В течение прошлого года сразу несколько компаний выпустили на рынок необычные изобретения. Весной финская Valkee презентовала наушники, которые не играют музыку, но оснащены светодиодами, чтобы светить в уши.
Осенью австралийские ученые из Университета Флиндерса объявили о завершении испытаний и поступлении в продажу очков, которые не улучшают зрение и не защищают от солнца, а, наоборот, светят в глаза. С помощью этих устройств разработчики предлагают бороться с джетлэгом. Джетлэг (от англ. jet — самолет, lag — замедление, отставание) — синдром смены часового пояса, несовпадение внутренних (циркадных) ритмов организма с суточным ритмом. Термин был придуман американским журналистом и путешественником Хорасом Саттоном. «Если вы мечтаете стать   успешным человеком, путешествовать по миру и однажды заехать в Катманду на чашку кофе к королю Махендре, будьте готовы столкнуться с джетлэгом — слабостью, не связанной с похмельем. Самолеты летают так быстро, что ритмы вашего собственного тела остаются далеко позади», — написал он в газете Los Angeles Times 13 февраля 1966 года. Действительно, острый джетлэг, вызываемый авиаперелетом на дальние расстояния, можно описать как состояние, близкое к похмелью: голова трещит, руки дрожат, мысли спутаны, в животе урчит, заснуть в нужное время не получается.
В 1919 году англичане Джон Олкок и Артур Браун впервые перелетели на бомбардировщике с острова Ньюфаундленд в Ирландию. Расстояние в 3000 км они преодолели всего за 16 часов. До этого момента люди перемещались со скоростями, недостаточными для рассогласования внутренних часов с внешними. Поэтому можно предположить, что Олкок и Браун были первыми людьми, испытавшими острую рассинхронизацию биологических ритмов.
В 1965 году интерес к сбоям циркадных ритмов проявили в США. «Федеральное управление гражданской авиации настолько обеспокоено
влиянием джетлэга на пилотов, не говоря уже о дипломатах и бизнесменах, что провело масштабное исследование под громким названием
«Межконтинентальный биомедицинский авиационный проект», — писал в той же статье в LAT Саттон. Специалисты управления проанализировали состояние летчиков после серии межконтинентальных перелетов и пришли к выводу, что быстрая смена часовых поясов снижает внимание и работоспособность пилотов, мешает принимать ключевые решения.
Спустя ровно 50 лет после полета Олкока и Брауна, в 1969 году, в воздух поднялся Boeing-747 — первый в мире дальнемагистральный
широкофюзеляжный самолет, которому было суждено стать символом доступных трансконтинентальных путешествий. Так десинхроноз превратился из профессиональной болезни летчиков в известную всем путешественникам проблему, главные признаки которой — несварение желудка и бессонница. Но сегодня ученые говорят о том, что жертв острого джетлэга, вызванного перелетами, значительно меньше, чем людей, которые никуда не летают, но страдают от джетлэга хронического. В группе риска все, кто не спит по ночам, работает посменно или вахтовым методом.

Жертвы джетлэга
«Мы подходили к всесоюзному первенству уверенно, одерживая победы в каждом из матчей. И вдруг фиаско — наша волейбольная сборная проиграла местной команде. Для игроков день не был днем — наши организмы работали в ночном режиме. По времени Владивостока, откуда мы прилетели, игра началась в три часа ночи, закончилась в пять утра», — рассказывает Сергей Ежов, участник всесоюзного первенства, ныне доктор медицинских наук, профессор Тихоокеанского государственного экономического университета.
В начале 1970-х годов, будучи студентом медицинского факультета, он заинтересовался хронофизиологией географических перемещений и
рассогласованием биологических ритмов.
«В спорте высоких достижений от победы отделяют доли секунд и миллиметры. Повлиять на результат может недостаточная концентрация
внимания или непривычная работа сердца. В 1995 году доктор Лоренс Рехт проанализировал исходы более тысячи бейсбольных матчей высшей лиги в СШАс 1991 по 1993 год. Согласно его выводам, опубликованным в журнале Nature, «авиаперемещения в восточном направлении снижают индивидуальную выносливость спортсмена более чем в шесть раз».

В обход сетчатки
Человек настраивает свои биологические часы в зависимости от освещенности. Рептилии, рыбы и птицы отличают день от ночи без участия
сетчатки глаз: тонкие кости черепа позволяют свету проникать в мозг напрямую. С людьми, как и со всеми приматами, дела обстоят иначе.
Биологические часы у Homo sapiens «встроены» в гипоталамус, точнее, в супрахиазматическое ядро. Эта часть мозга лежит над перекрестом
зрительных нервов, через которые и получает от сетчатки информацию об освещенности.
Внутренние ритмы человека примерно соответствуют суткам: человек засыпает и просыпается с периодичностью 24 плюс-минус три часа.
Ориентируясь на зрение, мозг выбрасывает в кровь мелатонин — гормон сна, не позволяя организму отставать или опережать суточные ритмы. При быстрой смене часового пояса выработка мелатонина сбивается с устоявшегося графика и биологические ритмы дрейфуют. Что происходит с мозгом без световой подстройки, видно на примере незрячих. «Зачастую у слепых обнаруживается фотонезависимый цикл работы эндокринной и метаболической систем, а также режимы сна — бодрствования и поведения», — объясняет Мэри Чой, преподаватель Колледжа Туро в Нью-Йорке. Известно, что организм слепых людей самостоятельно отсчитывает время для завтрака или ночного сна. Однако если в определенные часы слепым давать мелатонин, они начинают жить как зрячие, установили в 2005 году ученые из Орегонского университета здоровья и нации: исчезает циркадный дрейф в работе внутренних органов, который мешает не только засыпать, но и переваривать пищу.
Сбои в смене дня и ночи нарушают и цикличность выработки кортизола — один из гормонов бодрствования. У большинства людей его уровень в крови нарастает с полуночи, достигая максимальной концентрации к 6–8 часам утра, когда почти прекращается выработка мелатонина. Поэтому, если вовремя не засыпать, организм ответит сонливостью днем и бессонницей в ночное время. Следствием хронического нарушения выработки этих гормонов становится ожирение и заболевания сердца.
Недавно для путешественников были разработаны приборы, которые обманывают мозг, создавая искусственное освещение. Доктор Маркку Тимонен из Университета Оулу в Финляндии предложил транскраниальный способ доставки терапевтической  порции света, то есть напрямую в мозг. Для этой цели и созданы наушники Valkee. Нехитрое устройство внешне напоминает плеер, но оно не играет, а светит в фоточувствительные зоны мозга в обход сетчатки — через слуховые каналы. Исследователи утверждают: 8–12 минут ежедневной светотерапии достаточно для избавления от зимней депрессии. Весной 2012 года авиакомпания FINAIR уже начала выдавать эти наушники своим пассажирам в дорогу — желающим «просветлить» мозги для борьбы с джетлэгом продолжительность сеанса придется подбирать самим.
Детище австралийских сомнологов — очки Re-Timer — помогает пассажирам не чувствовать сонливость по прибытии к месту назначения. Специальные светодиоды направляют в глаза мягкий зеленоватый свет, искусственно удлинняя световой день путешественника. Чтобы избежать проблем с пищеварением, вызванных, например, перелетом из Сиднея в Берлин, путешественникам советуют надевать очки по вечерам за три дня до вылета и сутки спустя после прилета. Сегодня многие уже знают, как бороться с постперелетным поносом, бессонницей и тяжелой головой, — об этом даже предупреждают перед вылетом в аэропорту. Значительно меньше ясности в том, что делать с хроническим джетлэгом. Ведь его испытывает абсолютное большинство современных людей.

Отупение от сдвига
Десятки исследовательских групп по всему миру заставляют подопытных животных «летать», искусственно изменяя продолжительность дня.
Исследователи из Университета Нью-Джерси дважды в неделю удлиняли период бодрствования животных на шесть-семь часов (перелет из Владивостока в Москву). В таких условиях у животных ослабевает противораковый иммунитет: клетки NK (natural killers) сбиваются с циркадных ритмов и становятся менее агрессивными по отношению к опухоли. Это подтвердилось и в эпидемиологических экспериментах: лабораторные «перелетные» крысы быстрее умирали от рака легких.
«NK — особый вид лимфоцитов, уничтожающих не только инфицированные, но и опухолевые клетки, — объясняет Баходур Камолов, кандидат медицинских наук, научный сотрудник РОНЦ имени Блохина. — Есть данные, согласно которым индивидуальная устойчивость организма к онкологическим заболеваниям связана с количеством NK, продуцируемых в костном мозге, лимфатических узлах, тимусе и селезенке».
В исследовании китайских ученых из лаборатории State Key десятидневного джетлэга хватило, чтобы частота метастазирования карциномы Льюис у животных увеличилась почти в 3,5 раза. Правда, теперь ахиллесовой пятой противораковой защиты оказались не клетки NK, а
гены-онкосупрессоры, необходимые для подавления развития опухоли.
Мыши и хомяки в тех же условиях просто тупели — теряли способность усваивать новую информацию и даже забывали, где кормушка, доказали биологи из Мичиганского университета.

Четыре факта о джетлэге
Отправляясь в дальнее путешествие, важно учитывать следующее.
1. С запада на восток организму перемещаться сложнее, чем в обратном направлении. Кстати, в 1965 году исследование состояния американских летчиков дало обратные результаты, вероятно, из-за недостаточной статистики.
2. Трое суток — минимальный период, необходимый молодому здоровому организму для адаптации после пересечения двух и более часовых поясов.
3. Перелет может напомнить о старых болезнях. «По результатам 30-летней работы я могу смело утверждать, что с десинхронозом связаны
обострения хорошо компенсированных хронических заболеваний или инфекций, — говорит Иван Пигарев. — Не стоит удивляться, если вдруг на курорте у человека из-за снижения иммунитета проявляется герпес, а по возвращении домой обостряются уже залеченные травмы. Кстати, возвращение домой — более болезненный для организма процесс, чем путешествие на курорт».
4. Таблетки мелатонина предупреждают острый джетлэг. Планируя перемещение на расстояние более пяти часовых поясов, следует в день
отлета принять мелатонин в период, который будет соответствовать ночному времени в месте прибытия, советуют врачи. При путешествии на расстояние более семи часовых поясов принимать мелатонин необходимо за два-три дня до путешествия.

Хроническое путешествие
Чтобы ощутить все последствия джетлэга, вовсе не обязательно дважды в неделю летать из Владивостока в Москву и обратно. Достаточно
путешествовать на самолете один раз в полтора-два месяца. Или работать вахтовым методом. Хронический джетлэг постоянно испытывают бизнесмены, неспящие студенты, дальнобойщики и новоиспеченные мамы. Всем им знакомо состояние, схожее с легким похмельем, которое выветривается после чашки кофе. Изучая адаптационные способности спортсменов, доктор медицинских наук, профессор Тихоокеанского государственного экономического университета Сергей Ежов показал, что острая рассинхронизация не исчезает сразу, а переходит в латентную стадию: «Даже спустя сорок дней после перелета на расстояние семи часовых поясов, организм не возвращается в привычный режим работы. Десинхроноз наблюдается не только на молекулярном и клеточном уровне, но и во взаимодействии полушарий мозга между собой». Нарушение этих связей может приводить к заторможенности реакции.
Какую роль выполняет сон и чем грозит его отсутствие, наглядно демонстрируют эксперименты над животными. Крыса сидит на диске,
установленном над водой, к ее голове подведены электроды. Как только животное засыпает, диск автоматически начинает вращаться. Грызун просыпается и, чтобы не упасть в воду, семенит лапками. Такую модель эксперимента биологи используют для изучения эффектов отсутствия сна. Для летального исхода крысам достаточно нескольких бессонных суток. От чего умирают лишенные сна грызуны? От состояния, близкого синдрому приобретенного иммунодефицита. «В таких экспериментах у животных не обнаруживается нарушений со стороны нервной системы (мозга), зато очевидны нарушения иммунной системы, — объясняет Иван Пигарев, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Института проблем передачи информации РАН. — У умерших животных выявляются серьезные заболевания
практически всех внутренних органов». Иван Пигарев — автор новой гипотезы сна, согласно которой во время отдыха мозг «разговаривает» с
внутренними органами, не имеющими представительства в коре, — желудком, сердцем, кишечником, печенью и другими.
Ранее считалось, что мозг отдыхает, подобно мышце. Пигарев показал, что во сне он не просто восстанавливается, а устраивает «летучку» между внутренними органами. В ходе этого «селекторного совещания» между внутренними органами анализируется прошедший день, решаются накопившиеся информационные  проблемы и устраняются ошибки. Мозг решает, куда подбросить гормонов, как переварить соевую сосиску и вообще не загнуться от съеденного перед сном гамбургера. О возможности таких «мозговых летучек» Иван Пигарев задумался около полувека назад, а надежные подтверждения получил лишь в 1990-е. В своем первом эксперименте он стимулировал электродами кишечник спящей кошки. Опыты доказали, что во время сна мозг занимается менеджментом, помогая внутренним органам и иммунной системе разобраться с тем, что произошло за прошедший день. Эксперименты Пигарева объясняют серьезные последствия хронического джетлэга: если «летучки», которые устраивает во сне мозг, постоянно срывать, это грозит проблемами с пищеварением и сердцем.
Однако люди склонны адаптироваться к изменяющимся условиям жизни. За годы эволюции человек научился переваривать даже коровье молоко, что помогло ему в освоении северных широт. В будущем мы станем летать только чаще, спать меньше, а работать больше, и не всегда в родных часовых поясах. Так, может, организмы людей будущего найдут способы борьбы и с джетлэгом? «Нет, — уверен Иван Пигарев. — Такой сценарий вряд ли возможен. Слишком сложен человеческий мозг, и ни к перелетам, ни к отсутствию полноценного сна он не привыкнет.
Более того, есть люди, которые вообще не могут приспособиться к новому часовому поясу, уверен Иван Пигарев. В момент рождения у человека в мозгу «отпечатывается» физиологическая принадлежность к часовому поясу, и организм не способен поменять место прописки. Это утверждение подкрепляется работами, проведенными в Лаборатории функциональных резервов человека РАН. Согласно их эпидемиологическим данным, заболеваемость среди пришлого населения (например, переехавших в Сургут нефтяников) в 3–4 раза выше, чем у местного населения. С Пигаревым согласен профессор Сергей Ежов: «Все зависит от хроноадаптационных способностей организма. Похоже, приучить себя к джетлэгу невозможно, хроноадаптационный потенциал, по всей видимости, имеет наследственную природу».
«Максимум, чего может достичь Homo sapiens, — считает Иван Пигарев, — «превратиться в кролика». Эти животные не испытывают десинхроноза, потому что у них непродолжительный сон сменяется столь же недолгим периодом бодрствования. За короткие промежутки организм не успевает кардинально перестроить свой гормональный статус и накопить большое количество ошибок, потому для восстановления и спать долго не приходится».