Урок 2. Что происходит во сне: работа мозга, сновидения, запоминание, гомеостаз

В уроке №1 мы уже начали говорить о том, что происходит во сне, какие есть стадии сна, как человек засыпает и просыпается. В итоге у вас сложилось общая «картина сна».

В уроке №2 мы более подробно рассмотрим процессы, которые происходят в организме, пока человек спит.

Содержание:

• Что такое сновидения и возможен ли «управляемый сон»?
• Почему не снятся сны?
• Память и сон: влияние сна на запоминание
• Гомеостаз: саморегуляция и самовосстановление организма во сне
• Проверочный тест

Рассмотрим последовательно все эти процессы, и начнем с самого яркого и запоминающегося – сновидений.

Что такое сновидения и возможен ли «управляемый сон» ?

Итак, что же такое сновидения? Все мы видим сны, кто-то чаще, кто-то реже, поэтому, в целом, понимаем, о чем речь. С научной точки зрения, сны или сновидения определяются как субъективное восприятие различных образов, возникающих в сознании спящего человека. Как мы выяснили в предыдущем уроке, наиболее запоминающиеся сновидения чаще всего возникают в самой быстрой пятой фазе сна. По крайней мере, именно их мы и помним лучше всего, когда проснемся.

Сны, которые человек видит в стадии глубокого сна, обычно не запоминаются. На этом основании достаточно долго предполагалось, что сновидения свойственны лишь быстрой фазе сна. Однако в ходе более предметных исследований выяснилось, что сновидения и быстрый сон контролируются разными механизмами мозга. Поэтому быстрый сон нельзя считать абсолютным физиологическим эквивалентом сновидений [M. Solms, 2001].

Этот процесс имеет много общего с тем, как мы невольно возвращаемся мыслями к той или иной ситуации в течение дня, когда бодрствуем. Нечто подобное происходит и когда человек спит. Выражаясь языком науки, нейронные группы мозга приходят в тонус из-за какого-либо события или впечатления, формируют его репрезентацию и в дальнейшем снова и снова возвращаются к уже сгенерированному «рисунку активности».

Так работает мозг здорового человека: однажды возбужденная нейронная группа возвращается к своей синхронной активации, в том числе во время сновидений [О. Сварник, 2020]. Все эти процессы по фазам сна можно контролировать аппаратными методами. В частности, подключив спящего человека к электроэнцефалографу.

Ввиду того, что это наиболее безопасный способ исследования, а факт подключения не мешает испытуемым уснуть, таким способом добывается основной массив данных относительно сновидений. Именно так удалось набрать интересную статистику, что же снится людям и в каком формате происходит «субъективное восприятие различных образов, возникающих в сознании спящего человека» [S. Schwartz, 2003].

Что люди видят во сне:

Как выяснилось в ходе экспериментов, на содержание сна в большей степени влияют события прошедшего дня, нежели то, что случилось 2-3 дня тому назад или же еще раньше. При этом человек видит во сне далеко не все события дня, а лишь те, которые оставили наиболее яркое впечатление. Это справедливо и по отношению к прошлому опыту, нашедшему отображение в сновидениях.

Из вышеприведенной статистики понятно, что во сне мы очень редко видим произошедшее с нами, что называется, «один к одному». И ученые выяснили, почему это так и что происходит во время сна. Во время сна происходит реорганизация впечатлений, избавление от несущественных деталей и акцентирование на том, в чем заключается главная суть.

А еще такая способность мозга и наиболее яркие запоминающиеся сновидения, которые потом «сбываются» полностью или частично, являются основой для дискуссий, существуют ли пророческие или вещие сны. Первые попытки вести научные исследования в этом направлении относятся к середине 20 века, и время от времени научное сообщество возвращается к этой теме и сейчас. Например, в исследовании Testing the implicit processing hypothesis of precognitive dream experience («Проверка гипотезы неявной обработки предвидящих сновидений») [M. Valášek et al., 2014].

Каких-то однозначных закономерностей в появлении пророческих снов не было выявлено и ученые склонны относить вещие сны к индивидуальной особенности человека тонко подмечать и правильно трактовать все явные и неявные подсказки из окружающего мира.

Тогда мозг, наполненный нужной информацией и большим количеством нейронных связей, потенциально способен «выдать» во сне готовую «картинку» будущего события или явления. Наиболее известный пример – Менделеев, увидевший периодическую таблицу химических элементов во сне. Можно считать, что это вещий сон и инсайт, что называется, «в одном флаконе».

На этом же свойстве и способности мозга реорганизовать информацию основана лечебная и защитная функция сна, когда ставшие источником длительного стресса истории со временем теряют свою актуальность.

В те времена, когда у науки не было возможностей изучать мозговые процессы, религия обожествляла сам факт сновидений, наделяя этот физиологический процесс мистическим значением. В результате в религиозных практиках можно встретить весьма интересные трактовки. Например, буддисты считают сновидения и реальную жизнь полностью равнозначным психологическим опытом. А, к примеру, Догэн, основатель школы дзен Сато-сю, и вовсе полагает сновидения более реальным миром, чем тот, в котором мы бодрствуем [Догэн, 1999].

Весьма интересны исследования с использованием МРТ (магнитно-резонансной томографии) с целью составить карту активации нейронов во время сна и отследить взаимосвязь очагов активности с увиденными во время бодрствования картинками [T. Horikawa et al., 2013].

В исследовании представлен метод нейронного декодирования, в котором модели машинного обучения предсказывают содержание визуальных образов в период начала сна с учетом измеренной активности мозга, обнаруживая связи между функциональными моделями магнитно-резонансной томографии человека и вербальными отчетами с помощью лексических стимулов и базы данных изображений.

Кстати, исследования позволили выяснить, насколько сновидения связаны с осознанностью. Для этого в качестве испытуемых были приглашены люди, страдающие амнезией. Они в течение дня производили некоторые действия, например, играли в тетрис, затем спали, а после пробуждения быстро, пока не забыли, пересказывали свои сны ученым. Как оказалось, испытуемые видели во сне тетрис, хотя и не смогли понять к чему бы это, равно как и вспомнить, что они играли в тетрис накануне.

В этом контексте весьма интересно такое явление, как управляемый сон или осознанные сновидения. Тема впервые возникла в научных кругах еще в 19 веке, однако лишь в середине 20 столетия с развитием аппаратных методов исследований удалось понять механизм явления [В. Ковальзон, 2014]. Как выяснилось, так называемый «управляемый сон» – это особая форма измененного сознания, не тождественная сновидению.

Более подробно об этих исследованиях можно прочитать в работе Lucid dreaming verified by volitional communication during REM sleep («Осознанные сновидения, подтвержденные волевым общением во время быстрого сна»)

 [S. La Berge et al., 1981]. Вкратце расскажем, что возникновение осознанных сновидений в момент, когда человек осознавал, что спит, но утверждал, что видит сон, было подтверждено для пяти выбранных субъектов.

Этому вполне можно научиться, однако такое вторжение в подсознание чревато отсутствием полноценного сна и отдыха. Данную опасность подтвердили последующие исследования, проведенные уже в 21 столетии с применением новых цифровых возможностей.

Также в ходе новейших исследований получены более наглядные доказательства того, что осознанное сновидение не является сном как таковым. Соответственно, все предлагаемые любителями необычного методы, как управлять сном, на самом деле лишь ведут в то самое гибридное состояние между сном и бодрствованием, а не собственно в сон [R. Vallat, P. Ruby, 2019].

В целом, избыточное увлечение осознанными сновидениями не только небезопасно, но и в изрядной степени бесполезно. Особенно с учетом того, что большинству людей не удается даже осознанное бодрствование, и было бы гораздо полезнее сосредоточиться именно на том, как осознанно жить, а не на том, как осознанно спать.

Однако для этого нужны определенный интеллектуальный потенциал, хорошая память и развитые когнитивные способности. Интересно, что развитию этих качеств способствует обычный здоровый сон. Этому мы посвятим отдельный раздел нашего урока, а пока скажем пару слов о том, почему не снятся сны некоторым людям и стоит ли этого как-то опасаться.

Почему не снятся сны?

Большинство исследователей сходятся в мысли, что определение  «не снятся сны» исключительно субъективное, потому что сны снятся всем, но не все их запоминают [А. Вдовенко, 2021]. Насторожиться следует лишь в тех случаях, если человек всегда видел сны и вдруг перестал их видеть. Подобная внезапность может быть признаком таких заболеваний, как сонное апноэ и нарколепсия.

Кроме того, достаточно часто «не видят сны» интроверты и прочие не слишком коммуникабельные люди. Выше мы уже выяснили, что сновидения являются субъективным отображением реальных событий. Если событий в жизни мало, тогда и мозгу во сне особо нечего обрабатывать, и, как следствие, сложно «предложить» своему хозяину для просмотра нечто яркое и запоминающееся. Поэтому неяркие и невнятные ночные сны тут же забываются, и складывается впечатление, будто человеку ничего и не снилось.

Некоторые психологи полагают, что отсутствие снов может быть признаком внутренних психологических проблем человека, когда между сознанием и подсознанием стоит какой-то барьер [А. Букатова, 2019]. Впрочем, большинство врачей считает, что причины отсутствия сновидений намного более тривиальны.

Топ-5 причин отсутствия сновидений:

Последняя причина встречается реже, чем остальные, но тоже бывает. Так, если человека на данный момент ничего не волнует, а жизнь течет спокойно и размеренно, у мозга попросту нет материала для обработки и поиска решений. Поэтому, если человек хочет видеть сны, нужно предоставить мозгу пищу для размышлений, и тогда с высокой степенью вероятности сновидения появятся вновь [fishki, 2019].

Как «вызвать» сновидения:

• Заниматься творчеством, развивать талант и воображение.
• Использовать аффирмации наподобие «Мне снятся яркие и красочные сновидения», «Я помню все свои сны».
• Записывать сразу после пробуждения все, что пришло вам в голову. Возможно, это и есть «остатки сна».
• Отказаться от алкоголя и переедания перед сном.
• Заниматься перед сном дыхательными и медитативными практиками.
• Заниматься в течение дня неагрессивными видами спорта, йогой, пилатесом, стретчингом.
• Выделять достаточно времени на сон, чтобы мозг во сне успевал обработать информацию и трансформировать ее в сновидения.

К слову, иногда для того чтобы посмотреть хороший добрый сон, оказывается достаточно правильно настроиться. Например, подумать перед сном о чем-то хорошем, поразмышлять над темой, вызывающей положительные эмоции. Тогда и сны будут спокойные, и память хорошая, а вся полезная информация в нужный момент окажется в нужном участке мозга.

Память и сон: влияние сна на запоминание

А теперь – ранее анонсированная нами тема влияния сна на запоминание информации. Именно во время сна происходят процессы, способствующие формированию воспоминаний и перемещению информации из краткосрочной памяти в долгосрочную.

Так, более новые исследования определяют сон как состояние мозга, оптимизирующее консолидацию памяти, в отличие от бодрствующего мозга, оптимизированного для кодирования воспоминаний. Консолидация происходит из реактивации недавно закодированных представлений нейронной памяти, которые происходят во время медленного сна и преобразуют соответствующие представления для интеграции в долговременную память. Последующий быстрый сон может стабилизировать преобразованные воспоминания.

Проведенные исследования имеют важное значение для оптимизации учебных процессов в системе образования. Так, недавние исследования показали, что, пока мы спим, наш мозг очень занят обработкой всей информации, которую мы получили за день. Недостаток сна вызывает дефицит консолидации памяти и играет негативную роль в развитии мозга [M. Acosta, 2019].

Как происходит запоминание во сне? Группа ученых из Royal Holloway University of London провела масштабный эксперимент, в ходе которого была подробнейшим образом исследована медленная фаза сна.

Эта фаза важна, к примеру, для усвоения любых академических знаний, будь то правила грамматики или новые слова на иностранном языке, формулы по физике и математике. И тут дело во взаимодействии различных частей мозга [J. Tamminen et al., 2010].

В этой «связке» между гиппокампом и неокортексом в ходе замеров были зафиксированы «сонные веретена» или всплески мозговой активности длительностью до 3 секунд. Как удалось выяснить ученым, «сонные веретена» во время медленного сна связывают новую информацию с полученной ранее. Испытуемые, у которых было больше таких всплесков, запомнили выученные слова намного лучше, чем прочие участники, у кого таких всплесков было мало.

Полученные результаты отчасти объясняют тот факт, что дети обучаются всему новому быстрее, чем взрослые. У детей фаза медленного сна длиннее, чем у взрослых, поэтому у мозга больше времени на то, чтобы обеспечить запоминание информации.

В этом контексте интересна такая тема, как обучение во сне. Причем интересна эта тема как детям, так и взрослым, наивно верящим, что, уснув под аудиозапись полного курса по какому-либо предмету, утром можно проснуться с готовым багажом знаний, полученных во сне.

Тема эта настолько стара, что нашла свое отражение даже в кинематографе. Например, в фильме «Большая перемена», снятом в начале 70-х годов, один из персонажей, уже достаточно взрослый учащийся вечерней школы Леднёв, пытается подготовиться к уроку истории и запомнить многочисленные даты и прочие данные во сне.

Полвека тому назад технические устройства звукозаписи были мало распространены, и, по сюжету, пока он спал, его дочка читала ему вслух учебник истории, после чего включила телевизор в поисках интересного фильма или программы.

Сценаристы фильма были наделены блестящим чувством юмора и показали, к чему приводит такое обучение во сне. Те, кто уже подзабыл фильм, могут посмотреть эпизод «Ответ Леднёва на уроке истории», а заодно узнать температуру воды в Балтийском море, которую герой запомнил, пока слушал во сне прогноз погоды.

Это, конечно, юмор, а если серьезно, стоит запомнить несколько фактов о том, что происходит с нашей памятью во время сна [О. Сварник, 2013]. Итак, начнем:

Конечно, до полного и исчерпывающего понимания абсолютно всех закономерностей того, как происходит улучшение памяти и запоминание во сне, еще далеко. Однако сам факт, что такое улучшение происходит, уже можно считать доказанным. Равно как и то, что именно во сне происходит основная работа по восстановлению нарушенных функций организма.

Гомеостаз: саморегуляция и самовосстановление организма во сне

И, наконец, едва ли не самое главное, ради чего человеку нужен здоровый полноценный сон, это процесс саморегуляции организма или гомеостаз. Гомеостазом называют способность системы сохранять постоянство своих характеристик, восстанавливать и поддерживать динамическое равновесие внутри себя посредством координированных физических процессов.

В реальности работа всех систем организма идет круглосуточно, только с разной интенсивностью. Так, организм в период сна восстанавливает метаболические пути, поврежденные ткани, запасы энергии. Каким образом и почему это происходит?

Ученые выяснили, что во время сна мозг очищается от токсинов. Более того, сон изменяет клеточную структуру мозга [M. Nedergaard, 2013]. В период сна нейроны уменьшаются, и между ними появляется пространство, которое заполняется мозговой жидкостью. Именно с помощью этой жидкости из мозга удаляются токсины.

Соответственно, освобожденный от вредных веществ мозг может более эффективно управлять процессами в организме как во время сна, так и в период бодрствования. Проведенные исследования заставляют предположить, что это весьма энергоемкий процесс, и мозг способен в единицу времени делать что-то одно: либо выполнять функции, которые он обычно выполняет в состоянии бодрствования, либо же заниматься процессом очищения.

Поэтому сон необходим, как минимум для того, чтобы не отнимать энергию, необходимую организму для восстановления собственных функций. Эти исследования стали основанием для гипотезы, что нарушение сна и, как следствие, нарушение процесса удаления токсинов потенциально могут стать причиной нарушений в работе мозга.

Кроме того, обнаружена взаимосвязь между недостаточным сном и набором лишнего веса. Как выяснили исследователи из Чикагского университета, при «недосыпе» в крови человека повышается концентрация такого вещества, как эндоканнабиноид 2-арахидоноилглицерин (2-AG), которое поднимает аппетит. В итоге, невыспавшийся человек съедает намного больше, чем требуется его организму [J. Easton, 2016]. Именно поэтому доктора рекомендуют желающим похудеть обязательно нормализовать сон, и тогда некоторые ограничения в питании не будут стрессировать организм.

Таким образом, когда мы спим, происходит восстановление поврежденных структур и функций организма, а также создаются нужные условия для нормального функционирования организма днем. Ранее мы уже выяснили, что именно во время сна идут процессы, способствующие запоминанию и перемещению информации из краткосрочной памяти в долгосрочную.

Более того, некоторые участки мозга во время сна находятся в более активном состоянии, нежели во время бодрствования. Поэтому крайне важно создать мозгу необходимые условия для его «ночной» работы и сделать все, чтобы сон был полноценным и здоровым. Как минимум, нужно обеспечить достаточную для своего организма продолжительность сна. Что значит достаточную?

Итак, режим сна и бодрствования регулируют две тесно взаимосвязанные системы: циркадный или суточный ритм и гомеостаз сна и бодрствования. О суточных ритмах мы поговорили достаточно подробно в первом уроке, теперь разберем гомеостаз сна и бодрствования. В целом, тут ничего сложного нет: чем дольше мы не спим, тем сильнее хотим спать, а чем дольше наш сон, тем ближе время, когда организм захочет проснуться.

Таким образом, если человек не выспался, на следующий день он будет ощущать сонливость. Если же человек хорошо выспался, у него не будет желания спать в ближайшее время. В этом и проявляется взаимосвязь двух систем, регулирующих сон и бодрствование.

Так, если человек проспал достаточно долго и проснулся ближе к обеду, как это иногда бывает в выходной день, тогда ему будет сложно уснуть вечером и может произойти сбой циркадных ритмов. Согласно данным научных исследований, циркадный ритм влияет на время сна, а гомеостаз – на глубину сна [A. Borbély et al.,2016].

На клеточном уровне во сне запускается сложный механизм, который «включает и выключает» гены и клеточные структуры, регулирующие функции отдельных клеток, чтобы влиять на физиологическую активность глобальных органов и систем. Целью этого сложного процесса является скоординированное равновесие в умственном, эмоциональном и физиологическом аспектах функций организма [M. Acosta, 2019].

Таким образом, сон влияет на память, обучение, настроение, поведение, иммунологические реакции, метаболизм, уровень гормонов, пищеварительный процесс и многие другие физиологические функции, способствует их восстановлению и, в целом, осуществляет саморегуляцию всех процессов организма и приведение их в норму.

И теперь подытожим: в ходе урока №2 мы разобрались, что происходит во сне, как работает мозг во сне, откуда берутся сновидения, как взаимосвязаны память и сон. Далее же предлагаем пройти проверочный тест на усвоение основных понятий урока и перейти к следующей теме.

Проверьте свои знания

Если вы хотите проверить свои знания по теме данного урока, можете пройти небольшой тест, состоящий из нескольких вопросов. В каждом вопросе правильным может быть только один вариант. После выбора вами одного из вариантов система автоматически переходит к следующему вопросу. На получаемые вами баллы влияет правильность ваших ответов и затраченное на прохождение время. Обратите внимание, что вопросы каждый раз разные, а варианты перемешиваются.

Теперь давайте узнаем, как правильно спать.

Ольга Обломова