Знание-сила, 2008 № 01 (967)

Стоит ли спать

Споры о значении сна вспыхнули с новой силой. Одни ученые видят его назначение исключительно в том, чтобы дать отдых уставшим за день нейронам, другие понимают его намного шире — как средство укрепления памяти и улучшения определенных способностей.

Первые указания на то, что сон имеет какую-то связь с запоминанием, дали опыты американских ученых Макнафтона и Вильсона. Они регистрировали активность так называемых «пространственных клеток» в мозгу у крыс. Эти клетки специализируются на запоминании посещенных животным мест. Когда крыса в ходе опыта проходит по лабиринту, в ее мозгу вспыхивает вполне определенная последовательность таких клеток. В другом лабиринте она будет другая. Опыт Макнафтона-Вильсона показал, что после прохождения определенного лабиринта мозг спящей крысы снова повторяет ту же последовательность вспышек, как будто воспроизводит реальное прохождение, чтобы лучше его запомнить.

Бельгийский ученый Маке повторил этот опыт на людях, только вместо прохождения реальных лабиринтов его подопытные проходили по улицам незнакомого города на экране компьютера. Во сне у них повторялись те же волны мозговой активности, что при работе на экране. Более того — чем больше была интенсивность этих волн, тем лучше они на следующий день проходили по тем же улицам, как будто лучше их запомнили. Развивая этот опыт, немецкий нейролог Борн решил попытаться искусственно активизировать такое «запоминание во сне». Его опыт чем-то напоминал знаменитую начальную сцену из романов Пруста «В поисках утраченного времени». Там автор разом вспомнил все свое прошлое по вкусу размоченного бисквита, который ему давали в детстве. У Борна роль бисквита играл запах роз. Этот запах сопровождал выполнение подопытными определенного эксперимента на запоминание. Вечером, когда они погружались в сон, их комнаты снова наполнял запах роз, чтобы рефлекторно возбудить в их мозгу воспоминание об этом эксперименте. И действительно, приборы показали, что в их мозгу появляются соответствующие волны, а после пробуждения они заметно лучше выполняли то же задание, чем те, кто этого запаха ночью не получал или получал утром.

Что особенно интересно, запоминание не улучшалось и у тех подопытных, которые хоть и получали запах роз во сне, но только во время так называемой «фазы быстрого сна», во время которого наблюдается быстрое движение глазных яблок, хотя все важнейшие мышцы тела как бы парализованы. Эта фаза длится примерно 10-20 минут, чередуясь с этапами «медленного сна», которые длятся по 90-120 минут каждая. Такие чередования фаз повторяются за ночь до 4-5 раз, и самые запоминающиеся сны снятся людям обычно на последних этапах быстрого сна.

Так вот, с запоминанием, как оказалось, связан только медленный сон, во время которого по мозгу каждую секунду прокатываются медленные волны электрической активности. То же самое, кстати, наблюдалось и в опытах Макнафтона — Вильсона и Маке. И это соответствует тем представлениям о процессе запоминания, которые сложились в науке. Согласно этим представлениям, сигналы о внешних событиях сначала приходят в ту часть мозга, которая именуется гиппокампом, и здесь кодируются каким-то специальным образом, превращаясь в оперативные воспоминания. Тут они хранятся несколько дней или часов, после чего отправляются «в память», то есть на длительное хранение в кору головного мозга — неокортекс (не случайно люди с поврежденным гиппокампом помнят прежние события, до повреждения, но теряют способность запоминать новые). И вот недавние опыты показали, что когда в гиппокампе спящей крысы во время медленного сна проходят волны, воспроизводящие ее активность во время прохождения лабиринта, точно такие же волны проходят и по неокортексу, по той его части, где расположен зрительный центр, как будто в это время в мозгу крысы действительно укрепляется память о ее дневных действиях.

Некоторые исследователи идут еще дальше, предполагая даже, что на этапах медленного сна мозг выполняет и другую важную задачу — просеивая дневные события, ищет в них «смысл», то есть внутренние логические связи и закономерности. То, что мозг как бы запрограммирован природой на поиск смысла и связей, известно давно, но то, что он как будто бы занимается этим также во сне, открыто недавно. Так, американский нейролог Стикголд придумал эксперимент, в котором подопытным показывали карты с рисунками. Карты шли в определенном порядке, но подопытные не знали об этом и думали, что смена рисунков происходит случайным образом. Тем не менее, после 150-200 повторений они постепенно начали угадывать скрытую в опыте закономерность. И оказалось, что после длительного сна это угадывание улучшалось. Улучшение было небольшое, но даже малое улучшение может оказаться большим преимуществом в борьбе за существование.

Олег Будницкий