Спати — і бачити сни?

Спати — і бачити сни?
Наука поступово підбирається до пояснення однієї з вічних загадок буття: феномену сну. Наприклад, нещодавно дослідники з медичного центру Гарварда за допомогою магніторезонансного сканування змогли «підглянути», які мозкові центри працюють у сплячої людини. Показано, що моторні навички (наприклад, рухи пальців, схожі на гру на піаніно), отримані під час пробудження, закріплюються під час сну. Після сну робота нервових центрів, що керують вивченими послідовностями, проходить у «автоматичному» режимі і не супроводжується роботою центрів, відповідальних за тривогу.

Журнал «Нейробіологія» навів нові дані, що дозволяють розглядати людський мозок як орган, що піддається тренуванню. Виявляється, з віком функціональна спеціалізація відділів мозку змінюється. Безупинно працюючі центри, що відповідають за мислення, підкоряють собі інші відділи мозку і починають використовувати їхні ресурси. Завдяки цьому основна діяльність нашого мозку може не просто успішно здійснюватися, а навіть удосконалюватися у похилому віці. До речі, ще раз показано, що розумова робота у зрілому віці корелює з хорошим станом здоров’я (навіть у тих, хто в молодості не відрізнявся міцним організмом).

Але все ж навіщо потрібні сни? Для чого нам, крім реального світу, до якого ми пристосовуємося, бачити ще й ілюзорний нічний світ? Навіщо кошмари? Вони ж знижують нашу пристосованість, відбираючи душевні сили! Чому спляча собака ганяється за кимось уві сні, дергає лапами і тихо гавкає? Чому у новонародженого дитини (якій і переживати‑то не чого) фаза швидкого сну, для якої характерні сновидіння, триває значно довше, ніж у дорослого? Чому сон сліпого складається зі звукових і тактильних образів?

Сни — дуже важлива частина нашого життя. Іноді вони мерехтять десь на периферії свідомості, а іноді вражають своєю яскравістю чи неочікуваною мудрістю. Щоб пояснити їх, доводиться припускати, що значна частина психіки зайнята генеруванням цих нічних образів. Будова нашого тіла, як і особливості його функціонування, — результат еволюції. Як могла виникнути така дивна особливість? Навіщо вона потрібна?

З нашої точки зору, сновидіння — частина механізму, який забезпечує гнучкість поведінки. Поведінка є механізмом пристосування до середовища. Адаптивна поведінка підвищує шанси особини на виживання і розмноження, так само як наявність специфічних структур або функцій.

Види діляться на спеціалістів і опортуністів. Спеціалістам потрібні відточені форми поведінки, що відповідають їх характерним способам діяльності. Опортуністи ж здатні до різних видів діяльності, переключення між якими залежить від ситуації. Для них характерна більш гнучка поведінка.

Основа поведінки — нейронні мережі мозку. Характер зв’язку між нейронами визначає класи задач, які може вирішувати ця мережа. Зв’язок між нейронами можна задати двома різними способами. Перший з них полягає в тому, щоб запрограмувати в успадкованій програмі розвиток саме тієї нейронної мережі, яка потрібна для здійснення видового поведінки. Цей спосіб оптимальний для видів‑спеціалістів. Другий спосіб отримати потрібну основу поведінки полягає в тому, щоб налаштувати нейронну мережу інформацією, що надходить із середовища в процесі розв’язання характерних життєвих задач.

Порівняємо ці способи. Жорсткий дозволяє отримати саме те, що треба, з невисокою долею помилок. Але вироблення і корекція складної поведінки таким шляхом вимагає довгого еволюційного шляху, а складність утворюваних мереж обмежена: канал передачі успадкованої інформації має обмежену «пропускну здатність».

Другий спосіб вимагає «налаштування» нейронних мереж у ході значної частини онтогенезу, що загрожує багатьма невдачами. Не мало особин загине, перш ніж у них розвине досконалий механізм управління адаптивною поведінкою. Однак при зміні умов нові форми поведінки можуть виникнути в еволюційному відношенні майже миттєво, протягом життя одного покоління. Кількість інформації, що надходить із зовнішнього середовища і може відображатися у будові нейронних мереж, більша, ніж та, яку можна описати в успадкованій програмі.

Для більшості видів оптимальним виявляється певний баланс обох механізмів: успадкована програма визначає основні параметри будови нервових мереж, що керують поведінкою, а тонка доводка здійснюється в ході використання цих мереж. Для кожного виду існує свій компроміс між надійністю і складністю, швидкістю формування і гнучкістю функціонування нейронних мереж.

Останні дані з області нейрофізіології дозволили з’ясувати, що така «доводка» пов’язана з нейрогенезом, розмноженням нервових клітин у гіпокампі, їх міграцією по мозку і вбудовуванням у працюючі нейронні мережі. Як показали дослідження Елізабет Гуд з Принстонського університету, швидкість збільшення кількості нейронів у тих чи інших центрах залежить від інтенсивності їх роботи. Отже, з кількох «заготовок», заданих успадкованою програмою, найкращий розвиток отримає та, що використовується найчастіше.

Які механізми можуть прискорити вироблення адаптивної поведінки? Якщо вона завжди буде налаштовуватися в ході життєво важливих взаємодій, неуспішна робота нейронних мереж може стати причиною загибелі організму. Найкраще проводити «налаштування» фізіологічної основи поведінки під час тренувань, наприклад гри. Саме з цим пов’язане широке поширення феномену гри серед ссавців. Роль гри в відточуванні спеціальних форм поведінки була зрозуміла давно, а після відкриття феномена нейрогенезу стало ясно, що вона може сприяти не лише кращій організації нейронних мереж, а й збільшенню в них кількості нейронів.

Проте гра — теж досить дороге задоволення. Бійка на підхват може закінчитися травмами. Поки зростаючому дитинчаті ссавця треба розвивати не лише нервову, а й опорно‑рухову систему, це виправдано. Але необхідність жорсткого поєднання тренувань обох систем може бути несприятливою. Крім того, не всі функції нервової системи пов’язані з управлінням рухами.

Отже, для розвитку нервової системи можуть бути корисні холості пробіги її робочих механізмів. Коли вони мають відбуватися? Ймовірно, під час сну, коли тварина знаходиться у відносно безпечному місці, а живлення її нервової тканини покращується. У цей момент складаються найкращі умови для вбудовування нових нейронів у важливі для життя нейронні мережі.

А як забезпечити розвиток під час сну саме тих центрів, які потрібні? У нервовій системі є механізми, що оцінюють відносну важливість тих чи інших процесів, — саме вони, схоже, визначають «теми» для сновидінь. З іншого боку, важливість якоїсь «сонної» роботи може бути пов’язана з недавніми видами діяльності, для яких не вистачало спеціалізованих керуючих нервових мереж.

Зрозуміло, чому максимальна активність механізму сновидінь характерна для новонароджених. А чому у дорослих людей сновидіння відображаються у свідомості? Нервні центри треба розвивати на тій діяльності, яка є для них адаптивною. А коли процес завершений, зайві дані зі свідомості можна прибрати. Можливо, тому ми пам’ятаємо наші мрії, якщо прокинулися під час сновидіння, і забуваємо, якщо після нього встигли перейти в звичайний режим сну.

Отже, ми висунули гіпотезу, що сновидіння — спосіб ускладнювати нейронні мережі, що забезпечують важливі для пробудження форми поведінки. Не зовсім ясно, чи є ця гіпотеза справді новою. Відкривач нейрогенезу Елізабет Гуд зараз досліджує вплив позбавлення сну на піддослідних тварин, і можна припустити, що вона перевіряє подібне припущення. З іншого боку, така точка зору не обов’язково суперечить тим, що висловлювалися раніше. Так, за думкою російсько‑ізраїльського психофізіолога Вадима Ротенберга, функція сну — забезпечувати пошукову поведінку, недостатньо реалізовану під час пробудження. Коли організм не може знайти підходящі шляхи пристосування наяву, сни допомагають розрядити накопичене напруження. Таке пояснення цілком узгоджується з нашим. Подолання конфлікту уві сні допомагає розвивати центри, необхідні для його подолання наяву!

Процеси у внутрішньому світі готують нас до розв’язання задач, які ставить перед нами великий, зовнішній світ…

Під час підготовки статті надійшло повідомлення про факти, що підтверджують викладене в ній припущення. Журнал Nature опублікував роботу японських вчених під керівництвом Тацухіро Хісасуне з Токійського університету, у якій показано, що тета‑ритм, що генерується мозком на емоційній фазі швидкого сну (коли сняться яскраві сновидіння!), посилює синтез гамма‑аміномасляної кислоти, що стимулює розмноження нейронів.

«…тому світ… треба визнати родинним сновидінню або навіть належним до одного з ним класу речей. Бо та функція мозку, яка під час сну якимись чарами породжує зовсім об’єктивний, наочний, навіть осяжний світ, повинна брати таку ж участь у створенні об’єктивного світу пробудження».
Артур Шопенгауер

D. Shabanov. Спати — і бачити сни? // Комп’ютерра, М., 2005. – № 37 (609). – С. 56‑57