Время имеет значение. Как циркадные ритмы управляют нашими сном, долголетием и счастьем

Часы у мужчин и женщин тоже тикают по-разному. Высокий уровень женского полового гормона эстрогена связан с большей устойчивостью циркадных ритмов. Между тем мужской половой гормон тестостерон может вызывать более поздний хронотип и влиять на чувствительность к свету. Оба гормона колеблются в течение нашей жизни, что может объяснить некоторые циркадные изменения, которые мы переживаем. Например, тенденцию женщин демонстрировать более ранние хронотипы, чем мужчины, до среднего возраста.

Независимо от нашего возраста и пола, многие проводят значительную часть своей жизни в противоречии со своими внутренними часами. Один из явных признаков этого – использование будильников.

По оценкам, около 80 % студентов и работников просыпаются с помощью будильника – вероятно, задолго до того, как их биологические часы разбудили бы их сами. Многие люди затем пытаются компенсировать этот недосып в выходные дни. Реннеберг и его коллеги придумали термин для этого несоответствия: социальный джетлаг. Математическая формула для оценки того, насколько вы живете вразрез со своими биологическими часами, представляет собой разницу между средней продолжительностью вашего сна в рабочие и выходные дни. Исследования показывают, что почти 70 % людей в промышленно развитых странах испытывают социальный джетлаг как минимум в течение часа, а треть – более двух часов. Это как если бы вы летели на запад через несколько часовых поясов в пятницу вечером и возвращались на восток в понедельник утром. А затем это повторяется неделя за неделей, что чрезвычайно затрудняет синхронизацию наших биологических часов.

Последствия накапливаются. Исследования доказали, что чем больше социальный джетлаг у человека, тем выше риск развития у него избыточного веса или даже ожирения. Он влияет на все: от курения до более интенсивного потребления кофеина и алкоголя, на более высокий риск тревожности, депрессии, сердечно-сосудистых заболеваний и нарушений обмена веществ. Кроме того, он связан с ухудшением когнитивных функций и снижением академической успеваемости. Совы страдают от социального сдвига больше, чем жаворонки, потому что общество с его строгими графиками противоречит их естественным ритмам.

Самые поздние совы составляют отдельную категорию. Немного чаще, чем FASP, встречается синдром задержки фазы сна, или DSPS. Вместо того чтобы сдвигать время сна на более ранний период ночи, DSPS сдвигает его на более поздний, при этом либо удлиняя циркадный ритм, либо изменяя чувствительность циркадной системы к свету.

Эшли поставила себе диагноз DSPS после того, как наткнулась на описание этого синдрома в Интернете. Мы связались с ней через Zoom, когда она устроилась на работу своей мечты. Эшли рассказала мне, что наконец-то нашла работу, которая соответствует ее биологическим часам. Теперь она работает удаленно ветеринарным патологом, изучая случаи австралийских пациентов – змей и т. п. – с раннего вечера по своему времени. Она заканчивает работу ранним утром, ложится спать и через несколько часов просыпается, чтобы начать новый день во второй половине дня. Эшли придерживается этого графика семь дней в неделю, за редким исключением. Она обнаружила, что теперь ей практически не нужен будильник.

До новой работы вся ее жизнь была полна сложностей. В старшей школе автобус забирал Эшли в 6:30 утра, что было для нее абсолютно не подходящим временем. Она с трудом прошла через колледж, медицинскую школу, ординатуру и мир работы, где от нее обычно требовалось приходить в 8:00 или 9:00 утра. Она принимала Бенадрил и мелатонин, чтобы заснуть ночью, а также таблетки кофеина и энергетические напитки Monster, чтобы не засыпать днем. «Даже так я всегда была уставшей», – сказала она. Тревога и хронические головные боли мучили ее даже тогда, когда удавалось выспаться.

Теперь Эшли пьет меньше кофе. Ее энергия возросла. Она говорит, что жизнь значительно улучшилась, за исключением социальной жизни. Трудно найти подходящее время для встреч с друзьями или свиданий. Как показывают истории Уилкокса и других, она не единственная. В сериале Netflix «Современная любовь»[18] был показан эпизод под названием «Ночная девушка находит дневного парня» (10 эпизод). В нем рассказывается реальная история женщины с DSPS, которая влюбилась в мужчину, живущего по «времени горлицы». Пара не сдается.

К сожалению, партнеров с разными хронотипами не всегда ждет счастливый конец. Кэрри Парч вспомнила аспирантку, которая рассталась со своим парнем из-за «хронобиологической несовместимости». Популярное приложение для знакомств даже добавило возможность обозначить себя как «жаворонок», «сова» или «в спектре».

Никто из семьи Эшли не имел такой необычный режим сна. Ее младший брат работает геодезистом и поэтому большую часть дня проводит на улице. Возможно, у него есть та же наследственная особенность, но дневной свет компенсирует ее? Существуют научные прецеденты. Лауреат Нобелевской премии Майкл Янг провел исследование людей, несущих генетическую мутацию, связанную с DSPS, и выявил несколько человек, которые демонстрировали почти нормальный ритм. Это были люди, много времени проводящие на солнце. Янг особо отметил одного строителя с «максимально нормальным режимом сна». На наш циркадный ритм могут влиять как гены, так и окружающая среда.

Я спросила Эшли и Уилкокса, хотели бы они принимать таблетки, чтобы приблизить свой ритм жизни к общепринятой норме. Несмотря на свои проблемы, оба ответили отрицательно. «Одна из главных причин, по которой я получила работу, которой очень довольна, это то, что им нужен был человек, готовый работать именно в такое время», – сказала Эшли. Оба отметили преимущество того, что в часы своей максимальной продуктивности их никто не отвлекает. Рабочие часы Эшли теперь соответствуют ее часам пиковой продуктивности и продолжаются до полуночи. Уилкокс сказал, что в шесть утра «работает на полную мощность». Однако он предположил, что таблетка может иногда иметь место: «Возможно, я бы принял ее, чтобы пойти на некоторые шоу».

Независимо от того, крайний ли вы жаворонок, крайняя сова или обычная горлица, в 6:00 утра и в 6:00 вечера вы не один и тот же человек. Как мы знаем, почти каждая из триллионов клеток человеческого тела, распределенных по органам и тканям, имеет циркадные часы. Эти часы организуют нашу биологию и диктуют наши личные физиологические и психологические закономерности – кроме обычных циклов сна.

Вы можете представить свои часы как автоматическую систему сохранения энергии. Организм запасает энергию из пищи, которую мы едим, а затем использует ее в оптимальное время для выполнения необходимых задач. Бесчисленные ритмы, управляемые часами, регулируют целый ряд энергоемких процессов, от переваривания пищи до восстановления поврежденных клеток и проявления физической силы. Наш организм не может делать все это круглосуточно. Одно из простых и очевидных доказательств этих процессов – уровень нашей умственной и физической активности. Бдительность среднестатистического человека достигает пика через пару часов после пробуждения и резко падает через несколько часов – это и есть пресловутый послеобеденный спад. Обед, богатый углеводами, может усугубить сонливость, причина кроется в уже знакомых нам биологических явлениях. Ваш гомеостат сна и циркадный ритм работают в тандеме, чтобы поддерживать вашу бодрость в течение дня, подготовить вас к отдыху и обеспечить крепкий ночной сон. По мере накопления аденозина, пока вы бодрствуете, циркадная система включает другие физиологические ритмы, чтобы противодействовать ему. Но эта синергетическая программа не безупречна. Циркадная система не сможет полностью противостоять нарастающему давлению сонливости, которое мы ощущаем в середине дня. Это ощущение знакомо всем нам, но при достаточном количестве сна и хорошо синхронизированных ритмах оно практически не чувствуется. Циркадная система обычно компенсирует постоянно накапливающийся аденозин, наша энергия восстанавливается до момента отхода ко сну, когда наступает сонливость.

Наша работоспособность в течение дня то повышается, то снижается, поскольку интенсивность различных функций нашего организма колеблется. Вероятно, существует оптимальное время суток для сдачи теста по математике, проведения собеседования, исполнения фортепианного концерта, проведения операции, написания страниц книги, поедания тарелки пасты, пробежки или зачатия ребенка. Научно доказано, что есть предпочтительное время для принятия солнечных ванн без риска получения ожогов: утро, как правило, безопаснее вечера.

Обратная сторона лучшего времени суток – наихудшее. У большинства из нас самый глубокий циркадный спад наступает между 2:00 и 5:00 утра, в этот момент температура тела достигает самого низкого уровня. Бдительность резко падает, а количество несчастных случаев резко возрастает. Как сказал мне один ученый, в это время «люди становятся глупыми».

Назовите любую катастрофу, и, скорее всего, человеческая ошибка произошла в это время: авария танкера «Эксон Валдиз», ядерные катастрофы в Чернобыле и на Три-Майл-Айленде, взрыв химического завода Union Carbide в Бхопале, Индия, и многие другие. Находясь в бункере, я посмотрела документальный фильм «Управление и контроль»[19]. В нем описывается инцидент 1980 года на ракетном комплексе Titan II, расположенном в нескольких десятках миль от Дамаска, штат Арканзас. Поздно вечером, во время длинной смены, ремонтная бригада ВВС прибыла, чтобы проверить жизненно важные показатели ракеты. В процессе гаечный ключ выскользнул из рук рабочего, упал на несколько этажей, отскочил в сторону ракеты и пробил ее тонкий корпус. Топливо вытекло, скопилось и ранним утром произошел взрыв – к счастью, не детонация самой ядерной боеголовки. Тем не менее, один человек погиб и более двадцати получили ранения.

Разделить влияние гомеостата сна и циркадных систем довольно сложно. Недостаток сна, независимо от времени суток, также часто становится причиной таких трагедий. А дуализм циркадной системы и гомеостата сна очень силен. Медицинские ошибки резко возрастают, если циркадный импульс бодрствования не достигает пика вовремя, чтобы компенсировать накопленное давление сна. Для работников ночной смены самым сложным бывает раннее утро. Для остального населения самые опасные часы после обеда, между 14:00 и 16:00. Фонд американской автомобильной ассоциации по безопасности дорожного движения предупреждает, что водитель, который спал 4–5 часов, подвергается четырехкратному риску ДТП по сравнению с водителем, который спал не менее 7 часов. Это сопоставимо с риском ДТП для водителя, находящегося в состоянии алкогольного опьянения. По их оценкам, каждое пятое смертельное ДТП связано с вождением в состоянии сонливости. В целом, пик дорожно-транспортных происшествий приходится на середину дня и ранние утренние часы, в соответствии с циркадными ритмами.

Поскольку наши биологические часы работают с небольшими различиями, эти хорошие и плохие периоды у разных людей естественным образом отличаются. Они также зависят от времени года и климатического пояса. Умение читать свои биологические часы позволяет не только лучше спать, но и жить здоровыми и в безопасности. И это далеко не все. Почему бы не воспользоваться достижениями науки о циркадных ритмах и не распределить свое время в течение дня так, чтобы повысить продуктивность и работоспособность?

Возьмем, к примеру, стандартизированные тесты. Исследования школьников показали, что утром они получают более высокие оценки, чем днем. Но это раннее преимущество исчезает, когда дети вступают в период ночных сов в старшей школе и колледже. Денни Томмази, экономист из Болонского университета, не уделял особого внимания циркадным ритмам. Но он заметил поразительную тенденцию в несвязанном исследовании с участием студентов колледжа: средние результаты на важных экзаменах были значительно выше в 13:30, чем в 9:00 и 16:30. Томмази и его коллеги обнаружили, что утреннее отставание было более заметным по естественно-научным и техническим предметам.

Исследования показывают, что циркадные колебания в течение дня изменяют когнитивные способности на 20–40 %. Последствия этих колебаний переносятся из школьной жизни в рабочую. Теперь, когда я лучше чувствую свой хронотип и обращаю внимание на время взлетов и падений, я знаю, что мои концентрация и бодрость достигают пика поздним утром и после ужина – на уровне среднего хронотипа. Мои самые продуктивные часы – до полудня. Но для физической активности больше всего энергии у меня появляется вечером. Я установила на свой телефон приложение RISE, которое использует данные об активности и сне, чтобы предсказывать эти изменения. Выводы приложения всегда соответствуют тому, как я себя чувствую. Теперь я пишу рано утром и поздно вечером, а середину дня более или менее исключаю из работы – или занимаюсь рутинными задачами, отвечаю на электронные письма или выгружаю посудомоечную машину.

Однако здесь есть важный нюанс. Пик концентрации полезен, когда когнитивная задача требует сосредоточенности без отвлекающих факторов, например, экзамен по естественно-научным и техническим предметам. Исследования доказывают, что это увеличивает вероятность более нравственного поведения. Но творческие виды деятельности, такие как создание произведений искусства или установление абстрактных связей, выигрывают от меньшей сосредоточенности и сдержанности. В своей книге «Таймхакинг: Как наука помогает нам делать все вовремя» Дэниел Пинк[20] пишет о «вспышке озарения», которая может появиться, когда наши мысли остаются без присмотра. Я заметила, что инсайты приходят легче, когда перестаю слишком много анализировать. Это стало моим оправданием для бокала вина, если я работаю до позднего вечера.

Мы можем использовать наши ритмы, выбирая время для творчества и инсайтов, которые чаще случаются днем, чем утром – по крайней мере, для тех, кто на пике активности в начале дня.

Но, если задача требует больше физических, чем умственных усилий, уравнение снова меняется. Чтобы показать лучшие результаты в бассейне или в баскетбольной игре, вам, вероятно, следует выбрать позднее послеобеденное время или вечер, когда у большинства сила и скорость достигают пика. Если же вас больше интересуют упражнения для здоровья, то занимайтесь по утрам. Утренние тренировки лучше всего подходят для снижения риска сердечных заболеваний и инсульта, а также для сжигания жира. Кстати, поднятие тяжестей и употребление белка утром, как мы видим, оптимально для наращивания мышечной массы. Однако упражнения во второй половине дня более эффективно нормализуют уровень сахара в крови.

Тот факт, что физическое состояние колеблется в течение дня, используется спортсменами и тренерами, чтобы получить преимущество над соперниками. Для них интересны исследования, по расчетам которых результаты спортсмена могут варьироваться в течение дня на целых 26 %. Для понимания контекста: во время Олимпийских игр 2016 года в заплыве на 100 метров вольным стилем среди мужчин разница между первым и четвертым местом составила всего 0,24 секунды, это половина процента.

Эндрю Макхилл – заядлый спортивный фанат, особенно когда речь заходит о его любимых профессиональных командах: Портленд Трэйл Блэйзерс, Сиэтл Сихокс и Сиэтл Маринерс. Его всегда беспокоил один момент. Находясь в северо-западной части страны, его команды преодолевают за сезон больше миль, чем практически все другие команды в своих баскетбольных, футбольных и бейсбольных лигах.

Макхилл – также ученый по циркадным ритмам. Он любит свою работу. Поэтому, естественно, задумывался о том, как путешествия, будь то внутри часовых поясов или между ними, влияют на ритмы и производительность команды. Если хорошая команда должна путешествовать по стране, чтобы сыграть с плохой командой, повлияла бы смена часовых поясов на результат? «Я всегда думал: неужели именно поэтому Маринерс так долго играют ужасно?» – сказал Макхилл, ученый из Орегонского университета науки и здоровья в Портленде. После десятилетий разочарований в этой команде я оценила его гипотезу.

В течение многих лет он составлял таблицы с данными. Но выделить исключительно влияние поездок на результат из других факторов, таких как насмешки домашней публики над соперником, оказалось сложной задачей. Макхилл почти сдался, а затем пришел COVID-19.

В июле 2020 года 22 лучшие команды Национальной баскетбольной ассоциации переехали в курортный комплекс «Всемирный центр отдыха Уолта Диснея» во Флориде, чтобы закончить сезон в «пузыре», то есть в отрыве от внешнего мира и, в идеале, от распространяющегося вируса. Когда NBA[21] объявила о своем плане, Макхилл подумал: «Это лучший естественный эксперимент в истории». Команды, которые до пандемии разъезжали по стране, чтобы сыграть друг с другом, теперь будут сражаться без посторонних факторов. Им не будут мешать домашняя публика, усталость от путешествий или сбой биологических ритмов. А время игр теперь одинаково благоприятно для биологических часов обеих команд. Макхилл наконец-то смог отделить путешествия от таланта.

Он собрал обширный набор данных, включающий победы, поражения, подробные показатели результативности в нападении и защите за весь сезон. Данные по играм до введения пузыря показали статистически значимое преимущество домашней команды над командами, путешествующими через часовые пояса. Точные показатели, такие как количество раз, когда игрок забросил мяч в кольцо, снижались, чем больше команда пересекала часовых поясов. В среднем игроки совершали почти на 2 % меньше бросков при пересечении двухчасовых поясов по сравнению с перемещением в пределах своего часового пояса. Однако показатели подборов и другие показатели, связанные с физической силой, ухудшались при любом перемещении. Хороший ночной сон, по-видимому, был здесь решающим фактором.

По мере того, как он углублялся в анализ данных, появлялись все более любопытные результаты. Команды, путешествующие на запад до пандемии, играли хуже, чем те, которые путешествовали на такое же расстояние на восток. Джетлаг не был очевидным объяснением, поскольку это состояние обычно более выражено при путешествии на восток, чем на запад. (Большинству легче не ложиться спать поздно и просыпаться поздно, учитывая, что наши биологические часы обычно работают дольше, чем 24 часа.)

Макхилл выделил переменные разрывы между временем игры и пиком физиологического состояния игроков. В среднем с позднего утра до полудня увеличиваются кровоток, кровяное давление и температура тела. Мышцы расслабляются и укрепляются. Ускоряются метаболические реакции и передача нервных сигналов. Усиливается выработка организмом адреналина и норадреналина, которые способствуют повышению силы и мощности.

В совокупности эти ритмы объясняют, почему спортивные результаты обычно достигают пика в конце дня или в начале вечера.

Допустим, баскетбольный матч начался в Портленде в 19:00. Если бы Нью-Йорк Никс отправились на запад, чтобы сыграть с Трэйл Блэйзерс, то Никс оказались бы в невыгодном положении. Согласно их биологическим часам, игра началась бы в 22:00 и могла бы продолжаться до раннего утра. Только если бы все игроки Никс были крайними совами, команда могла бы быть продуктивной в эти часы. Но такой состав маловероятен. Возможно, это частично объясняет, почему Никс на момент написания выиграли только пятнадцать из шестидесяти исторических матчей в Портленде.

Но баланс изменился, когда команды переехали в пузырь. Макхилл сказал, что обнаружил выравнивание игрового поля, или корта: «Все играли так, как будто они были на своем домашнем поле».

В следующем году NBA вернулась к своему обычному графику, по которому команды в течение 6 месяцев играют 82 матча по всей стране. В конце каждого сезона по текущему графику плей-офф NBA лучшие команды встречаются друг с другом до 5 раз в серии из 7 матчей, перемещаясь между своими городами. Финал 2022 года стал соревнованием между Бостон Селтикс и Голден Стэйт Уорриорз, прошедшим от побережья до побережья. Уорриорз выиграли титул после 6 игр и 3 перелетов по стране. К тому моменту Селтикс 4 раза пересекали страну.

Влияние недосыпа и нарушения циркадного ритма на игроков NBA во время долгого сезона называют «одним из самых известных секретов в спорте».

Чери Ма, исследовательница сна в Центре человеческой производительности Калифорнийского университета в Сан-Франциско, входит в число медицинских специалистов, призывающих NBA и другие спортивные лиги решить эту проблему. Они предлагают пересмотр расписания, чтобы поддерживать здоровье и работоспособность игроков на протяжении всего сезона. Ма сотрудничала с ESPN[22], чтобы изучить расписание и предсказать, выиграют или проиграют команды NBA. Эти оценки основывались не на силе команды или ее соперника, а на интенсивности поездок, пересекаемых часовых поясах и времени восстановления – или его отсутствии. Точность их прогнозов достигала 78 %.

Андре Игудала из Уорриорз уже выступал на уровне звезды в середине 2010-х годов, когда Ма начала работать с ним, чтобы исправить его распорядок дня. Он был далек от оптимального. Перекусы поздно ночью (его любимым лакомством были Twizzlers[23]), видеоигры до 4 утра, сон 3–4 часа, тренировка, а затем 2–3 часа отдыха, прежде чем снова начинать свою рутину. Ма помогла ему улучшить как количество, так и качество сна, регулируя время отдыха и приема пищи, а также потребление кофеина и алкоголя. Она посоветовала ему регулировать температуру душа и постельного белья. Изменения окупились. Когда Игудала стал спать минимум по 8 часов, он более чем удвоил свой процент трехочковых бросков, набрал на 29 % больше очков в минуту на площадке и увеличил процент штрафных бросков на 9 %. «Я была просто потрясена, когда увидела эти статистические данные», – рассказала мне Ма. По ее словам, сопоставление данных трекера сна со статистикой игр помогло Игудале самому увидеть связь между ними. Это мотивировало его соблюдать новый график.

Дополнительные доказательства влияния циркадных ритмов в спорте поступают из других лиг, включая Главную лигу бейсбола, Национальную хоккейную лигу и Национальную футбольную лигу. Одно из исследований показало, что команды Главной лиги бейсбола, путешествующие на восток – независимо от направления – пропускали значительно больше хоум-ранов, чем команды, путешествующие на запад. Тщательный анализ статистики игр показал, что виной всему были питчеры, страдающие от смены часовых поясов. В другом исследовании, охватившем более пяти тысяч игр Главной лиги бейсбола с участием команд, играющих в разное время суток, команда с циркадным преимуществом выигрывала в 52 % случаев. Этот процент выигрышей увеличивался до 61 % при трехчасовом циркадном преимуществе. Аналогичные тенденции проявились в анализе 40 лет игр Национальной футбольной лиги, соавтором которого стала Ма. Она и ее коллеги специально изучили вечерние матчи между командами Восточного и Западного побережья. И в этом случае команды с Западного побережья имели значительное преимущество, превосходя команды с Восточного побережья по разнице очков в два раза чаще. Уже было известно, что команды с Западного побережья имеют преимущество в матчах Monday Night Football, которые давно были еженедельной традицией лиги. Эти матчи обычно начинаются после 20:00 по восточному времени, чтобы оптимизировать телевизионную трансляцию по всему побережью. Это лучшее время для среднестатистического игрока с Западного побережья, но не для среднестатистического игрока с Восточного побережья.

За последние десять-двадцать лет НФЛ добавила больше ночных матчей, что дало командам с западного побережья еще больше преимуществ. Теперь я задаюсь вопросом, может ли это помочь объяснить растущий успех моей (и Макхилла) команды Сиэтл Сихокс. Стандартный воскресный старт матча около 13:00 по времени местной команды ставит их в невыгодное положение с точки зрения циркадного ритма: гости с восточного побережья играют в более оптимальное для них время раннего вечера. А любые перелеты приводят к тому, что Сихокс играют между поздним утром и ранним днем, в свое циркадное время.

Похоже, что и местные университетские команды столкнутся с аналогичной проблемой. В конце 2023 года десять команд из Pac-12, крупной университетской спортивной конференции на западе США, перешли в Big Ten, Big 12 или в Конференцию атлантического побережья. В последние конференции входят университеты, расположенные от побережья до побережья. Вместо того, чтобы путешествовать в основном на север и юг в пределах одного часового пояса, их спортивные команды начнут регулярно перемещаться по всей стране. Более двух десятков ученых отреагировали на эту перестановку, предупредив о спортивных и академических последствиях. Они неизбежно возникнут в связи с предстоящим сдвигом часовых поясов и недосыпанием. Один из этих ученых, специалист по циркадным ритмам, биолог Орасио де ла Иглесия из Вашингтонского университета, рассказал мне, что игровые поля также станут неравными, что будет играть на руку командам с восточного побережья. В то время футбольная команда Вашингтон Хаскис боролась за национальное первенство в своем последнем сезоне в составе Pac-12.