Питер Шпорк - Сон. Почему мы спим и как нам это лучше всего удается
В 2000 г. он вместе со своим коллегой Штеффеном Гайсом и другими сотрудниками провел такой же тест, как Стикголд, с целью проанализировать влияние различных фаз сна на обучение. Испытуемые, разбуженные после первой половины сна, в которой доминируют фазы глубокого сна, явно чему-то научились. Те, кому не мешали спокойно проспать и вторую половину, богатую эпизодами БС, показали еще лучшие результаты. Зато третью группу заставили упражняться посреди ночи, когда фаза глубокого сна была уже позади. После этого они получили уже только легкий и БС. Этим людям сон не принес никакой пользы в обучении.
Это «первое сильное экспериментальное доказательство того, что человеческая память конструируется во сне в ходе двухступенчатого процесса», прокомментировал любекские результаты бельгийский невролог Пьер Макс из Льежского университета. В фазу БС, видимо, выносится в основном та информация, обработка которой началась во время глубокого сна. Эта идея хорошо согласуется с так называемой «теорией последовательности», предлагаемой рядом нейробиологов: память образуется во сне в несколько последовательных этапов. Во время БС закрепляется то, что было отобрано как важное в фазе глубокого сна.
Другое предположение гласит, что БС потому так отличается от глубокого сна, что различные виды памяти у человека закрепляются разными путями. Согласно этой теории, БС отвечает за запоминание эмоций и отработку врожденных двигательных навыков. Впрочем, обе концепции можно согласовать, предположив, что в фазе БС мозг связывает с эмоциями информацию, закрепленную в фазе глубокого сна.
И наконец, рабочая группа Дэниэла Марголиаша в Чикаго сумела в 2003 г. доказать, что человек использует сон также для процедурного обучения в акустической области и, что еще важнее, для обобщения проблем. Исследователи обучали участников эксперимента понимать специальным образом искаженные слова. Спустя 12ч тест проводился снова, но уже с совершенно другими словами. Если подопытные в этот промежуток времени не спали, они забывали принцип перевода и показывали столь же плохие результаты, как в самом начале обучения. Зато после сна они справлялись с текстом не хуже, чем сразу по окончании первой обучающей тренировки.
Следовательно, их мозг во сне закрепил не только воспоминание о конкретных словах, встречавшихся в упражнении, но и общий принцип опознания искаженных звуков. Более того: тем, кто не спал между первыми двумя тестами, и, соответственно, забыл принцип распознания звуков, достаточно было ненадолго вздремнуть, чтобы показатели значительно улучшились. Этот результат, наряду со многими другими, — доказательство эффективности пресловутого «Power-Nap», короткого послеобеденного сна для повышения работоспособности.
Сон для озарения
Итак, мозг во сне незаметно для нас проводит смотр событиям и деятельности минувшего дня. При этом он, видимо, закрепляет бессознательно возникшие связи между отдельными нейронами и создает прочные, воспроизводимые спустя долгое время модели в бесконечной нейронной сети. Сознательная память, вероятно, по сходному принципу перемещает информацию из буфера в долгосрочное хранилище и связывает новые данные с прежними впечатлениями.
Поговорка «утро вечера мудренее» и популярный сейчас совет «переспать с проблемой» говорят о том же самом. Многие люди рассказывают, что лучшие идеи приходят к ним во сне. Немецкий химик Август Кекуле увидел кольцевую структуру молекулы бензола во сне — в виде змеи, кусающей свой хвост. Английский писатель Роберт Льюис Стивенсон рассказывал, что странная история доктора Джекила и мистера Хайда целиком пригрезилась ему в одну из ночей, так что ее оставалось только записать. А американский игрок в гольф Джек Никлаус будто бы вышел из профессионального кризиса, увидев во сне, что ему нужно по-другому держать клюшку.
Правдивость этих историй часто подвергалась сомнению. И все же каждый по собственному опыту знает, что по утрам мы порой действительно умнее, чем накануне вечером. Загадки, с которыми мы легли спать, иногда решаются утром как будто сами собой.
Первое доказательство того, что сон — путь к озарению, получили в 2004 г. Ян Борн и его сотрудник Ульрих Вагнер. Исследователи предложили участникам эксперимента решить трудные и длинные арифметические задачи, имевшие на самом деле простой, всегда одинаковый принцип решения. Затем одна группа испытуемых получила возможность восемь часов проспать, а другая должна была бодрствовать. После этого упражнения в арифметике были продолжены. Ученых интересовало, как быстро подопытные заметят, что есть более простое решение задачи. Те, кому дали возможность поспать, оказались сообразительнее: 60% из них заметили подвох. В группе неспавших таких оказалось втрое меньше.
Порядок проведения эксперимента был рассчитан так, чтобы ни время суток, ни общая усталость не могли оказать влияния на результаты. Поэтому единственной возможной причиной, объясняющей столь решительное превосходство одной группы над другой, оставалась деятельность мозга во сне. И, конечно, у Борна нашлось для этого объяснение: «Сон не только закрепляет в памяти новые впечатления, он их качественно изменяет. И это позволяет человеку утром по-другому взглянуть на вчерашнюю проблему». Нередко результатом становится совершенно новый подход к решению.
Популярный психолог Михай Чиксентмихайи, наверное, обрадовался такому подтверждению своей правоты. Ведь он писал еще в 1997 г. в книге «Креативность»: «Не нужно чувствовать себя виноватым, если вы спите на пару часов больше, чем принято считать нормальным. Количественные потери во времени бодрствования с лихвой возмещаются качеством сознательной жизни». Его тезис подкрепляют два прославленных примера: Иоганн Вольфганг фон Гете и Альберт Эйнштейн спали не менее 9 ч в сутки. Поэт назвал сон «верным другом, который всем помогает». Физик любил ненадолго вздремнуть днем, ограничивая время таких сиест тем, что держал в руке связку ключей, которая с грохотом падала на пол, если он засыпал слишком глубоко.
Может быть, хотя бы малой частью своей гениальности они обязаны сну?
Каждому участку мозга — свою глубину сна
Сон в основном ускользает от человеческого сознания — это заложено в самой его природе. Поэтому прогресс сомнологии зависит от остроумных экспериментов и удачно поставленных вопросов. Например: если сон действительно так важен для работы мозга, как это нередко утверждают, не следует ли ожидать, что во сне особенно активно будут функционировать именно те участки мозга, которым пришлось больше всех потрудиться за минувший день?
Так родилась теория локального сна. Согласно этой теории, сон — не единый процесс, равномерно происходящий во всем теле, а своего рода физиологическое предложение организма своим отдельным частям взять столько сна, сколько каждой из них нужно. Поэтому глубина сна в каждый момент не обязательно повсюду одинакова. Вполне можно себе представить, что одна часть мозга спит глубже, чем другие. Например, после многочасовой игры в теннис сенсомоторный центр, координирующий удар, заслужил наиболее полный отдых.
Верность этой теории по крайней мере относительно мозга сейчас окончательно подтверждена. Хорошим примером может служить однополушарный сон морских млекопитающих и птиц. Русский специалист по физиологии животных Лев Мухаметов всякий раз будил дельфинов в то время, когда у них засыпала одна и та же половина мозга. В результате это полушарие отсыпалось потом значительно дольше, чем другое.
Исследователям удалось обнаружить локальные различия в сне и у людей: передняя половина большого мозга спит обычно несколько глубже, чем задняя, вероятно, потому, что дневная активность предъявляет к первой больше требований. «Передние лобные доли мозга важны для познавательной деятельности», поясняет цюрихский сомнолог Ханс-Петер Ландольт. «Эти участки мозга особенно активно работают днем, и здесь выделяется больше таких веществ, как аденозин, повышающих потребность в сне». Разница между левшами и правшами также нередко отражается на ЭЭГ сна: у правшей левое полушарие спит глубже, поскольку там обрабатывается информация правой руки, и наоборот.
Швейцарский сомнолог Александр Борбели и его коллеги решили в 1994 г. проверить эту идею. Они продолжительное время стимулировали вибрирующим физиотерапевтическим аппаратом кисть одной руки у восьми студентов-правшей. В первые часы следовавшего за этим сна действительно регистрировалось больше дельта-волн в тех участках мозга, которые обрабатывали информацию от стимулируемой руки. Правда, эффект проявлялся слабо и был статистически достоверен лишь при раздражении правой руки — и все же это было первое ясное указание на то, что и человеку свойственен локальный сон.
