Подсознание

Глава 9. Сон и его запоминание

У человека довольно четко разграничиваются воспоминания, которые можно и которые нельзя осознанно выразить. Как только ум созрел и натренировался, он обычно легко формирует воспоминания первого рода. Какова настоящая фамилия Боба Дилана? В каком веке королева Зинга правила и вела войны в Африке? Кто объединил киломбу из Пальмариса в Бразилии, самую большую общину темнокожих, когда-либо существовавшую в Америке? В какой пропорции нужно взять рис и воду, чтобы получилось хорошее ризотто?

Ответы на эти простые вопросы: Циммерман; XVII век; Аквалтун (дочь короля Конго); часть риса на три части воды и полчасти вина по вкусу. Они содержатся в так называемой декларативной (эксплицитной) памяти[106]. Память, необходимая нам для езды на велосипеде, занятий сёрфингом или капоэйры, совсем другая.

Для тренировки памяти второго типа, как правило, требуется некоторое время: нужно повторить действие множество раз, чтобы поместить в нее воспоминание. Для осуществления этого процесса переконфигурируются обширные нейронные цепи, отвечающие за сложные сенсомоторные действия.

Невозможно научить кого-то сёрфингу, просто описав необходимые движения словами. Езда на велосипеде не то же самое, что подробный рассказ о ней. Капоэйра — это невыразимое познание своего тела, хотя почитать что-нибудь об этом афробразильском танце-единоборстве тоже не будет лишним.

Если во время бодрствования мы получаем какие-то воспоминания, то во сне они воспроизводятся и трансформируются. Реверберация воспоминаний подспудно присутствует в психоаналитической концепции дневного остатка, однако в работах Фрейда нет упоминания о роли сна в обучении. Карл Юнг подошел к этой идее ближе, когда сказал, что сны готовят сновидца к грядущему дню.

Однако первый экспериментальный подход к исследованию взаимосвязи между сном и обучением появился не в Европе (бесспорном центре научных знаний в XIX веке), а в США, чьи университетские традиции в то время еще только зарождались.

В начале 1920-х годов ученые Джон Дженкинс и Карл Далленбах попытались воспроизвести в Корнеллском университете классический эксперимент немца Германа Эббингауза[107]. В опыте, проведенном несколькими десятилетиями раньше, участники-добровольцы заучивали список слогов, которых не было в их языке, а затем ученые замеряли, насколько эти слоги сохранились в памяти по прошествии времени.

С помощью этой простой процедуры Эббингауз за 40 лет до Далленбаха и Дженкинса установил: однажды обретенные воспоминания со временем ослабевают экспоненциально. Ученый вывел «кривую забывания», характеризующую динамику памяти у бесчисленного множества разных биологических видов. Новое слово Дженкинса и Далленбаха заключалось в том, что участников просили заснуть сразу после того, как они выучили слоги.

Для сравнения они повторили эксперимент, но изменили его условия — теперь добровольцам не давали спать. Как ни странно, за один и тот же промежуток времени участники запоминали после сна намного больше, чем когда продолжали бодрствовать.

Участники бодрствовавшей группы были студентами бакалавриата, и после сеанса они отправились на занятия. Родившаяся тогда шутка до сих пор в ходу среди ученых: Дженкинс и Далленбах доказали, что для учебы полезнее спать, чем ходить на лекции.

Но если серьезно, сегодня мы знаем, что релевантная переменная при низком запоминании в бодрствующей группе — это сенсорные и когнитивные помехи. Во время бодрствования мозг постоянно бомбардируют всевозможные раздражители. Они сильно мешают мнемоническому процессу. Наглядный пример — попытка напевать одну песню, слушая другую. Усилия, необходимые для выполнения этой простой задачи, пропорциональны громкости мешающей музыки. Это показывает, насколько сложно бодрствующему мозгу изолировать себя от реальности и заставить на нее не реагировать.

По непонятной причине открытие Дженкинса и Далленбаха не было подхвачено современниками. Оно десятилетиями оставалось в тени и не имело никаких последствий для науки. Пару незначительных исследований провели в 1940-х годах. Но тогда шла Вторая мировая война, почти сразу за ней началась холодная. И это были доинтернетовские времена — информация растекалась вязко, медленно, капризно, до широких кругов доходила не всегда.

Только в 1950-х годах США стали эпицентром исследований быстрого сна и его связи со сновидениями, но поначалу все равно никто не занимался когнитивным аспектом сна. Выводам Дженкинса и Далленбаха, опубликованным в 1924 году, пришлось ждать 40 лет, прежде чем их разглядели.

В конце 1960-х годов во Франции и США наблюдался активный всплеск интереса к этой теме: новое поколение ученых под влиянием Мишеля Жуве[108] обратило внимание на важность сна для когнитивной функции. Общим знаменателем экспериментального плана этих исследований было лишение грызунов сна после сеанса тренировки.

«Метод цветочных горшков», предложенный Жуве, оказался прост, эффективен и дешев. Он быстро распространился среди лабораторий, занимавшихся изучением биологических последствий недосыпания. Метод основан на том, что медленный сон сопровождается падением мышечного тонуса, который еще более снижается с началом быстрого сна.

Подопытное животное помещали на небольшую платформу — перевернутый цветочный горшок, поставленный в емкость с водой. Как только животное уснет и утратит мышечный тонус, оно свалится в воду и проснется. Подобрав платформу нужного диаметра, можно лишить животное сна вообще или только быстрого сна.

Первые эксперименты с применением этого метода показали: крысы, с которыми сначала проводили обучающий сеанс — пространственное обучение, приобретенный страх, обучение методом проб и ошибок — после полного лишения сна и лишения конкретно быстрого сна хуже вспоминали выученное.

Недостаток сна необходимо чем-то компенсировать. Это особенно относится к быстрому сну. Его депривация неизменно влечет спад, требующий восстановления прямо пропорционально количеству пропущенного сна. А вот обратное неверно: можно значительно увеличить продолжительность REM-фазы за счет общей продолжительности сна, однако запастись сном впрок не выйдет — снижения длительности быстрого сна на следующий день не будет.

Большое влияние на эту динамику оказывают эмоции. Умеренная тревожность приводит к сокращению общей длительности быстрого сна, но сильный стресс (например, угроза жизни) после его исчезновения может привести к значительному увеличению продолжительности быстрого сна. Это свидетельствует о жизненно важной роли быстрого сна для когнитивной функции человека.

В течение 1970-х годов ряд ученых убедительно доказали, что лишение сна вредно для обучения. Это вызвало настоящий всплеск интереса в контексте международной конкуренции и сотрудничества. В центре внимания был быстрый сон: теперь его рассматривали как самую интересную фазу сна из-за тесной связи со сновидениями. Однако с течением времени сформировалось и стало нарастать движение противодействия идее о том, что быстрый сон обладает какой бы то ни было когнитивной ценностью.

Больше всего от скептиков досталось методу лишения сна. Цветочный горшок, который Мишель Жуве придумал использовать как средство депривации, сам по себе вызывает стресс. Если он слишком маленький — животное падает в воду при первых же признаках засыпания. Если чуть больше — то зверек достаточно глубоко засыпает и, когда мышечный тонус уже очень низок, скатывается с платформы. Неожиданное падение в воду после определенного порога атонии вызывает сильный шок. Очевидно, что ситуация, в которую попадают животные в подобных экспериментах, является противоестественной и стрессовой.

Помимо резкого пробуждения из-за падения в холодную воду, у крыс при этом серьезно ограничена возможность движений. После нескольких часов депривации сна они начинают ходить по затопленной клетке, оставаясь мокрыми. В результате у подопытных отмечается раздражение и общие метаболические изменения, в том числе выработка в гиппокампе глюкокортикоидов (гормонов стресса), способных оказывать пагубное влияние на память. При таком количестве побочных эффектов от самих условий эксперимента было бы вольностью связывать причину выявленного дефицита памяти только с недостатком сна.

Этот аргумент справедлив. Поэтому в новых экспериментах использовались менее стрессовые методы лишения сна. Докторант Уильям Фишбейн и его научный руководитель Уильям Демент воспользовались важными поведенческими особенностями грызунов. В отличие от тяжелых взрослых крыс массой более 300 граммов, маленькие легкие мыши (30 граммов) способны долго висеть на прутьях — на крыше клетки. Они часами ходят вниз головой и настолько свободно себя при этом чувствуют, что могут даже есть и пить.

«Метод цветочного горшка» не вызывал слишком сильного стресса у маленьких и легких мышей — они удерживались на платформе только в течение времени, когда действительно хотели спать. И все же эксперименты с лишением сна мышей тоже показали ухудшение запоминания, подкрепив выдвинутую гипотезу.

Тем не менее аргумент об излишне стрессовом методе звучал вновь и вновь. В качестве альтернативы стали применять мягкое, но эффективное вмешательство ученого каждый раз, когда животное пыталось заснуть. Очевидно, что успешность этого метода зависит от внимательности экспериментатора: отвлекись он — и качество данных ухудшится, а их интерпретация станет неубедительной. И вот начали сгущаться грозовые тучи протеста.

Два американских ученых, психиатр Джером Сигел из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и нейроанатом Роберт Вертес из Флоридского атлантического университета стали известны благодаря убедительным аргументам против когнитивной гипотезы сна.

Вопросы, между тем, только множились. Если быстрый сон так важен для познавательной функции, то почему рептилии, птицы и даже млекопитающие вроде ехидны его лишены? Если он используется для усвоения нового, то почему его нет у такого умного животного, как дельфин, а у других, явно менее умных (например, у броненосца) его в избытке? Почему у людей от приема антидепрессантов он укорачивается, а дефицита обучаемости не возникает? Почему нет корреляции между временем, проведенным в фазе быстрого сна, и способностью человека к обучению?

Защитники теории возражали: мы не совсем уверены, что у дельфинов нет фазы быстрого сна — его эпизоды могут быть просто слишком короткими и не поддаваться записи. Кроме того, дельфины произошли от наземного млекопитающего, попавшего в водную среду. Вероятно, у китообразных быстрый сон оказался сокращен или исключен, чтобы предотвратить полную атонию в водной среде — это может привести к утоплению. В контексте специализации, вызванной пребыванием в новой среде, когнитивные функции быстрого сна могли быть заменены другими, эквивалентными (с метаболической точки зрения) процессами.

Броненосец много времени проводит под землей. Данные последних 20 лет показали: вопреки предыдущим представлениям, у ехидны, птиц и даже рептилий быстрый сон все-таки есть.

Лечение антидепрессантами повышает уровень нейромедиаторов — норадреналина, дофамина и серотонина, важных для формирования воспоминаний. Так что вполне вероятно: консолидация памяти во время бодрствования компенсирует последствия укорочения фазы быстрого сна.

Дебаты усилились, а их тон ужесточился в 1980-е годы. Ученые четко поделили территорию в соответствии со взглядами на когнитивные свойства сна. Какое-то время все походило на диалог глухих. Обескураженные ожесточенной атмосферой конференций по исследованию сна и все более агрессивными анонимными рецензиями на статьи ветераны начали постепенно уходить из этой сферы. За десять с лишним лет научный интерес к изучению связи сна и обучения значительно снизился.

В течение этого бурного периода здоровенный чудак-канадец Карлайл Смит, психолог из Трентского университета, почти в одиночку стоял на защите когнитивной роли быстрого сна. В ходе ряда экспериментов на грызунах он показал его положительный эффект в определенные промежутки времени после дрессировки и установил периоды большей уязвимости памяти к лишению сна.

Но одинокий воин Смит не смог переломить мнение критиков когнитивной теории сна, и ситуация оставалась тупиковой до начала 1990-х годов. И вот на сцену вышло новое неожиданное действующее лицо, склонившее чашу весов в свою пользу в результате экспериментов на людях.

У американского психолога Роберта Стикголда сложились три совершенно отдельные научные карьеры. Впервые его интерес к исследованиям пробудился в шестом классе. Учитель показал простой опыт: на пришкольной лужайке он отошел на большое расстояние и ударил в музыкальные тарелки. Стикголд находился достаточно далеко, чтобы заметить временную разницу между тем, что он увидел, и донесшимся звуком. Свет быстрее звука! В ту секунду он и решил стать ученым.

Много лет спустя, уже на первом курсе медицинского факультета, его увлекла статья Фрэнсиса Крика в журнале Scientific American о только что открытом генетическом коде. Стикголд потратил ночь на упорные попытки разобраться в тексте и решил стать биохимиком. Следующим летом ему удалось устроиться ассистентом в лабораторию Фрэнсиса Нейгауза в Северо-Западном университете и заняться выращиванием бактерий в 22-литровых стеклянных бутылях.

Спустя четыре месяца он опубликовал свою первую статью в Journal of Biological Chemistry о биосинтезе клеточной стенки бактерий. Статью зачли как дипломную работу.

Стикголд окончил Гарвард и защитил докторскую диссертацию по биохимии в Висконсинском университете в Мадисоне. Еще будучи аспирантом, он заинтересовался взаимосвязью между разумом и мозгом, но решил, что это пока еще не наука, и поэтому прошел курс физиологической психологии. Был далекий 1965 год, и область исследований, которую однажды назовут когнитивной нейробиологией, только начинала формироваться.

Стикголд начал писать научную фантастику и в 1970-х добился на этом поприще определенных успехов. А потом вернулся к изучению мозга — и на этот раз навсегда. Смена направления началась в 1977 году. Он уже защитил диссертацию и работал научным сотрудником. Кто-то показал ему статью британского нейробиолога Дэвида Марра.

Тот был еще очень молод, однако уже разработал получившие признание гипотезы о функционировании мозжечка, неокортекса и гиппокампа. Влиятельные теории Марра были основаны на коннекционистском[109] предположении: поведение и мысли — это эмерджентные свойства сети, состоящей из взаимосвязанных элементарных единиц. Система имеет простое локальное строение и способна генерировать глобальную сложность благодаря широкому диапазону паттернов, которые она может усваивать.

Сходство с нейронными сетями — это не просто совпадение. Марру не удалось превратить Стикголда в поборника коннекционизма, но эти идеи окончательно изменили представления Стикголда о мозге.

Толчок к изучению сна и сновидений дала теория активации-синтеза Аллана Хобсона и Роберта Маккарли. С 1990-х годов, уже в среднем возрасте, биохимик и писатель устроился техническим специалистом в лабораторию Хобсона в Гарварде и начал с нуля постигать новую область психологии и нейробиологии. Его карьера стремительно рванула вверх. Вопреки традициям, Стикголд вскоре был повышен до доцента и, наконец, стал профессором и директором Центра изучения сна и сознания в Гарвардской медицинской школе.

Совершив разнообразные фундаментальные открытия, Стикголд в том числе впервые продемонстрировал онейрическое отражение образов из компьютерной игры. Этот эффект он обнаружил в переходном состоянии, включающем две первые подстадии медленного сна и называемом гипнагогическим сном.

В эксперименте использовался классический «Тетрис»: из верхней части экрана выпадают блоки разной формы, игрок должен успеть повернуть каждый из них так, чтобы он точно попал в подходящую выемку в виртуальном полу, который в процессе игры поднимается. Задача усложняется по мере накопления вставленных блоков, удерживая внимание и эмоции игрока.

Онейрическая реверберация «Тетриса», обнаруженная командой Стикголда, была настолько яркой, что случалась даже у пациентов с амнезией из-за обширных двусторонних поражений гиппокампа. Эти пациенты не помнили, как играли в эту игру, но сообщали о постоянно падающих геометрических фигурах во сне. Эксперименты были опубликованы в 2000 году. Они показали, что человеческие сны действительно содержат элементы, связанные с переживаниями во время бодрствования, то есть дневной остаток по Фрейду. Исследование ознаменовало возвращение снов на страницы журнала Science — впервые с 1968 года.

Одна из наиболее захватывающих историй, связанных с возрождением внимания к снам, произошла в 2003 году на ежегодном съезде Ассоциированных профессиональных сомнологических обществ (APSS) — организация праздновала 50-летие открытия быстрого сна. Ученые со всего мира съехались на 6 дней в Чикаго.

Ажиотаж был невероятный — интерес к сновидениям переживал мощный всплеск как в научной сфере, так и среди широкой публики. Встреча проходила в городе, где был открыт быстрый сон и где родился Стикголд. Как ученый, он в то время был популярен в этой области больше всех прочих.

Один из стендов экспозиции, подготовленной к юбилею, представлял потенциально взрывоопасную дискуссию о взаимосвязи между сном и обучением. В течение 30 лет противники этой теории вставляли ей палки в колеса, приводя разнообразные косвенные аргументы и доказательства. В публикациях основных научных журналов когнитивную теорию сна всегда громили доводами из областей эволюции, неврологии и психиатрии.

Авторами этих статей были Роберт Вертес и Джером Сигел. Десятилетиями теория не развивалась, а лишь оборонялась. Однако результаты Карлайла Смита, опубликованные еще в 1980-х, совсем недавно — в конце 1990-х — получили мощную поддержку Стикголда.

В тот июньский день аудитория на сто мест была переполнена: в нее набилось вдвое больше людей, чем она могла вместить. Пришли и студенты, и маститые исследователи сна. Ученые, известные и неизвестные, сидели на полу, в боковых проходах и даже за дверью. Смит и Стикголд пристроились с одной стороны сцены, приготовившись к защите, а Вертес и Сигел разместились напротив — для нападения. Напряжение и возбуждение публики ощущались физически.

В воздухе витало недовольство двумя упорными противниками когнитивной теории сна. Многие молодые ученые, работающие над докторской диссертацией или только что защитившиеся, — одним из них был я — хотели добиться прогресса, изучить механизмы, способные объяснить эту теорию. Но атмосфера оставалась напряженной — была отголоском ожесточенных битв предыдущих десятилетий.

Это была эпическая дуэль двух противоположных взглядов. В том знаменитом столкновении, о котором живо вспоминают наблюдавшие его коллеги, на карту была поставлена судьба целой области науки. Смит сделал убедительную презентацию доказательств в поддержку теории. Он аргументированно показал, что лишение сна в определенные промежутки времени после обучения более вредно, чем в другие. Предположил, что стресс, вызванный недостатком сна, не должен быть прямой причиной ухудшения памяти, поскольку период лишения был одинаковым во всех группах.

Вертес парировал язвительно и уделил приведенным доказательствам связи быстрого сна с обработкой воспоминаний гораздо меньше внимания, чем знакомому ему списку гипотетических контраргументов — вроде предполагаемого отсутствия быстрого сна у ехидны. Сигел пошел по тому же пути: дал понять, что не признает никаких обоснований позиции Смита.

Стикголд нанес ответный удар. Он назвал упрощенческим аргумент о том, что у довольно умных животных вроде дельфинов обязательно должна быть длинная фаза быстрого сна. Следующая аналогия у аудитории вызвала бурю восторга: «Тот факт, что ноги нужны для передвижения, не делает сороконожку самым быстрым животным на земле».

Затем Стикголд сказал, что лучше бы отложить косвенные аргументы и сосредоточиться на прямых доказательствах, полученных эмпирическим путем в лаборатории. Он огласил результаты своих ставших уже классическими исследований и показал, что зрительная память кардинальным образом зависит от того, насколько полноценным был сон в первую ночь после обучения.

Чтобы опровергнуть аргумент, что депривация будто бы вызывает сильный стресс и негативно влияет на работоспособность по не зависящим от сна причинам — как утверждали оппоненты, Стикголд измерял память не в первый день после обучения, а по прошествии четырех суток. Несмотря на то что участники исследования спали в последующие ночи нормально и не проявляли во время тестирования усталости или сонливости, они все-таки демонстрировали ухудшение работоспособности.

Сигел контратаковал. Он проявил изрядную гибкость ума, проигнорировав все сказанное Стикголдом, и стал напирать: еще нет никаких доказательств этой гипотезы, поскольку существует ряд теоретических препятствий. А затем пошел на второй круг: повторил всё сначала, будто только что не услышал новых эмпирических данных.

Стикголд поднял брови — знак, что он не собирается терпеть оскорбления. Даже издалека было заметно, что его голубые глаза заблестели. Дыхание стало прерывистым, напряжение возросло, и, наконец, Стикголд разразился страшно научной фразой, вогнавшей в ступор практически всех присутствующих: «Какую часть p меньше 0,05 с поправкой Бонферрони вы не понимаете?»

Фраза отсылала к итальянскому математику Карло Бонферрони. Она означала: эмпирические данные о консолидации воспоминаний во время сна подтверждаются очень строгими статистическими тестами и откалиброваны с применением метода, который считается золотым стандартом — основанным на вкладе Бонферрони в теорию вероятности.

Тем же, кто понял сказанное, Стикголд своей фразой сообщил: вероятность, что полученные результаты случайны, крайне низка. Это была сокрушительная контратака — технично заработанный иппон[110], утверждавший превосходство эмпирических данных над авторитетным мнением.

Слова сняли напряжение и вызвали катарсис. Зал взорвался овацией и свистом. Вертес сказал, что разочарован тем, какой ход приняла дискуссия, и больше не намерен участвовать в дебатах на эту тему. Присутствующие отреагировали аплодисментами, выкриками и смехом. Многие вскочили с мест — дальше заседание продолжать было невозможно. Да в этом и не было нужды. Вертес и Сигел капитулировали. Стикголд и Смит, к всеобщему удовольствию, переломили ход событий.

Начало 2000-х стало временем расцвета научного интереса к когнитивной роли сна. Сара Медник, ныне профессор психологии в Калифорнийском университете в Риверсайде, тогда работала в лаборатории Стикголда. Запущенная им волна демонстраций связи сна и памяти побудила молодую докторантку заняться изучением когнитивных эффектов дневного сна.

Мощная восстановительная способность дневного сна известна давно, по сию пору она проявляется в таких давних традициях, как испанская и мексиканская сиеста. Есть исторические записи о великом художнике и эрудите эпохи Возрождения Леонардо да Винчи, известном как своим блестящим умом, так и эксцентричностью. Он спал в течение дня несколько раз по полчаса, чтобы максимально эффективно тратить время на работу и творчество. Из-за невероятной восстановительной способности дневной сон в США стали называть power naps — «сон для прилива сил».

Эксперимент Сары Медник состоял в изучении визуальной возможности людей различать текстуры до и после сна. Задача заключалась в нахождении узора из трех диагональных линий на фоне горизонтальных. Как правило, в течение первого сеанса производительность в этом опыте повышается, но после двух-трех повторов в один и тот же день снижается из-за утомления областей мозга, участвующих в обработке стимулов.

В первом исследовании было показано: короткий сон продолжительностью от 30 до 60 минут, позволяющий развить начальные стадии медленного сна, без наступления быстрого сна, восстанавливает работоспособность до состояния, предшествующего утомлению.

Во втором исследовании (Медник, Стикголда и психолога Кена Накаяма) показано: более продолжительный сон от одного до полутора часов, включающий как медленную, так и быструю фазы, позволяет не только компенсировать усталость, но и значительно повысить производительность. Если короткого сна достаточно, чтобы восстановить способность сенсорной обработки информации, то действительно способствует обучению только более продолжительный сон.

Эффект этого более длительного дневного сна был очень сильным и давал такие же преимущества, что и сон в течение всей ночи.

Другой американский психолог из группы Стикголда, Мэтью Уокер, ныне профессор Калифорнийского университета в Беркли, продемонстрировал важность сна перед обучением для хорошего запоминания. Мы видели выше, что лишение сна усложняет вывод нежелательных веществ из мозга — это, скорее всего, и объясняет его результаты.

В числе других видных ученых в этой области в конце 1990-х был немецкий нейробиолог Ян Борн, который значительно расширил выводы Стикголда.

Биографии этих ученых показательны: окольные пути в науке могут привести к фундаментальным открытиям.

Ян Борн — уроженец Целле, маленького городка на севере Германии. Согласно легенде, несколько веков назад его добродетельные обитатели, чтобы сохранить честь своих дочерей, предпочли вместо университета построить тюрьму.

Когда Борн окончил среднюю школу, его отец, работавший судьей, предложил сыну стать военным, поскольку он недостаточно умен для юриспруденции. Но мальчик не послушался и выбрал психологию. Незадолго до получения диплома Борн занялся поведенческой нейробиологией (в то время она называлась биологической психологией). Он считал, что психоанализ стимулирует научный интерес, а его собственные психологические исследования по большей части лишены прочной экспериментальной основы.

После защиты докторской диссертации Борн внес последнюю решающую корректировку в свою деятельность. Любопытство и желание повысить эффективность маленькой лаборатории в Ульмском университете, которая простаивала по ночам, подтолкнула ученого заняться исследованием сна. На тот момент это казалось темным пятном посреди прекрасного ландшафта бурно развивавшейся нейробиологии.

Борн знал, что две половины сна различаются уровнем кортизола, а также продолжительностью медленного и быстрого сна. Возможно ли, что подавление выброса кортизола во время медленного сна необходимо для консолидации декларативной памяти? И что можно утверждать о влиянии сна на недекларативную память (процедурную), необходимую для совершения скоординированных двигательных действий вроде езды на велосипеде или игры в футбол? Возможно ли, что каждая фаза сна важна для разных видов памяти?

Борн и докторант Вернер Плихал провели полисомнографические записи, психологические тесты и применили лекарственные препараты. Результаты показали: медленный сон необходим для укрепления декларативной памяти, а процедурная память в большей степени нуждается в фазе быстрого сна. Введение во время медленного сна аналога кортизола мешает консолидации декларативных воспоминаний, однако не затрагивает процедурной памяти.

В последнее десятилетие американский психолог Кен Паллер из Северо-Западного университета расширил эту картину. Он показал, что быстрый сон играет важную роль в консолидации декларативных воспоминаний, в том числе и тогда, когда стоит более сложная задача, требующая большей интеграции коры головного мозга, например при усвоении новой лексики.

За последние 20 лет упомянутые ученые и ряд их коллег продемонстрировали роль сна в укреплении и перестройке воспоминаний и даже в их избирательном забывании. Эти открытия имеют значение как для повседневной жизни, так и для прогресса чистой науки. Подобные эффекты были продемонстрированы на обезьянах, крысах и мухах.

Основная социальная польза этих исследований заключается в оптимизации режима сна в соответствии с когнитивными или метаболическими задачами в образовательных или терапевтических целях. Наиболее многообещающая среди альтернатив — сиеста, то есть дневной сон, в школьной среде ради повышения успеваемости.

Недавно были опубликованы первые исследования в этой области. В 2013 году Ребекка Спенсер и ее команда из Массачусетского университета в Амхерсте показали: сон после игровых занятий на память повышает эффективность обучения детей в детском саду пропорционально количеству сонных веретен на ЭЭГ.

Исследование, которое я провел в 2014 году совместно с магистранткой Наталией Лемос и лингвистом Янаиной Вайсхаймер (мы работали в Федеральном университете Риу-Гранди-ду-Норти), показало: короткий дневной сон после учебы увеличивает у шестиклассников продолжительность декларативной памяти о знаниях, приобретенных на уроках.

Биолог Тьяго Кабраль под моим руководством завершил магистерское исследование, в котором продемонстрировал: декларативная память улучшается, если после обычного урока дети на полчаса-час ложатся спать. В настоящее время мы вместе с докторанткой Аной Ракель Торрес и бразильским нейробиологом Фелипе Пегадо из университета Экс-Марсель изучаем эффективность обучения с последующим сном для прочного закрепления узнавания букв у детей в возрасте 5–7 лет.

Результаты показывают, что сон после уроков закрепляет умение различать буквы, а скорость чтения удваивается. Отсутствие такого сна приводит к значительному снижению успеваемости через четыре месяца.

Применение сна для оптимизации школьного обучения по-прежнему не слишком популярно, но его постепенное внедрение представляется неизбежным. В числе биологически наиболее разумных идей для системы образования — создание комнат для отдыха или сиест-клубов, а также индивидуальных капсул для сна.

Похоже, более позднее начало уроков тоже полезно, особенно для подростков. Физиологические изменения, связанные с началом полового созревания, смещают время засыпания и пробуждения, в результате чего молодые люди всегда с утра приходят на занятия сонными. В средних школах Сиэтла в 2016 и 2017 годах начало уроков передвинули почти на час. Это позволило ученикам значительно увеличить продолжительность ночного сна — и средний балл повысился на 4,5%.

В области фундаментальной науки наглядная демонстрация когнитивной роли сна породила более глубокие вопросы. Они не могли попасть в повестку дня до тех пор, пока не удалось покинуть тупиковую ситуацию, созданную в прошлом.

Какие биологические механизмы отвечают за этот весьма полезный психологический эффект? Какие изменения электрической активности нейронов объясняют формирование воспоминаний? Какие молекулярные и клеточные изменения позволяют понять их накопление в течение всей жизни? В следующих трех главах мы подробно рассмотрим эти вопросы и роль генов, белков, электрических колебаний и нейронных цепей, активируемых во время сна, в реверберации воспоминаний. В главе 13 мы вернемся к основным темам книги и подойдем к ее центральной идее. А сейчас самое время начать или возобновить дневник своих сновидений.