Зачем мы спим. Новая наука о сне и сновидениях - Мэттью Уолкер

В 1950-х и 1960-х годах, когда ученые начали измерять эти медленные мозговые волны, было сделано понятное предположение: эти на вид неспешные, даже ленивые движения мозговых волн должны отражать деятельность мозга, который находится в бездействии или даже в спящем состоянии. Это было разумное подозрение, учитывая, что самые глубокие, самые неспешные волны медленного сна могут напоминать волны, которые мы видим у пациентов под наркозом или даже в некоторых формах комы. Но это допущение оказалось в корне неверным, ничто не могло быть дальше от истины. То, что вы на самом деле испытываете во время глубокого медленного сна, — одна из самых грандиозных среди известных нам демонстраций нейронного взаимодействия. Посредством потрясающего акта самоорганизации многие тысячи нейронов решили объединиться и синхронно «петь» или «гореть». Каждый раз, когда ночью в своей лаборатории я наблюдаю этот поразительный акт нейронной синхронии, я склоняю голову в знак уважения: сон поистине внушает мне благоговейный трепет.

Вернемся к аналогии с микрофоном, свисающим над футбольным стадионом, и рассмотрим игру сна в действии. Толпа — тысячи отдельных мозговых клеток — перешла от болтовни друг с другом перед началом игры (бодрствование) к единому состоянию (глубокий сон). Голоса нейронов объединяются — теперь они звучат синхронно, подобно мантре — песне глубокого медленного сна. И вдруг раздается громкий вскрик, создающий высокий всплеск мозговой активности, затем голоса умолкают на несколько секунд, образуя глубокую, протяженную впадину мозговой волны. Наш установленный на стадионе микрофон ловит четко определенный рев расположившейся внизу толпы, за которым следует долгая пауза, похожая на общий вдох. Осознавая, что ритмичная мелодия глубокого сна была на самом деле высокоактивным, тщательно скоординированным состоянием мозговой гармонии, ученые были вынуждены отказаться от поверхностных представлений о глубоком сне как о состоянии тупого оцепенения.

Понимание этой ошеломляющей электрической гармонии, которая каждую ночь сотни раз пульсирует по поверхности вашего мозга, также помогает объяснить потерю внешнего сознания. Она начинается ниже поверхности мозга, в таламусе. Вспомните, что, как только мы засыпаем, таламус — эти сенсорные ворота, расположенные глубоко в центре мозга, — блокирует передачу воспринимаемых сигналов (звуков, зрительных образов, прикосновений и т. д.) к верхушке мозга и к его коре. Прерывая перцепционные связи с внешним миром, мы не просто теряем чувство сознания (поэтому мы не видим сновидений в фазе медленного сна и не ведем осознанный отсчет времени), но и позволяем коре головного мозга «расслабиться», входя в режим пассивной работы. Такой режим пассивной работы и есть то, что мы называем глубоким медленноволновым сном, или состоянием неторопливой, но активной и предельно синхронизированной мозговой активности. Это пограничное состояние приближается к ночной мозговой медитации, хотя следует заметить, что оно очень отличается от работы мозга в бодрствующих медитативных состояниях.

В этом шаманском состоянии глубокого медленного сна может быть найдена настоящая сокровищница психических и физических благ для вашего мозга и тела — щедрый подарок, который мы подробно исследуем в главе 6. Однако одно из благ для мозга — сохранение воспоминаний — заслуживает упоминания в этот момент нашего рассказа, поскольку служит прекрасным примером того, на что способны глубокие медленные мозговые волны.

Случалось ли вам, путешествуя на машине, замечать, что в какой-то момент сигнал FM-радиостанции, которую вы слушали, начинает слабеть? И напротив, сигналы AM-радиостанций остаются сильными. Возможно, вы, заехав еще дальше, попытались поймать другой FM-сигнал, но потерпели неудачу. Переключившись на AM-полосу, вы обнаружили несколько все еще доступных каналов. Объяснение кроется в самих радиоволнах, точнее в разных скоростях передачи этих волн — FM и AM. Станции FM используют короткие радиоволны, амплитуда колебаний которых намного чаще амплитуды волн АМ. Преимущество радиоволн FM заключается в том, что они могут нести более значительную информационную нагрузку и, следовательно, звучат лучше. Но есть большой недостаток: волны FM быстро исчерпывают свои возможности, как спринтер, который может бежать только на короткие дистанции, хотя и имеет весьма развитую мускулатуру. Радиостанции, работающие в диапазоне AM, используют гораздо более медленные, точнее более длинные радиоволны, сходные с поджарым бегуном на дальние дистанции. В то время как радиоволны AM не могут соответствовать динамичному качеству радио FM, их неторопливая поступь способна покрывать большие расстояния с меньшим угасанием сигнала. Таким образом, вещание на дальние расстояния возможно лишь с помощью медленных AM-радиоволн, которые в состоянии обеспечивать стабильную связь между самыми отдаленными географическими районами.

Когда происходит переход работы мозга от быстрочастотного во время бодрствования к более сдержанному при медленной фазе глубокого сна, возникает то же самое преимущество коммуникации дальнего действия. Устойчивые, медленные, синхронные волны, которые проходят через мозг во время глубокого сна, открывают коммуникационные возможности между отдаленными долями мозга, позволяя им совместно отправлять и получать различные блоки хранимого опыта.

В этом плане вы можете думать о каждой отдельной волне медленного сна как о курьере, способном разносить посылки с информацией между разными мозговыми центрами. Безусловная польза от таких путешествующих в глубоком сне мозговых волн — это перенос информационных файлов. Каждую ночь мозговые волны глубокого сна и дальнего действия будут перемещать эти посылки (недавние впечатления) из хрупкого краткосрочного хранилища в более постоянное и, таким образом, более безопасное долгосрочное хранилище. Следовательно, работа мозга в период бодрствования главным образом связана с восприятием внешнего сенсорного мира, в то время как фаза глубокого сна отражает внутреннее состояние рефлексии, которое способствует передаче информации и очищению воспоминаний.

Если во время бодрствования господствующее положение занимает прием, а во время фазы медленного сна — рефлексия, что же тогда происходит во время фазы быстрого сна — во время сновидений? Вернемся к рис. 9. Последняя линия электрической работы мозговых волн — это те импульсы, которые я бы обнаружил в вашем мозге, когда он находится в фазе быстрого сна. Несмотря на то что человек спит, сопутствующая сну деятельность мозговых волн не имеет сходства с работой мозга во время глубокого медленного сна (средняя линия на рисунке). Более того, работа мозга в фазе быстрого сна представляет собой почти точную копию работы в период активного бодрствования — на рисунке это верхняя линия. В самом деле, недавние исследования с помощью аппаратов МРТ обнаружили, что существуют отдельные участки мозга, проявляющие большую активность во время быстрого сна, чем во время бодрствования, — разница может составлять до 30%!

По этим причинам быстрый сон также называют парадоксальным: мозг остается бодрствующим, а тело явно спит. Часто бывает невозможно отличить быстрый сон от бодрствования по одной только энцефалограмме. В фазе быстрого сна происходит возвращение асинхронных высокочастотных мозговых волн. Многие тысячи мозговых клеток в коре головного мозга, которые ранее во время фазы медленного сна объединились в медленном и синхронном гомоне, теперь вернулись к бешеной обработке разных информационных блоков на разных скоростях, в разное время и в разных участках мозга — что типично для бодрствования. Но вы не бодрствуете, скорее вы крепко спите. Так какая же информация подвергается обработке, раз в данный момент это уж точно не информация из внешнего мира?