История изучения сна и сновидений
Сон разума, или Иная реальность
Что есть Феномен сна. Читателям, говорящим «фи» при словах «архетип» и «психоанализ», можно предложить объяснить, как и почему в снах слепых от рождения людей присутствуют зрительные образы. Сны – это выход «общего» вовне через «наше» подсознание. И встреча с другими мирами, их распознавание, приводящее к завершению физической человеческой открытости, которая удерживает всеобщее пребывание в мире разных реалий. Именно единство бессознательного и лежит в основе толкования сна.
Оглавление
Приведённый ознакомительный фрагмент книги Сон разума, или Иная реальность предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.
Немного науки. История изучения сна
Вопреки извечному человеческому очарованию снами, они, до второй половины XX века, не рассматривались в качестве предмета исследований. Одной из причин этого было то, что «снам» пришлось ждать возникновения экспериментальной психологии в девятнадцатом веке и развития ее в двадцатом. Другой причиной оказался технический фактор: вплоть до недавнего времени инструментарий для исследова¬ния снов просто не был разработан. Сложные и чувствительные электронные приборы, компьютеры, используемые в современных исследованиях сна и сновидений, занимаются измерением, проверкой и записью тончайших нюансов сна и биологической активности. До их изобретения у ученых не было возможности отслеживать изменения биоэлектрического потенциала, происходящие в мозгу спящего, сопровождающие (и, может быть, порождающие) события, переживаемые человеком во сне. Некоторая историческая информация может помочь пытливому читателю в понимании того, каким же образом свершилась эта техническая революция.
Начало эпохи электричества восходит, как мы помним из курса средней школы, к одному из самых зна¬менитых за всю историю науки экспериментов, проведенному в XVIII веке итальянским физиологом Луиджи Гальвани, — эксперименту, в ходе которого было открыто «животное электричество». Гальвани был крайне удивлен, что когда он прикасался к отсеченной лягушечьей лапке двумя кусочками различных металлов, то та начинала дергаться, как живая. Кроме того, когда Гальвани, подсоединив к ней про¬вода, сделал примитивное устройство для определение электропотенциала, он обнаружил, что и в самом деле «вырабатывается» электричество. На этом Гальвани и построил свою теорию о том, что нервы ноги служат источником электричества, а затем обобщил предположение, заключив, что все ткани организма продуцируют «животное электричество» как результат процессов жизнедеятельности живых существ.
Через некоторое время после этого открытия другой итальянец, физик Алессандро Вольта, доказал ошибочность теории Гальвани в отношении источника электричества, приводившего в движение лапку ля¬гушки. Вольта показал, что электрический потенциал (названный в честь ученого voltage) происходил из сочетания медной и стальной проволоки, контактировавшей с влажной тканью. Другими словами — из примитивной батарейки, достаточно мощной для того, чтобы стимулировать рефлекторную мышеч-ную активность. Позже Гальвани все же доказал, что, как и было открыто, активность мышечных и нервных клеток приводит к микроскопическим изменениям электрического заряда — к «биологиче¬скому электричеству».
К середине XIX века научное понимание электричества достигло уже достаточного уровня, чтобы стало возможным качественное измерение электрической активности нейронов на любом участке нервной системы. Когда одно окончание периферического нерва подвергалось активной стимуляции, на другое его окончание постоянно передавался электрический импульс. Ричард Кейтон из Ливерпульского уни¬верситета заключил, что это и есть способ передачи импульсов по периферической нервной системе (к которой принадлежат органы чувств и двигательные нервы, расположенные вне центральной нервной системы), а также, возможно, и в центральной нервной системе (головном и спинном мозге). Таким об¬разом, если в результате измерения электропотенциала мозга отмечаются какие-либо изменения, то они должны быть следствием сенсорной стимуляции мозга.
В то же время мозг рассматривался всего лишь как нейронная сеть — орган, всецело зависящий от внешних стимулов, и сам по себе ничего не делающий; иначе говоря, не способный давать что-либо, кроме ответов на заданные вопросы. В 1875 году Кейтон попытался измерить предполагаемую реакцию мозга на сенсорную стимуляцию. Подвергнув собаку анестезии, он вскрыл ей черепную коробку и обна¬ружил поверхность полушарий ее мозга. Когда Кейтон подсоединил электроды к коре головного мозга собаки, у нее случился шок, и это не был электрошок. Собака была под анестезией, следовательно, воз¬можности получать какую-либо сенсорную информацию у нее не было, и Кейтон не ожидал никаких физиологических изменений в ее мозговой активности. Но, вопреки ожидаемой стабильности потен¬циала, в мозгу собаки происходили непрерывные изменения, быстрые колебания напряжения. Произо¬шедшее послужило явным доказательством того, что мозг не является только лишь аппаратом реагирования на стимулы: нейтральным его состоянием оказался не полный покой, а активность. По крайней мере, это можно было утверждать о мозге «друга человека».
Чтобы сделать записи мозговой активности добровольцев из человеческого племени, пришлось ждать изобретения альтернативной экспериментальной техники, поскольку иначе потребовалось бы вскрывать слишком много черепных коробок. Дело в том, что биоэлектрический потенциал мозга очень слаб — порядка милливольта и меньше (милливольт — одна тысячная вольта; для сравнения: напряжение в обычной пальчиковой батарейке равняется полуторам тысячам милливольт). Очевидно, электропотенциал мозга достаточно слаб даже при измерении его непосредственно на поверхности мозга, и во много раз слабее, если ему приходится преодолевать сопротивление оболочек, особенно костной. Даже самые чув¬ствительные приборы, применявшиеся в XIX веке, были недостаточны, чтобы воспринимать и записы¬вать сигналы, амплитуда которых не превышала нескольких микровольт (миллионные доли вольта). Изобретение электронной лампы-усилителя в начале XX века обеспечило возможность ведения измере¬ний с необходимой точностью, а также обусловило появление высококачественной звукозаписи, телеви¬дения и компьютеров, на одном из которых и пишется этот Сонник.
Этим не преминул воспользоваться Ханс Бергер, немецкий нейропсихиатр, получивший возможность при помощи новых приборов записывать электрическую активность человеческого мозга, не нарушая целостности черепов добровольцев. Каково же было его удивление, когда результаты оказались не ме¬нее сенсационными, чем открытие, сделанное Кейтоном за 50 лет до него. В опытах с человеком Бергер ожидал получить такие же беспорядочные колебания напряжения, как и при проведении опытов с жи¬вотными. Но колебания напряжения у человека оказались неожиданно ритмичными.
Бергер назвал записи мозговых волн электроэнцефалограммой (ЭЭГ) и отметил, что, как только субъект был в состоянии лечь, закрыть глаза и расслабиться, колебания его мозговых волн становились регулярными, с перио¬дичностью повторения примерно 10 раз в секунду. Это и был знаменитый «альфа-ритм» (названный так его первооткрывателем), свидетельствующий о состоянии расслабления (равно как и о погружении в медитацию). Бергер обнаружил, что частота (количество пиков в секунду) колеблется между 8-ю и 12-ю, и альфа-ритм исчезает, как только из внешнего мира поступает неожиданный стимул (например, звук щелчка пальцами). Наконец-то у науки появилось окно, открытие которого обещало пролить свет на природу сознания.
Занятно, что наблюдения, сделанные Бергером, поначалу были восприняты в научных кругах с изрядной долей скепсиса. Большинство электрофизиологов сочли обнаруженный Бергером альфа-ритм результа¬том определенного рода ошибки в измерениях, а не следствием естественной активности мозга. Эксперты двояко обосновывали свои сомнения: во-первых, они были уверены, что единственный тип электрической активности мозга — это пиковые всплески потенциала, связанные с работой мозговых клеток; во-вторых, в альфа-ритме, о существовании которого заявил Бергер, наблюдалась регулярность такой степени, которую в живой природе встретить никто не ожидал; так что полученный результат проще было приписать сбоям в работе аппаратуры. Лишь после повторения этого опыта исследователями из Кембриджского университета, основополагающее открытие Бергера было наконец принято, и тем самым положено начало энцефалографии как науки. Среди исследований связи между состоянием созна¬ния и состоянием мозга (в которых Бергер также был пионером) была и первая электроэнцефалограмма спящего человека.
Исследования изменений ЭЭГ в процессе сна, впервые выявленных Бергером, были продолжены в 30-е годы в Гарвардском университете. На основе записей ЭЭГ бодрствования и сна пяти уровней там пришли к заключению, что сновидения имеют место во время более поверхностного сна. В подобной же серии исследований в Чикагском университете изучалась разница между изменениями умственной ак¬тивности у бодрствующего и у спящего субъекта. Был сделан вывод, что в фазе глубокого сна сны снятся очень редко. Эти исследования позволили предположить, что изучение сновидения могло бы стать более объективным и научным, если бы существовали какие-то способы удостовериться, видит данный человек сны, или нет — и если видит, то когда. Но прежде чем ученые реализовали эту возможность, прошло несколько десятилетий.
В конце 40-х было обнаружено, что стимуляция нервной структуры ствола мозга (основания мозга), называемой ретикулярной формацией, ведет к активизации коры больших полушарий. Стимуляция рети¬кулярной формации у спящей кошки, к примеру, приводила к пробуждению, а разрушение приводило, наоборот, к состоянию перманентной комы. А коль скоро главным источником активизации ретикуляр¬ной формации являются сенсорные сигналы, была предложена теория, согласно которой сон может по¬рождать процессы торможения в ретикулярной системе. Так что погружение в сон может зависеть от снижения ретикулярной активности вследствие уменьшения количества поступающих сенсорных сигналов.
Отношение к засыпанию как к пассивному процессу, по всей видимости, заслуживало внимания. И в самом деле: разве в темной, тихой комнате заснуть не проще, чем в шумной и ярко освещенной?! Но теория засыпания как всего лишь пассивного следствия снижения количества информации, воспринимаемой органами чувств, имела явные недостатки. В конце концов, как бы тиха и темна ни была комната, если вы не хотите спать, вы не уснете. С другой стороны, если вы не выспались и очень устали, вы будете в состоянии уснуть где угодно, даже стоя на рок-концерте! Таким образом, совершенно очевидно, что засыпание не могло быть объяснено только этой теорией. Поэтому обнаружение через некоторое время в основании мозга, лобных долях и других его частях активных гипногенных центров, электро — или нейрохимическая стимуляция которых вела к засыпанию, не стало неожиданностью.
К концу 40-х годов это было существенным достижением в научном изучении биологии сна. Сон рассматривался как конец континуума бодрствования. В другом конце этого континуума было состояние полного бодрствования, поделенное на промежуточные стадии: от расслабления, через состояние внимания и до состояния полной умственной подвижности, достигающей крайней степени в маниакальных состояниях или в панике. В каком месте этой шкалы вы находитесь, зависит от состояния вашей ретикулярной формации. При таком подходе сон становится банальностью, и степень погружения в него определялась по шкале бодрствования. Сновидения, отмечавшиеся чаще всего во время неглубокого сна, выглядели как занятные отклонения в сторону состояния частичного бодрствования при частичном функционировании аппарата мышления.
Наука шла дальше и в результате важных открытий 50-х годов, эти взгляды были пересмотрены.
В 1952 году студент Чикагского университета Юджин Асерински, работая под руководством Натаниэля Клейтмана, изучая картину сна у младенцев, сделал важное наблюдение. Он заметил, что периоды движения глаз и других проявлений активности, регулярно перемежаются периодами относительно спокойного сна. Эти повторяющиеся периоды быстрых движений глаз (БДГ) легко наблюдать при помощи электродов, прикрепленных у глаз наблюдаемого. Получившуюся запись назвали электроокулограммой (ЭОГ). Одновременное снятие записей ЭЭГ и ЭОГ показало, что периоды БДГ соответствуют поверхностному сну. Больше того, когда субъекты (в данном случае — взрослые) бывали разбужены после БДГ-периодов, они обычно сообщали об очень ярких снах; после же пробуждения от других фаз сна они рас¬сказывали, что видели сны только в одном случае из пяти (другие фазы называются не-БДГ-сон, или НБДГ).
Наконец-то у науки появился ключ к снам или, по крайней мере, к разрешению таких загадок, как частота и длительность сновидений, а также вопроса о том, бывают ли люди, невидящие снов, или они их просто не помнят.
Среди тех, кто работал в лабораториях Клейтмана, был медик-второкурсник Уильям К. Демент, защитивший по окончании медицинского колледжа докторскую диссертацию по физиологии под руково¬дством Клейтмана. Демент для своей диссертации провел обширную серию экспериментов, направленных на дальнейшее прояснение того, какое отношение имеет БДГ-сон к сновидениям (БДГ-сон — термин, предложенный Дементом). Новые исследования Демента обнаружили множество основных характеристик БДГ-снов. Среди прочего было открытие связи между продолжительностью БДГ-сна перед пробуждением и длиной последующего отчета о сновидении: чем больше времени проведено в БДГ-сне, тем длиннее сновидение. Это дало первое (хотя и косвенное) доказательство существования соответствия между физическим временем и временем сновидения. Демент также предположил, что существует соответствие между движениями глаз и изменением направления взгляда во сне. Предположение, что БДГ являются следствием движений глаз спящего в его сновидении, вызвало в дальнейшем значительные дискуссии. Надо отметить, что следствием основополагающих работ Асерински, Демента и Клейтмана в последующие 30 лет стали тысячи исследований сна и сновидений.
Почему после открытия БДГ-сна тема исследования сновидений стала престижной и широко распространенной? Ответ на этот вопрос был дан в статье Джоан Стойва и Джо Камия, опубликованной под названием «Электрофизиологические исследования сна, или прототип новой стратегии в изучении сознания». Исследования сна, о которых упоминается в названии, состоят в установлении связи между электрофизиологическими измерениями и субъективными отчетами. По мнению Стойва и Камия, это пример согласованных действий, при которых совпадение объективных измерений и субъективных отчетов обеспечивает некоторую степень достоверности гипотетического (невозможного для проверки извне) психического состояния. Так как субъективный отчет — самое доступное описание психических процессов человека, ученым хотелось извлечь из него максимум пользы. Однако на их пути возникла проблема. Гераклит назвал чувства плохими свидетелями, а интроспективные чувства представляются наиболее ненадежными из этих «плохих свидетелей». В силу того, что все сообщения о направлении взгляда в сновидении являются интроспективными свидетельствами, нам нужно каким-то образом удостовериться в их истинности. Сопутствующие физиологические измерения могли бы иногда предоставлять необходимые доказательства истинности субъективных отчетов.
В 1957 году Демент и Клейтман предложили к рассмотрению совокупность критериев классификации фаз сна, принятую впоследствии в качестве базовой. Но по причине разночтений по поводу применимости некоторых критериев, между различными группами исследователей возникли разногласия, связанные с точностью определения фаз сна. Это означало, что результаты опытов, проводимых в одной лаборатории, не всегда соответствовали результатам опытов в других лабораториях. Чтобы избавиться от возникавших в связи с этим серьезных помех, Информационный центр исследова¬ний мозга UCLA финансировал проект по разработке единого руководства по классификации фаз сна.
Специальная комиссия привела оригинальный набор критериев Демента и Клейтмана к единому, не до¬пускающему разночтений виду и издала материалы под названием «Руководство но стандартизации терминологии, приемов исследования и классификации фаз сна человека». Благодаря умелой организации удалось достичь согласованности в работе разных лабораторий.
В соответствии с «Руководством…» для стандартной классификации фаз сна требовалась одновременная запись 3-х параметров: мозговых волн (ЭЭГ), движений глаз (ЭОГ) и мышечного тонуса. Каждый из них обычно регистрировался прибором, напоминающим «детектор лжи». Прибор вычерчивал кривую данных несколькими самописцами на движущейся бумажной ленте. За одну ночь, проводимую одним ис-пытуемым в лаборатории сна, тратились километры бумаги! А в результате получалось краткое резюме того, что эта запись могла сказать опытному взгляду исследователя сновидений, того, что вы можете пережить за обычную ночь.
Когда вы, расслабившись, лежите в постели, даже если вы еще бодрствуете, на вашей ЭЭГ будет регистрироваться, скорее всего, альфа-ритм Бергера (практически непрерывный); ваша ЭОГ может показывать подрагивание век и отдельные быстрые движения глаз, и, наконец, ваша ЭМГ (электромускулограмма) покажет наличие мышечного тонуса — в большей или меньшей степени. Если же вам тяжело расслабиться, альфа-ритм зарегистрирован не будет, или будет дискретным. Зато ЭМГ покажет высокую степень мышечного напряжения. Пока вы бодрствуете, ваше состояние называется фаза «W». Может показаться странным, но, вместо того чтобы бодрствовать и в субъективном, и в физиологическом смысле этого слова, люди не так уж редко рассказывают о живейших грезах, переживаемых в состоянии умственной активности фазы «W».
Полежав некоторое время в тихой, затемненной комнате, вы начнете погружаться в дремоту. Ваше субъективное сонное состояние объективно регистрируется благодаря изменению характера ваших мозговых волн: ваш ранее непрерывный альфа-ритм постепенно разбивается на все укорачивающиеся серии альфа-волн и замещается низковольтной ЭЭГ-активностью. Когда альфа-ритмом станет занято меньше половины каждой серии, будет отмечено начало сна как такового. Это классифицируется как 1-я фаза сна. В этот момент ЭОГ зафиксирует медленные движения глаз (МДГ), мышечный тонус будет на более низком или на том же уровне.
Проснувшись в этот период, вы сможете рассказать о «гипнагогической» (ведущей ко сну) череде образов, которые могут быть крайне живыми и причудливыми, как, например, вот в этом случае: «Я рассматривал внутреннюю поверхность плевральной полости. Там, как в комнате, жили маленькие человечки, волосатые, как обезьянки. Стены полости были скользкими, сделанными изо льда. Посередине стояла скамеечка, на которой тоже сидели человечки. Некоторые перебрасывались сырными шариками возле внутренней стенки».
Кроме явно бессмысленных аберраций, как в предыдущем примере, череда образов фазы 1 (гипнагогической) может носить уникальные архетипические черты. В качестве иллюстрации к этому утверждению можно рассмотреть опыт другого субъекта. «Я увидела мощный мужской торс, — рассказывает участница эксперимента, — поднимающийся из синей морской пучины. Откуда-то мне было известно, что это бог. Вместо головы у него на плечах был широкий золотой диск с гравировкой в очень древнем стиле. Он продолжал подниматься из моря. По лучам света, выбивавшимся из-за его спины, я поняла, что садится солнце. Люди в темных одеждах погружались в его лицо — золотой диск. Я знала, что они мертвы, и мне почему-то казалось, что, таким образом, они искупают свои грехи. Этот образ оказался очень значимым для меня, хотя до сих нор не знаю, почему».
Фаза 1 — это состояние неглубокого сна, большинством субъектов определяемая как «дремота», или погружение в сон. Обычно она длится всего несколько минут перед тем, как изменение показаний ЭЭГ обозначит переход в следующую фазу.
Далее возникает фаза 2. На ЭЭГ это отмечается появлением сравнительно высокоамплитудных медленных волн, называемых «К-комплексами», так же как волны 12—14 гц называются веретена «сна». Ваша ЭОГ будет в основном регистрировать небольшие движения глаз, а ЭМГ — некоторое понижение мышечного тонуса. Сообщения о ментальной активности на этой фазе имеют менее причудливую и более рациональную направленность, чем для фазы 1. Как бы то ни было, но после пробуждения из фазы 2, особенно позже, ночью, вы можете вспомнить длительные и яркие сны, особенно если вы спите неглубоко.
Высокоамплитудные медленные волны называются дельта-волнами. Когда по крайней мере 20 процентов периода будет заполнено дельта-волнами (1—2 гц), отмечается начало фазы 3. Эта медленноволновая активность обычно нарастает до тех пор, пока не возобладает в вашей ЭЭГ. Когда дельта-волны займут 50 процентов в периоде на вашей ЭЭГ, фаза 3 перейдет в фазу 4, — глубокий сон. Фазы 3 и 4 обычно объединяются под общим названием «дельта-сон». Во время дельта-сна ЭОГ не регистрирует движений глаз; мышечный тонус бывает обычно низким, хотя может быть и сравнительно высоким (в тех случаях, когда спящий говорит или ходит в своем сновидении). Воспоминания, остающиеся от проявлений мозговой активности дельта-сна, обычно бывают скудными, отрывочными и больше напоминают размышления, чем грезы.
По прошествии примерно полутора часов пофазовое развитие сна поворачивает вспять, и вы проходите по циклу обратно 3-ю, 2-ю и снова 1-ю фазу. Когда вы пересечете границу между 2-й и 1-й фазами, ваша ЭЭГ покажет, что вы в фазе 1; ЭМГ не обнаружит никакой активности, показывая тем самым, что ваш мышечный тонус достиг низшего возможного уровня; ЭОГ зарегистрирует возникновение движений глаз — вначале редких, но постепенно учащающихся. В это время вы, несомненно, видите сон (находи-тесь в состоянии БДГ-сна). Это состояние упоминается также как «парадоксальный сон», восходящая фаза 1 БДГ и, с недавних пор, как «активный сон», в противоположность НБДГ-сну, называемому также спокойным сном. В лабораториях сна 80 — 90% разбуженных во время БДГ-сна с легкостью вспоминают живые, яркие и порой предельно насыщенные сновидения.
После того как БДГ-сон, длящийся обычно 5—15 минут, завершится, спящий проходит весь цикл снова, видя яркие сны еще 3—4 раза за ночь, с двумя существенными изменениями. Первое — это уменьшение медленноволновой активности, регистрируемой вашей ЭЭГ (сокращение фаз 3 и 4, или дельта-сна), с каждым новым циклом. Позже ночью, после 2-го или 3-го БДГ-сна, дельта-сон не возобновляется вовсе, только фаза 2 НБДГ-сна и БДГ-сон. Другое изменение в цикле сна состоит в том, что по ходу ночи каждый следующий период БДГ-сна длиннее, чем предыдущий. Если первый БДГ-период длится 5—15 минут, то следующий занимает уже 30—40 минут. В то время как БДГ-периоды удлиняются, интервалы между ними сокращаются — от 90 минут, характерных для начала ночи, до 20 — 30 минут поздним утром.
Все эти подробности могут показаться чересчур научныит и представляющими интерес только для специалистов, но, думаю, это не так. Знание того, что БДГ-периоды становятся длиннее и чаще в течение ночи, имеет огромную практическую важность для сновидящих: из 7 часов непрерывного сна 50 процентов ваших снов придется на последние 2 часа. Если вы проспите еще час, то практически весь этот час вы будете видеть сны. Если у вас есть желание культивировать свою жизнь-в-сновидении, спите подольше. Хотя бы по выходным.
Наука сна: часть 1
В этом посте я поделюсь информацией о своём предмете обожания. О том, чем я могу заниматься в любое время, в любом месте и в любом количестве. О том, что я предпочла бы бриллиантам и ресторанам из списка Мишлен. Н-+да, конец этой шутки был бы более смешным, если бы заголовок не раскрыл подробности того, что я буду рассказывать о сне. Ну да ладно.
Сон, насколько необходимый, настолько и загадочный, до сих пор ставит учёных в тупик – а они исследуют его уже десятилетия (а спят люди уже многие тысячи лет). Что конкретно происходит во сне? Зачем мы спим? Можно ли перестать спать? Что тогда случится? Заинтересовались? Тогда читайте дальше, и вы узнаете, насколько близко мы подошли к ответам на эти вопросы.
1. Теоретические основы: что и как устроено в области дрёмы
Все слышали про фазу быстрого сна (REM-фазу): либо из-за её связи со снами, либо из-за её важности для человека, либо просто потому, что вам понравилась песня «Losing My Religion». Но сон – это нечто большее: он содержит ещё три других фазы с разными характеристиками и функциями (и с разными вероятностями того, что вы рассердитесь, когда вас разбудят на этом этапе).
1-я фаза сна, N1 – фаза дремоты, в которой вы переключаетесь между бодрствованием и сном. Ваши мускулы ещё не до конца расслаблены и вы можете испытать ощущение падения – внезапное сокращение мускулов, миоклонический рывок (некоторые учёные предположили, что оно может проистекать из мозга наших предков-приматов, и путать расслабление мускулов с падением с дерева). Кроме того, происходит изменение мозговых волн, синхронных электрических импульсов, появляющихся из-за общения друг с другом огромного количества нейронов (см. рис. 1 для визуализации всех возможных мозговых волн). В состоянии бодрствования ваш мозг выдаёт множество волн, называющихся бета и гамма. Они достаточно резко дёргаются и имеют высокую частоту, и либо связаны с концентрацией (бета), либо, как считается, играют роль в создании сознания (гамма). В этой, первой фазе сна, ваш мозг начинает выдавать вместо бета и гамма-волн более медленные и синхронные альфа-волны (их связывают с расслаблением и умиротворением), и даже ещё более медленные тета-волны (их связывают с глубоким расслаблением и дремотой) – то есть, замедляется. Эта фаза длится от 1 до 10 минут.
Рис. 1: краткое введение в волны, появляющиеся у вас в голове
2-я фаза сна, N2. В этой фазе ваше сознание уже отключилось. Пульс и дыхание замедляются, температура уменьшается, вы готовитесь к тому, чтобы войти в глубокий сон, тета-волны всё ещё ярко выражены. Эта фаза вместе с предыдущей составляет то, что называют «неглубоким сном». Большую часть ночи (порядка 45%) мы проводим в этой фазе. Из неглубокого сна просыпаться лучше всего, вы будете чувствовать себя не разбитым или дезориентированным, а освежившимся и готовым к новому дню.
3-я фаза сна, N3. Вот тут всё серьёзно: это фаза глубокого сна. Её также называют фазой медленных волн, поскольку – как вы догадались – мозговые волны замедляются и становятся крупнее. Теперь правят бал дельта-волны, самые медленные из всех, на которые способен ваш мозг. Вы не реагируете на окружающие звуки, вам сложно проснуться, и ваши мускулы полностью расслаблены. Эта фаза сна называется восстановительной, поскольку ваши ткани восстанавливаются, энергия возобновляется, почки очищают кровь – ну, вы поняли. Если вы проснётесь во время глубокого сна, то окажетесь в таком состоянии (научно доказанный факт):
REM-фаза + сонный паралич: сны, наверно, самые интересные особенности сна, в основном приходят на этом этапе, и бывают яркими и сложными. Определяющее свойство – случайное и быстрое движение глаз из стороны в сторону. Назначение этих движений пока ещё не полностью понятно (а что в нейробиологии полностью понятно?), среди теорий – сканирование тех сцен, что мы видим во сне, а также формирование памяти (поговорим об этих функциях сна позже). Ваше кровяное давление и дыхание поднимаются почти до уровня бодрствования, этот же уровень напоминают и мозговые волны – присутствует даже большое количество бета-волн! Из-за всех этих странностей REM-фаза заслужила название «парадоксального сна». Страшновато, но стоит знать, что ваши мускулы в этот момент полностью парализованы – нейротрансмиттеры GABA и глицин предотвращают поступление мозговых сигналов к мускулам и защищают вас от того, чтобы вы реагировали на сон и, возможно, навредили бы себе. Получается, что, по сути, вы просто лежите полностью парализованным, пока ваши глаза неконтролируемо мечутся туда и сюда. Прелестно. Учёные считают, что когда переход к REM-фазе и выход из неё не проходят гладко, это может привести к сонному параличу – пугающему состоянию, когда к вам вернулось сознание, но вы ещё не можете двигаться. В этом промежуточном состоянии между бодрствованием и яркими снами люди часто рассказывают о том, как видят всякие кошмары, которые обычно можно разделить на такие категории, как инкубы (человек ощущает давление на грудь и испытывает трудности с дыханием, и может воспринимать это так, что у него на груди сидит некий демон), незваные гости (человек ощущает нежелательное присутствие некоего страшного существа) и ощущение выхода из тела. Это объясняет множество рассказов о паранормальных явлениях и похищениях инопланетянами (прости, агент Малдер!) Примерно 7,6% от всех людей страдает сонным параличом, причём среди студентов эта доля довольно сильно увеличена, до 28%.
В течение средней ночи человек обычно проходит несколько циклов сна (каждый из которых длится около 90 минут), причём ближе к утру REM-фазы учащаются.
Краткий обзор происходящего ночью. Можно видеть, что в начале ночи преобладает фаза медленных волн, а во второй половине периода сна начинает преобладать REM-фаза.
2. Как мозг засыпает?
Невозможно определить точный момент засыпания. В один момент вы всё ещё раздумываете над тем тупым поступком, что сделали пять лет назад, а в другой вы уже скользите по направлению ко второй фазе сна. Так что происходит в мозге во время засыпания?
В глубине вашего мозга есть такая крохотная штучка, как супрахиазматическое ядро (СХЯ), управляющая нашим 24-часовым циклом сон-бодрствование. Оно получает напрямую от глаз информацию о количестве света в том месте, где вы находитесь. Оно использует эту информацию для обнуления ваших внутренних часов с целью соответствия нормальному циклу день-ночь. Внутренние часы соответственно регулируют множество функций тела – температуру, выход гормонов, и то, что интересует нас сейчас – сон и бодрствование. Интересно, что даже при полном отсутствии света наши внутренние часы работают примерно с 24-часовым ритмом. Было обнаружено, что это возможно благодаря циклической активности определённых генов (сообразно названных «часовыми генами»). Эти гены выдают разные уровни различных «часовых белков» в зависимости от времени дня – а эти белки уже регулируют дневные ритмы (температуру тела, выработку мелатонина, концентрацию внимания и т.п.)
СХЯ сложным образом связано с – приготовьтесь к очередному длинному названию — вентролатеральным ядром зрительного бугра (ВЛЯ) – структурой, остающейся активной во время сна. Считается, что эти связи активируют ВЛЯ и способствуют началу сна – поскольку во время активации нейронов ВЛЯ они выпускают тормозящие химические вещества (GABA и галанин), которые в свою очередь подавляют нашу пробуждающую систему. Вот так, через длинную цепь инстанций, выключатель поворачивается и ваше бодрствующее состояния медленно нисходит до нуля. Нейроны ВЛЯ также могут быть активированы химикатом под названием аденозин. Аденозин постепенно накапливается в течение дня в результате распада гликогена, хранящего энергию в теле, и после того, как его наберётся достаточно, он начинает повышать усталость и подталкивать вас к отдыху. Это называется гомеостатической регуляцией, во время которой мозг пытается балансировать усталость отдыхом.
Краткий обзор цепочки инстанций
Ещё одно химическое соединение, имеющее отношение к сну, можно найти в качестве БАДа в супермаркете [в США / прим. перев.]: мелатонин. Он производится шишковидным телом, и его производство, как и множества других веществ, регулируется циркадными ритмами. Когда солнце садится, СХЯ даёт шишковидному телу команду начать производство мелатонина (чьё наличие в организме в течение дня едва прослеживается), он попадает в кровоток и вызывает сон. Недавно учёные предупреждали нас о вреде использования смартфонов, телевизоров и других излучающих свет устройств перед сном, поскольку они нарушают наши уровни мелатонина. В свете электронных устройств концентрация голубого компонента гораздо сильнее, чем в естественном, и этот предательский голубой свет подавляет выработку мелатонина сильнее, чем свет любой другой частоты. Он сбивает с толку цикл сон-бодрствование и может привести к ухудшению качества и количества сна, поскольку мозг начинает путаться с тем, какое сейчас время суток. Поэтому сделайте себе одолжение и почитайте перед сном книжку. Или займитесь медитацией. Или сексом. Чем угодно, без голубого света.
Сравнение пониженной выработки мелатонина из-за яркого света (кружки) и повышенной выработки при ношении очков, блокирующих голубой свет (белые треугольники), а также нормальной выработки мелатонина при тусклом свете (чёрные треугольники)
3. Почему мы спим, и чем важен сон?
Очень хороший вопрос. К сожалению, определённого ответа на него нет. Как сказал Уильям Демент, основатель Стэнфордского центра исследований сна: «Насколько я знаю, единственная очень, очень веская причина, по которой нам нужно спать, заключается в том, что мы становимся сонными». Поэтому давайте просто посмотрим на то, что нам уже известно (кроме этой крупицы мудрости).
Память
О существовании романтических отношений между сном и консолидацией памяти (то есть, её стабилизацией) учёные подозревали давно, и в последние десятилетия, если не столетия, было проведено множество исследований, подкрепивших это мнение (но ни одно из них не было полностью убедительным). Есть различие между двумя типами памяти: декларативной (об информации, основанной на фактах, отвечающей на вопрос «что?») и процедурной (отвечающей на вопрос «как?», например, мускульная память об управлении велосипедом или игре на гитаре). Было бы очень удобно, если бы у нас было чёткое различие вроде «сон с медленными волнами отвечает за это, а REM-фаза отвечает за то», но, к сожалению, в реальности всё перемешано.
Обычно сон помогает работе памяти: люди, спавшие после того, как что-то выучат, обычно вспоминают новую информацию лучше, чем те, кто не спал после обучения. Изучение списков слов, сложных движений пальцами или даже распутывание сложных спрятанных закономерностей – всё это выигрывало от наличия сна после процесса обучения.
Есть теории, что сон с медленными волнами (СМВ), преобладающий в первую часть ночи, особенно помогает консолидировать декларативную память. Считается, что стабилизация новоприобретённых воспоминаний происходит через их реактивацию в гиппокампе, нашем центре памяти, во время сна. «Заново проигрывая» воспоминания, мозг стабилизирует их следы, благодаря чему вероятность их утери уменьшается. В одном исследовании обнаружили, что если изучить что-то новое, вдыхая запах розы, а затем этот запах подать спящему во время СМВ, активность его гиппокампа увеличивается, а память на следующий день закрепляется сильнее. Так что:
REM-фазу, с другой стороны, связали с процедурной памятью, чья консолидация не зависит от гиппокампа (а больше зависит от повторения команд на движение в частях мозга, занятых управлением мускулами – мозжечке, базальных ганглиях и моторной коре). По поводу точных механизмов консолидации такого типа памяти пока мало что известно, поэтому этот параграф будет коротким. Однако, существуют исследования, не согласные с таким чётким разделением (научно говоря, возражающие гипотезе дуального процесса). К примеру, было показано, что СМВ-сон может помочь консолидировать двигательную (= процедурную) память, а REM-фаза играет определённую роль в стабилизации воспоминаний о событиях и фактах. Судя по всему, не такое уж и чёткое разделение обязанностей. Это говорит о том, что обе фазы важны для обоих типов памяти (такая теория называется «последовательной гипотезой»): они не соревнуются друг с другом, а дополняют друг друга. Просто так получается, что одна фаза (СМВ) может вносить больший вклад в один тип памяти (декларативный), и наоборот.
Но на этом, конечно, история не заканчивается. Есть – внезапно! – ещё одна теория, пытающаяся описать консолидацию памяти. Она называется «синаптическим гомеостазом» и, по сути, утверждает, что в то время, когда вы бодрствуете и приобретаете новые воспоминания и опыт, связи между клетками вашего мозга (синапсы) усиливаются (и создаются новые), и что когда вы спите, мозг пытается низвести это огромное дневное увеличение до разумного уровня, устранив ненужные синапсы. Так что, можно сказать, что мы спим, чтобы забыть – и поднять уровень сигнала над уровнем шума, начав новый день освежёнными и готовыми к новому обучению. Ненужные связи и случайные воспоминания удаляются, а важные усиливаются через повторение. Недавнее исследование нашло прямое визуальное доказательство этой гипотезы: исследователи, использовав микроскопию высокого разрешения, сначала определили размеры и форму 6920 синапсов, а потом показали, что после нескольких часов сна 80% синапсов уменьшились примерно на 18%.
Крупные синапсы бодрствующей мыши и сжавшиеся синапсы немного поспавшей мыши.
Конечно же, правильного ответа не существует – истина находится где-то посередине, и все эти теории объясняют лишь часть происходящего. Но теперь вы подумаете дважды перед тем, как решить учиться всю ночь перед экзаменом; напрягаясь и закидываясь энергетиком, вы не заставите мозг запомнить информацию лучше – но это могут сделать несколько часов сна.
Ведение домашнего хозяйства
Ещё одна предполагаемая функция сна — ведение домашнего хозяйства. Пока вы спите, мозг натягивает форму уборщика и отправляется на очистку всего накопившегося там во время дневных размышлений мусора. В нескольких исследованиях на мышах исследователи обнаружили систему, устраняющую отходы работы мозга из него во время сна. За это отвечает мозговой аналог лимфатической системы, сеть крохотных канальцев, вымывающих побочные отходы при помощи спинномозговой жидкости. Учёные назвали его «глимфатической системой», потому что она работает, как лимфатическая система, но при помощи вспомогательных клеток мозга, глий. Когда мыши заснули, эта система включилась на полную катушку (во время бодрствования её активность составляет всего 5% от потока во сне!) и клетки мозга даже немного сжались в размерах, чтобы место вокруг них легче было очищать. Удаляемые побочные продукты деятельности включают в себя такие белки, как бета-амилоиды – злодеев, стоящих за болезнью Альцгеймера (во время сна их в два раза быстрее вымывает, чем во время бодрствования!) – и другие вещества, связанные с нейродегеративными заболеваниями. Так что если вдруг захотите всю ночь проработать, задумайтесь обо всех этих токсинах, накапливающихся в вашем мозге, и вместо ночи работы поспите хотя бы пару часиков.
В общем, хотя пока ещё не полностью понятно, почему мы проводим треть нашей жизни во сне, у нас уже есть довольно неплохие ориентиры.
Во второй части статьи я раскрою удивительную информацию о снах, о том, что может нарушить сон, и дам немного советов по поводу оптимальной организации сна. Не переключайтесь.