Мозг во сне. Что происходит с мозгом, пока мы спим - Рок Андреа

Нам лучше всего запоминаются сны, в которых мы предстаем обнаженными, падаем или летаем, однако и контент-анализ, и опросы вроде того, что проводил Нильсен, достаточно доказательно убеждают в том, что сон, в котором нас кто-то или что-то преследует, — это самая распространенная из ночных драм. И это не зависит ни от того, когда и где живет ее главный герой, — скорее всего, это связано с тем, как эволюционировали сновидения.

Потрясающую — и подкрепленную солидными доказательствами — теорию эволюции человеческих сновидений выдвинул в 1980-х годах Джонатан Уинсон, авиаинженер, который переключился на нейробиологию, поскольку видел в тайнах работы мозга инженерную задачу высшего порядка. Уинсон был заинтригован тем, что, когда животные были вовлечены во что-то, от чего зависело их выживание, например, когда кошка выслеживала добычу или кролик настораживался в присутствии хищника, клетки гиппокампа (структуры, необходимой для формирования памяти) начинали издавать регулярные вспышки — по шесть вспышек в секунду: этот уникальный рисунок на электроэнцефалограмме получил название тета-ритм, и Уинсон изучал тета-ритм в своей лаборатории в Университете Рокфеллера. Поскольку, помимо таких реальных ситуаций, тета-ритм появлялся только в состоянии быстрого сна, Уинсон предположил, что эта фаза жизненно необходима для обработки информации, полученной днем, и что она критична для выживания. Он считал, что понимание того, для чего необходима фаза REM, прольет свет на процесс сновидений у людей.

Изучая тайны эволюции, он обнаружил, что есть одно удивительное млекопитающее — колючий муравьед, или ехидна, — обладающее совершенно уникальной структурой сна: у ехидны нет типичного цикла сна с фазой REM и, соответственно, с тета-ритмом. В более поздних исследованиях, которые проводил Джером Сигел из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, было установлено, что состояние сна у ехидны «представляется чем-то промежуточным между фазами REM и NREM [17]». Вообще-то ехидна — существо странное во многих отношениях: она представляет собою реликт древнейших времен, поскольку это яйцекладущее млекопитающее (их еще называют однопроходными), первая ступенька в превращении рептилий в млекопитающих.

Поскольку более распространенные виды современных млекопитающих как бы «отпочковались» от линии однопроходных около 140 миллионов лет назад, Уинсон предположил, что фаза REM также возникла в эти времена. И это отделение знаменовало собой появление первых сновидений.

Уинсон считал, что до того, как возникла фаза REM, первые млекопитающие должны были мгновенно обрабатывать новую информацию, от которой зависело их выживание — местоположение источников пищи или безопасные маршруты. Новую информацию следовало добавлять к уже накопленной, той, что хранилась в префронтальной коре — системе мозга, отвечающей за планирование и принятие решений и изменения в поведении в зависимости от обстоятельств. Например, если животное поест красных ягод с куста на берегу водоема и после этого почувствует себя плохо, эта информация будет закодирована в памяти, животное изменит поведение и впредь будет избегать таких ягод.

Но закрепление в памяти и соответствующая перестройка нейронных цепей, управляющих будущим поведением, если это происходит в состоянии тревоги или в ответ на изменения во внешнем мире, — далеко не самый эффективный образ действий, что видно при сравнении примитивного поведения ехидны с куда более развитым и продвинутым поведением кошек, обезьян и даже крыс — а у них, похоже, есть сновидения.

Уинсон считал, что фаза REM возникла как способ переработки информации и закладки ее в память. Она позволила префронтальной коре развить более продвинутые перцептивные и познавательные способности, чем наблюдаются у рептилий и примитивных млекопитающих вроде ехидны. В качестве еще одного доказательства он указывал на анатомические различия между мозгом млекопитающих, имеющих фазу REM, и мозгом австралийской ехидны, чья извитая префронтальная кора намного крупнее по отношению к остальному мозгу, чем это наблюдается у других млекопитающих, в том числе и у человека. Если бы природа не создала быстрый сон как автономное средство включения нового опыта в уже существующую память, у кошек, обезьян и людей не развились бы высокие когнитивные способности, поскольку тогда префронтальная кора была бы такого размера, что черепная коробка просто не смогла бы ее вместить. Как образно выразился Уинсон, если бы у человека мозг был организован по тому же принципу, что и у ехидны, «понадобилась бы тачка, чтобы везти его перед собой».

Еще одну теорию относительно биологической функции REM — эта теория была близка теории Уинсона об эволюции сновидений — выдвинул один из первых французских исследователей сна Мишель Жуве.

Он предположил, что эта фаза сна способствует выработке генетически закодированного поведения, повышающего шансы организма на выживание. Интересно, что другие фазы сна возникли, только когда рептилии эволюционировали в млекопитающих. Появившаяся у теплокровных созданий способность поддерживать постоянную температуру тела требовала и способности сохранять энергию, и в этом, похоже, состоит одна из основных функций сна. Без сна температуру тела регулировать невозможно. Но при этом во время сновидений мозг использует больше энергии, чем во время бодрствования, а тело обездвижено, и поэтому млекопитающее становится легкой добычей для хищников. Вылупившись из яйца, рептилии приходят в мир достаточно хорошо подготовленными и экипированными для самостоятельного выживания, а большинству млекопитающих еще приходится этому учиться. И сновидения в определенной степени ускоряют этот процесс, повышают выживаемость млекопитающего. Этим можно объяснить тот факт, что человеческий зародыш почти все время проводит в стадии быстрого сна, а новорожденный пребывает в фазе REM около половины суточной нормы сна, составляющей шестнадцать часов. Такие данные согласуются с данными о том, что детеныши тех млекопитающих, которые рождаются уже хорошо подготовленными к выживанию — как, например, детеныши дельфинов, — имеют самую короткую суточную длительность REM, а самая высокая продолжительность быстрого сна — у детенышей, рожденных совершенно незрелыми, беспомощными, такими как новорожденные опоссумы. Человеческие младенцы, родившиеся на десять недель раньше срока, проводят в стадии REM 80 процентов общего времени сна; дети же, родившиеся на две недели раньше срока, — 58 процентов. Исследователь сна Стивен Лаберг (он начал свою карьеру в Стэнфордском университете) предположил, что, наблюдая за тем, как новорожденный улыбается во сне, мы на самом деле наблюдаем за процессом формирования связей в мозге. Младенец неосознанно овладевает навыком, который будет служить ему в дальнейших социальных взаимодействиях, в том числе и при поисках партнера, и улыбается он во сне еще до того, как начинает улыбаться в период бодрствования.

На основании всех этих данных многие исследователи пришли к выводу, что во время фазы быстрого сна в мозге и людей, и животных буквально «прокладываются кабели». Вполне возможно, что интенсивная нейронная активность во время REM необходима для установления нейронных цепей и передачи важнейшей для выживания генетически закодированной информации — о том, как охотиться, как находить себе пару и т. д. И такое предположение о предназначении фазы быстрого сна находит подтверждение в исследованиях, проводимых среди всех биологических видов.

Короче говоря, сновидения человека — это результат развития механизмов, унаследованных от низших видов, и во время фазы быстрого сна мозг обрабатывает как генетически закодированную, необходимую для выживания информацию, так и важнейшую информацию, полученную во время бодрствования. При этом сновидения являются наследием всего процесса развития млекопитающих, так как их содержание носит чувственный характер, преимущественно визуальный — они редко бывают вербальными. Как сказал Джонатан Уинсон, «сновидения человека — это окно в процесс работы нейронных связей, посредством которого с самого раннего детства устанавливаются, изменяются и проверяются стратегии поведения».