За историю человечества отношение ко сну менялось — его считали временем полного расслабления и даже «уделом ленивых». Сегодня здоровый сон — это важная составляющая продуктивности разработчиков и других специалистов. Мы в Beeline Cloud решили разобраться в исследованиях по теме: как недосып влияет на качество кода, что делает спинномозговая жидкость во время сна, и откуда берется «туман в голове» после бессонной ночи.

Спать, не спать — или спать, но чуть-чуть

Найти ответ на вопрос, что такое сон, пытались еще древние философы. Например, Алкмеон Кротонский связывал отход ко сну с количеством крови в организме и ее оттоком из вен. Аристотель в своем труде «О сне и бодрствовании» также рассуждал, почему люди спят. Он писал, что все органы в человеческом теле отвечают за определенную функцию, но не могут выполнять ее постоянно — им нужно время, чтобы восстановить работоспособность. Сон воспринимали как способ «перезагрузки» организма и в Средневековой Европе. Как пишет нейрофидбек-терапевт Кэт Дафф в своей книге «Секретная жизнь сна», в тот период это состояние считалось привилегией, временем полного расслабления, в котором мысли о реальных событиях смешиваются с грезами.

Новое понимание сна пришло через несколько веков — с началом индустриальной революции. Ритм жизни ускорился, появилось больше работы, не связанной с «сезонностью» (в противовес сельскому хозяйству), росло городское население. А в городах у фабричных рабочих сокращалось время отдыха — тогда нормой мог быть и 16-часовой рабочий день, а на сон выделялось не более шести часов. Все чаще стало звучать мнение, что сон — это пустая трата времени. Журналист Дэвид Рэндалл в своей книге «Наука сна» пишет: «Людей, которые придерживались более "консервативного" режима отдыха, начали высмеивать — считалось, что они не нашли себе места в индустриальном обществе».

В начале XX века отношение ко сну вновь изменилось: его перестали воспринимать как бесполезную трату времени и простое «состояние бездействия». И именно тогда стали появляться первые системные научные исследования в этой области. Например, в 1926 году советские ученые М. П. Денисова и Н. Л. Фигурин отметили движение глазных яблок у детей каждые 50 минут, а также учащенное дыхание во время сна. Позже эта работа привлекла внимание американского нейрофизиолога Натаниэла Клейтмана, который считается отцом сомнологии. В 1953 году — после появления первых электроэнцефалографов — он совместно с одним из студентов открыл фазу быстрого сна (его еще называют REM-сном). Это событие считается отправной точкой современной сомнологии, так как Клейтман доказал, что сон неоднороден и включает разные стадии, при этом мозг сохраняет активность.

А вот убедительные экспериментальные доказательства жизненной необходимости сна появились лишь в 1983 году — благодаря работе Аллана Рехтшаффена. Он провел эксперимент на двух крысах: одной позволял спать без ограничений, а вторую систематически лишал сна (подобные исследования проводились и до него, но методы, которыми достигалась депривация сна в ранних экспериментах, могли повлиять на животных даже больше, чем, собственно, недосып). Примерно через две недели постоянного недосыпа у животного начались серьезные проблемы со здоровьем. Комментируя результаты, ученый заметил: «Если сон не является критически важным для выживания, то это самая большая ошибка эволюции» (стоит отметить, что сейчас подобный экспериментальный метод считается негуманным).

Выходили и другие исследования, показавшие, что сон важен не только для физического существования, но и для «осмысленной» жизни, поскольку напрямую связан с работой мозга и памяти. Одними из первых об этом заговорили американские психологи Джон Дженкинс и Карл Далленбах в 1924 году. На тот момент ряд научных работ продемонстрировал, что почти 80% информации забывается спустя 31 день. Но Дженкинс и Далленбах решили оценить, как на эту динамику повлияет сон. Они провели эксперимент, в котором приняли участие два человека (да, методология первых исследований оставляла желать лучшего). Одному испытуемому предложили заучить последовательность случайных слогов с утра, а другому — перед отходом ко сну. Затем через 1, 2, 4 и 8 часов испытуемых просили воспроизвести последовательность. «Ночной» участник между проверками спал (его несколько раз будили), тогда как «дневной» все это время бодрствовал. Результаты показали: во время сна забывается меньше материала. Исследователи предположили, что причина может заключаться в ограниченном количестве новых впечатлений, мешающих закреплению информации.

Современная наука продолжает подтверждать, что сон играет важную роль в поддержании когнитивных функций. Появляется все больше работ, оценивающих, как качество сна — или его дефицит — отражается на продуктивности и мыслительных способностях, в том числе у разработчиков программного обеспечения.

(Не)достаток сна и разработка

В 2018 году исследователи из Италии и Испании задались вопросом: как недосып влияет на эффективность начинающих разработчиков. Они пригласили 45 студентов последних курсов с факультета компьютерных наук, у которых в среднем было по полтора года профильного опыта работы, и поделили их на две группы: 22 участника эксперимента перед контрольным испытанием выспались, а 23 — не спали целую ночь. Участников попросили написать приложение на Java, реализующее идею словесной игры под названием «поросячья латынь» — одна или две первых буквы слова переносятся в конец и к ним добавляется -ay, -yay, -nay в зависимости от окончания. Разработчики должны были применить TDD и придерживаться списка требований. Например, нужно было создать класс PigLatin и реализовать метод TranslateMethod для перевода фраз, поддерживающий любое количество слов в предложении. По итогам эксперимента было установлено, что разработчики, которые не спали ночь, в половине случаев реализовали программу, не соответствующую регламенту. Их скорость написания кода была в среднем на 43% ниже, чем у выспавшихся участников эксперимента.

В 2022 году индийские психологи из Медицинского колледжа Индиры Ганди и других исследовательских институтов предположили, что бессонница может быть связана с эмоциональным выгоранием у разработчиков. Для проверки гипотезы исследователи провели анонимный опрос среди 200 программистов со средним опытом работы порядка восьми лет. Они попросили их оценить степень усталости от работы, а также качество сна. Для этих целей был использован индекс PSQI; с его помощью проводится оценка семи параметров, включая скорость засыпания и длительность сна, а затем рассчитывается общая сумма баллов от 0 до 21 — результат выше 5 баллов указывает на нарушения качества сна. Оказалось, что целых 70% разработчиков спали «неважно» (то есть, набрали больше пяти баллов), при этом исследователи отметили зависимость между количеством баллов PQSI и чувством выгорания и ощущением разработчиков, что их труд недостаточно вознаграждается.

Несмотря на удручающие данные ученых из Индии, в ИТ-индустрии пытаются опровергать устоявшееся мнение о том, что «программисты без конца работают допоздна». Видные представители профессии выступают против такой культуры и подчеркивают, что полноценный отдых — необходимое условие продуктивной работы. Даже Линус Торвальдс писал о важности сна: «Вы теряете несколько часов продуктивной работы днем, если спите по десять часов, но в те несколько часов, когда вы бодрствуете, вы внимательны, и ваш мозг работает на полную мощность».

Более того, еще в 2018 году специалисты из Университета Оулу в Финляндии и Политехнической школы Монреаля в Канаде проанализировали временные метки коммитов 86 крупных open source-проектов, развитием которых занимались как наемные сотрудники, так и разработчики-волонтеры. Результаты показали, что две трети инженеров придерживаются стандартного рабочего графика — где-то с десяти утра до шести вечера.

Кроме того, ученые отметили закономерность: чем более зрелым становится открытый проект, тем реже его участники делают коммиты по ночам.

«Очистка» мозга

Многие исследования говорят о том, что недостаток сна негативно влияет на когнитивные способности и вызывает «ощущение тумана в голове» в течение дня. Однако физиологические механизмы, которые протекают в мозгу в такие моменты, остаются малоизученными. Сегодня ученые предполагают, что «заторможенность» может быть вызвана незавершенным процессом очистки мозга от метаболитов, который происходит с участием спинномозговой жидкости. Это — вещество, которое образуется в желудочках головного мозга.

В прошлом году ученые из университетов Копенгагена, Рочестера и Оксфорда провели эксперимент. Они имплантировали в мозг подопытной мыши набор сенсоров, а также ввели в спинномозговую жидкость флюоресцентный краситель, чтобы следить за ее циркуляцией. Ученые отметили, что во время фазы медленного сна (NREM) концентрация маркера — и спинномозговой жидкости соответственно — менялась волнообразно. На основе своих наблюдений специалисты предположили, что этот процесс является частью механизма, связанного с выведением продуктов обмена из мозга, и именно он объясняет ощущение свежести и «перезагрузки» после полноценного отдыха.

Исследователи из MIT дополнили эту картину. Они обнаружили: если «очистительный» цикл не завершился за ночь, то он происходит в течение дня — организм как бы пытается наверстать упущенное. И этот процесс имеет побочные эффекты, которые проявляются в виде потери концентрации и того самого «ощущения тумана в голове». В их эксперименте приняли участие 26 добровольцев, которых разделили на две группы: одной позволили выспаться, а другая не спала всю ночь под присмотром ученых в лаборатории. Затем на испытуемых надели ЭЭГ-шапочки для регистрации мозговых волн и поместили в фМРТ-камеру, где их попросили пройти классические тесты на внимание — нажимать кнопку при смене символа на экране или появлении звукового сигнала. В итоге те участники, что спали меньше, выполнили тест значительно хуже, их реакция была более медленной. У испытуемых с выраженными проблемами концентрации специалисты зафиксировали циклическое движение спинномозговой жидкости — по схожему паттерну, который ранее описали исследователи из университетов Копенгагена, Рочестера и Оксфорда.

Пусть сон все еще остается одной из загадок человеческого мозга, нельзя отрицать прогресс изучения этой области. Продолжим следить за открытиями ученых — вдруг они подскажут, что делать, если выспаться не удалось, а кофе поблизости тоже нет.

Beeline Cloud — secure cloud provider. Разрабатываем облачные решения, чтобы вы предоставляли клиентам лучшие сервисы.

Что еще почитать в нашем блоге на Хабре:

• Начать неделю с озарения? Вечное [почти] сияние чистого разума — или что такое «Эврика!» с точки зрения науки

• Карьерный буст в новом году: читаем научно-техническую литературу эффективно — инструменты и советы ученых

• История повторяется? Как художники 1960-х напугали критиков «диджитал артом» — генеративное искусство без промптов и ИИ