Альтернатива — ловить естественный момент снижения когнитивного возбуждения, когда мозг готов перейти через бифуркацию без сопротивления.

Эти наблюдения перекликаются с принципами когнитивно-поведенческой терапии бессонницы: ключевой элемент — не пытаться заснуть, а позволить телу и мозгу синхронизироваться с внутренними ритмами.

На грани сознания

Что происходит в эти последние 4,5 минуты перед сном? Электрическая активность постепенно утрачивает синхронность, сигналы между областями мозга ослабевают. Возникают провалы восприятия, микросплески дремоты, ощущение "падения". В этот момент нейросеть теряет устойчивость — и происходит резкий переход.

Можно ли зафиксировать точку невозврата? Согласно данным Nature Neuroscience, да: модель позволяет в реальном времени определять, насколько далеко мозг от сна, и это можно выразить численно.

Такое понимание приближает исследователей к созданию новых интерфейсов "мозг-компьютер", где граница между сознанием и бессознательным станет наблюдаемой величиной, а не философской загадкой.