Когда мы спим, мы не только отдыхаем и видим сновидения — во сне наш мозг продолжает обрабатывать и реорганизовывать информацию, сон способствует улучшению памяти, а его отсутствие приводит к серьезным нарушениям когнитивных процессов. Что нам снится, как сны связаны с нашим реальным опытом и действительно ли возможны осознанные сновидения
Что такое сны и как они связаны с реальностью?
Период сна у людей состоит из циклов по полтора-два часа и разделяется на два крупных типа: медленный (медленноволновой, или ортодоксальный) сон, наступающий сразу после засыпания и характеризующийся снижением активности головного мозга, и фаза быстрых движений глаз (быстрый, или парадоксальный, сон), во время которой, напротив, мозг человека особенно активен. Раньше считалось, что мы видим сновидения только во время БДГ-сна, но последние исследования опровергают это утверждение. В фазе медленноволнового сна мы тоже видим сны, просто это происходит реже, а сами сны короче и не столь эмоциональны.
Сновидения — возвращение к событиям и опыту, произошедшим с нами в течение дня. Если утром с нами что-то случилось, то в течение дня мы все время волей-неволей будем мысленно к этому возвращаться. Сны принципиально от этого процесса не отличаются. Говоря научным языком, нейронные группы в нашем мозге возбуждаются в связи с каким-то событием, формируют его репрезентацию и затем вновь возвращаются к данному рисунку активности. Это нормальная работа мозга: однажды возбудившаяся вместе нейронная группа имеет тенденцию возвращаться к своей синхронной активации, что и происходит с нами во время сновидений.
Насколько сновидения связаны с реальной жизнью — вопрос определения методов. В традиционной культуре сны человека ограничены его повседневным опытом, а сегодня это еще и вопрос усвоения медийного опыта. В течение дня мы можем листать ленту соцсетей, читать книгу или смотреть сериал. Учитывая взаимосвязанность нашего опыта, на экране человек может увидеть что-то, что способно возродить какие-то картины из прошлого и возбудить определенные нейронные группы, даже неосознанно.
Что нам снится?
Семь лет назад в попытке ответить на вопрос, что нам снится, ученые провели ныне известное исследование во время которого они показывали испытуемым определенные картинки и делали им функциональную магнитно-резонансную томографию — эта разновидность МРТ на основании изменения кровотока и наполненности его кислородом позволяет косвенно сделать заключения относительно того, где в большей или меньшей степени происходит активация нейронов. Причем ученые не искали определенную зону, которая за что-то отвечает, а смотрели на рисунок активности головного мозга — настолько большой, насколько позволяют компьютерные мощности, которые затем производят оценку увиденного. Для этого нужно было весь мозг представить состоящим из небольших сегментов, для каждого из них определить степень активности и в зависимости от этого на шкале присвоить сегментам какой-то цвет. Восприятию каждой картинки, таким образом, соответствовал свой рисунок мозговой активности.Исследователи показывали людям огромное количество картинок и так создали своего рода алфавит. Затем ученые просили испытуемых уснуть и во время сна отслеживали, какой рисунок активности в их мозге в большей степени напоминает что-то из той созданной ими «библиотеки». Потом человека будили, и он подтверждал, что действительно видел что-то подобное.
Были также исследования с использованием фМРТ и компьютерного алгоритма, который находил общее в рисунках активности мозга. Какому-то количеству испытуемых, например десяти, показывали разные категории картинок. Натренировав на этих людях алгоритм, можно было позвать одиннадцатого человека и с большой вероятностью сказать по рисунку его мозговой активности, какую картинку он сейчас видит, несмотря на то что алгоритм тренировался не на его мозге.
Правда, здесь есть ограничение. Судя по всему, этот эффект связан с опытом, который у нас есть. Если он сходный и приобретен нами приблизительно в одно и то же время, тогда можно сделать такое «предсказание». Все мы примерно в одном возрасте учились завязывать шнурки, впервые увидели кошек, стали отличать их от собак и так далее. Но если обратиться к опыту совершенно иных в культурном отношении людей, то мы вряд ли сможем на их примере понять, какие картинки им сейчас показывают. Индивидуальная настройка требуется также в исследованиях, связанных с нашим более поздним опытом, который у всех уже сильно различается: каждый хорошо разбирается в какой-то своей сфере. В этом случае уже не получится так легко заглянуть в субъективный опыт человека.
Осознаваемое и неосознаваемое
В одном исследовании людям, страдающим от амнезии, предлагали сыграть в тетрис. Во сне они продолжали видеть эти картинки, но, конечно, не могли вспомнить почему. Таким образом выяснилось, что сновидения необязательно связаны с осознаваемой возможностью вспомнить какой-то эпизод. Эти возвраты к нейронным группам, однажды активировавшимся в течение длительного времени, — просто особенности функционирования нашего мозга.
Что бы мы ни делали в течение дня и ночи, мы не можем избавиться от того, чего не осознаем. В случае и осознаваемых, и неосознаваемых сновидений мы имеем дело с уже имеющимся у нас опытом. Даже если мы его реактивируем, не выходя на осознаваемый уровень, это все равно дает нам возможность использовать его с большей вероятностью, чем если бы мы его не реактивировали вообще. Вопрос, как именно реорганизуется опыт во сне в случае неосознаваемых или осознанных сновидений, открыт и экспериментально интересен.
Явление осознанных сновидений, когда люди способны управлять собственными снами, часто вызывает у ученых скептическую реакцию. Тем не менее некоторые люди действительно умеют управлять своими сновидениями, и этому можно научиться. С помощью электроэнцефалограммы можно обнаружить некоторые признаки того, что люди осознают свои сновидения. Во время осознанных сновидений они испытывают скорее то, что можно назвать восприятием, а не воображением. Доказано, что в состоянии осознанного сновидения люди могут осуществлять коммуникацию с теми, кто находится рядом с ними. Например, можно заранее договориться, что, когда у человека начнется осознанное сновидение, он определенным образом подвигает глазами.
Сон у детей и животных
Существует множество ограничений, связанных с изучением сна у детей, поэтому в этой области нам многое еще не известно. Понятно, что со временем меняется характер сна и соотношение медленноволнового и БДГ-сна. Известно, что дети спят гораздо дольше, чем взрослые, — это связывают с тем, что они усваивают много новой информации и часто переживают. Новизна может провоцировать кошмары: детям они действительно снятся чаще, чем взрослым, хотя в целом считается, что кошмарные сновидения могут видеть все.
Животные тоже видят сны, просто мы не можем их об этом спросить. Но экспериментальные данные показывают, что активность нейронов, использовавшихся до сна в каких-то задачах, повторяется во время периодов, когда животные спят. Это позволяет говорить о том, что у них случается проигрывание опыта. Видят ли они сны и осознают ли их — вопрос открытый, хотя, кажется, любой, у кого дома есть собака или кошка, может утверждать, что во сне животные лают, бегут и так далее.
Американец Джон О’Киф и норвежцы Май-Бритт и Эдвард Мозер получили Нобелевскую премию 2014 года за экспериментальное исследование, в ходе которого продемонстрировали, что в мозге как у животных, так и у людей есть так называемые нейроны места, активность которых связана с определенными локациями в пространстве. Регистрируя активность этих нейронов в мозге, мы можем сказать, что находимся именно в этой комнате, а не в какой-то другой. У людей такие регистрации производили, например, когда они ходили по виртуальному городу в компьютерной игре. Как и у животных, для всех мест у нас есть свои нейроны. Если попросить людей вспомнить, где находится, скажем, булочная, и продолжать регистрацию нейронной активности, то будет видно, что воспоминание об этом месте связано с реактивацией той самой нейронной группы, которая была активна при нахождении в этом месте. Можно использовать этот метод анализа нейронов места, если мы хотим понять, что происходит во сне у животных.
Кроме того, такой подход способен продемонстрировать, как можно во сне имплантировать человеку или животному какую-то информацию. Сначала ученые регистрировали нейроны определенных мест у выпущенных в лабиринт животных, а затем во сне, когда происходила реактивация тех или иных нейронов, производили определенную стимуляцию. Она приводила к выбросу химических веществ, имеющих подкрепляющее значение. Фактически исследователи подкрепляли реактивацию нейронной группы, связанной с определенным местом, и поэтому, когда на следующий день животное выпускали в лабиринт, оказывалось, что большую часть времени оно находилось именно в том месте, с которым была связана реактивация нейронной группы, подкрепленная ночью. В действительности в опыте животного ничего положительного в этом месте не происходило, и контрольная группа так себя не вела.
Сны и память
Множество исследований свидетельствуют о том, что сон способствует улучшению памяти — декларативной, моторной и процедурной. Если испытуемых попросить выучить определенный список слов и разбить людей на две группы, одна из которых сразу же расскажет, что запомнила, а вторая вначале ляжет спать, то окажется, что даже при небольшой длительности сна воспроизведение будет лучше у второй группы.
Многие студенты не учатся в течение всего семестра, а читают все в последнюю ночь, и это большая ошибка. Исходя из всего того, что мы знаем о функционировании мозга во сне, имеет смысл сделать иначе: перед экзаменом просто просмотреть учебник, не пытаясь все выучить, и запустить таким образом реактивацию нейронных групп, связанных с определенными, интересующими нас аспектами. А затем дать своему мозгу возможность самостоятельно доделать эту работу — и при этом выспаться. В таком случае шансов воспроизвести эту информацию на следующий день больше, чем если потратить всю ночь на чтение. Все экспериментальные данные свидетельствуют в пользу такой стратегии.
Кроме того, экспериментально доказано, что сны снятся всем, но не все люди их запоминают. Это может быть связано с различиями в моменте пробуждения, когда нейроны, воспроизводившие сновидения, тормозят свою активность и активируются другие нейроны, связанные с реальностью. Если этот переход происходит мягче и люди повторяют то, что им приснилось, как бы воспроизводя активность этих нейронных групп, то у них возникает возможность развернуто рассказывать о своих сновидениях.
Депривация сна
Существуют разные точки зрения на тему депривации сна. Так, есть мнение, что при лишении сна страдают внутренние органы, а мозг остается целым. Но относительно недавние обзоры показали, что эти достаточно серьезные повреждения органов в большой степени связаны не столько с самой депривацией сна, сколько со стрессовой ситуацией, которая создавалась для испытуемых животных и людей во время исследований. Например, в некоторых экспериментах использовали специальную платформу, которая уезжала под стенку, и животное, чтобы не свалиться в воду, должно было все время переступать лапками — таким образом ему не давали спать. Но это стрессовая ситуация, которая действительно может приводить к серьезным проблемам, в том числе повреждению внутренних органов и дефектам терморегуляции. Повреждается ли при этом мозг, еще никем не доказано. Сейчас, чтобы животные не спали, их стали просто поглаживать кисточкой, и разница действительно заметна. То же самое с человеком: если бережно относиться к испытуемому или тому, кто ставит очередной мировой рекорд по времени без сна, а не запирать его в одиночной камере, то каких-то серьезных последствий для его здоровья также наблюдаться не будет.