Як забезпечити космонавтам кращий сон?

В одній з лабораторій Німеччини добровольцям платять за те, що вони допомагають досліджувати одну з найсерйозніших проблем космічних подорожей: як забезпечити космонавтам кращий сон ночами? Підземна науково-дослідна лабораторія оточена лісом біля німецького Кельна. Стіни білі, м'яко освітлені, немає ніяких вікон і лише кілька картин. У кімнаті стоїть одна ліжко, комп'ютер і висить тривожна картина з неземним пейзажем, з гігантським квітковою рослиною і дивною футуристичної космічної землею. На стелі закріплені камери, які відслідковують кожен крок.

Опинившись у такій лабораторії ізольованим від усього світу, можна зовсім втратити розпорядок дня і ночі. Все стає відірваною від реальності, ніби відбувається не на Землі. Власне, цього і домагалися творці лабораторії, що належить Німецькому космічному агентству. Envihab — ідеальне середовище для вчених і лікарів, де ті можуть перевірити вплив космічного польоту на тіло людини.

В одному з останніх експериментів вивчається вплив нестачі сну — реальної проблеми для астронавтів на Міжнародній космічній станції (МКС). «В принципі, вони могли б досить спати, близько восьми годин на добу», говорить Ева-Марія Эльменхорст, що проводить дослідження. «Але більшість астронавтів спить по п'ять-шість годин, і цього недостатньо».

Багато хто з нас цілими днями хочуть спати, і тільки міцна кава дозволяє нам триматися на ногах. Одна справа — встати о 4:15 ранку, щоб прилетіти в Німеччину і поспілкуватися з Эльменхорст, і інше — бути астронавтом, що літають навколо планети на швидкості 27 000 км/год в декількох сантиметрах від холодного вакууму космосу. Будь невірне рішення, помилка або втрата концентрації може означати вибір між життям і смертю астронавта та інших членів екіпажу. Яке це — точно пристикувати космічне судно вагою в кілька тонн, поспавши всього п'ять годин?

Проте добре поспати в космосі не так просто. Немає ні ліжок, ні подушок — сплячий космонавт прив'язаний до стіни в спальному мішку. І це ще не все. «Ймовірно, є кілька причин, по яких вони не сплять як годиться», говорить Эльменхорст. «Ізоляція, схід сонця через кожні 90 хвилин і шум системи вентиляції — все це заважає. Найчастіше астронавти змушені працювати позмінно, спостерігаючи за експериментами або захоплюючи кораблі постачання».

Щоб дослідити, як цей недолік сну впливає на роботу космонавтів, команда Эльменхорст піддала групи платних добровольців експериментів з позбавленням сну. «Ми хочемо показати, що нестача сну впливає на когнітивні функції, і чому деякі люди справляються з цим краще за інших».

Як і астронавти, вона сподівається, що дослідження принесе користь посменным працівникам на Землі і іншим лікарям і медсестрам, які працюють довгими годинами, приймаючи рішення про життя і смерть, борючись з нестачею сну. В одній тільки Німеччині, за словами Эльменхорст, близько 16% співробітників регулярно працюють по змінах, а багато працівників, часто працюють на відповідальних місцях, сплять менше рекомендованих восьми годин на добу.

Добровольцям в експериментах Эльменхорст давали цілий ряд щоденних завдань, включаючи вправи з пам'яттю, тести на час реакції і повторювані комп'ютерні ігри. Протягом п'яти ночей їм дозволяли спати по п'ять годин. За цим слідував період відновлення з вісьмома годинами сну, а потім божевільний марафон в тридцять вісім годин без сну.

Лікарі контролювали активність головного мозку своїх суб'єктів, використовуючи безліч електродів, відбирали зразки крові і проводили МРТ-сканування.

«Нам цікаві фундаментальні механізми мозку, які керують сном», говорить Эльменхорст. «Навіть одна ніч без сну призводить до гормональних змін в організмі».

Волонтерам, які були викликані в першу чергу грошима, сидіти, дивлячись у телевізор і листуючись в чаті протягом двох тижнів, виявилося складніше, ніж вони представляли. «Спати було складно», каже Лукас, студент, прийняв участь в дослідженні. «Хтось постійно не давав нам заснути».

«Єдине, що ми могли зробити, це поговорити один з одним, подивитися телевізор чи погратися з ноутбуком», говорить інший волонтер Магдалена, яка готується стати вчителем. «Завжди був хтось, хто говорив: Магдалена, ти спиш? Прокинься, Магдалена!».

Щоб гарантувати, що волонтери не дрімають, їх постійно контролювали члени дослідницької групи — які сиділи з ними або спостерігали за ними на моніторах лабораторії. Якщо очі волонтера були закриті занадто довго, вчені його будили.

Минали дні, і Лукас усвідомлював, що його пам'ять і спритність погіршуються. «Я помітив, що ми стали гірше здавати тести», говорить він. «Тепер я намагаюся спати якомога більше — більше ніяких нічних посиденьок».

Крім виявлення очікуваного зниження розумової продуктивності, дослідницька група виявила ще більш тривожні біологічні зміни у добровольців. «Ми показали, що п'ять годин сну вночі протягом п'яти днів уповільнюють метаболізм глюкози, і в організмі відбуваються гормональні зміни», говорить Эльменхорст. Це корелює з дослідженнями, які передбачають, що люди, регулярно працюють у змінах, непропорційно страждають від діабету і високого кров'яного тиску.

Кінцева мета поточного дослідження полягає в розробці найкращих щоденних розкладів для астронавтів, щоб вони недуже втомлювалися. По мірі того, як тривалі місії стають все більш поширеними і людство рухається до космічної цивілізації, забезпечення достатньої кількості сну для астронавтів стає дуже важливим.