Мозг во сне. Что происходит с мозгом, пока мы спим - Андреа Рок

Как считает когнитивный нейробиолог из Финляндии Антти Ревонсуо, исследованиям сновидений также суждено сыграть важную роль в исследованиях сознания. «Связь между сновидениями и сознанием очень тесная, сновидения — это психологическая реальность в ее обнаженном виде, субъективная виртуальная реальность», — говорит Ревонсуо. Один из ключевых вопросов сознания — «проблема связи». Все ощущения, которые составляют наш опыт — цвет, форма, звук, осязание, запах, — обрабатываются разными нейронными механизмами, и непонятно, как именно эти ощущения и эмоции связываются воедино, чтобы у нас возникло ощущение реальности. Когда во время сновидения к этому добавляются странные несоответствия и изменения в персонажах, возникает ситуация, при которой мозгу не удается связать воедино феноменологический мир. Понимание того, в чем причина этого происходящего во время сновидения сбоя, поможет понять от обратного, как действует мозг во время бодрствования, считает Ревонсуо.

Изучение встречающихся в сновидениях странностей — одно из направлений того, чем занимается Софи Шварц на факультете психологии и клинической нейробиологии Женевского университета. «Бодрствующий мозг устроен так, что он отбрасывает странности и выбирает то, что по опыту кажется ему знакомым и ожидаемым. Но в сновидении мозг открыт для непознанного, он создает невероятные образы, вроде синих бананов. И я хочу понять, почему во время сновидений нейронная система начинает создавать что-то сюрреалистическое, потому что это не то решение, которое может быть основано на нейрокогнитивных моделях бодрствующего разума (или мозга)», — говорит она.

Шварц сотрудничает с Пьером Маке, который в своей суперсовременной бельгийской лаборатории продолжает исследования вклада сновидений и других стадий сна в обучение и консолидацию памяти. Он применяет метод функциональной магнитно-резонансной томографии.

Этот метод эффективнее старых технологий, таких как ПЭТ, поскольку одновременно позволяет видеть в режиме реального времени и мозг в целом, и отдельные его участки, даже самые малые. Еще одно преимущество заключается в том, что при МРТ не нужно вводить радиоактивные вещества, так что испытуемых можно сканировать столько, сколько требуется. МРТ в режиме реального времени дает самую подробную на сегодня картину работающего мозга в его разных физиологических состояниях, но у этой технологии имеются и свои недостатки. Оборудование издает громкий шум, и испытуемый во время сканирования не может двигаться. Пребывание внутри гудящего сканера не всегда способствует отходу ко сну, но Маке работает над этой проблемой.

Маке намерен использовать МРТ в сочетании с ЭЭГ и сравнивать модели активации мозга во сне и во время бодрствования. Один из основных вопросов: совпадает ли активация определенных участков мозга во время сновидений с конкретным содержанием с активацией участков мозга при выполнении действий, виденных в сновидении, в период бодрствования? А вот Шварц надеется увидеть, в чем разница — если она вообще существует — в активационной модели мозга, когда он во время сновидения создает образ какого-то лица, при сравнении с активационной моделью узнавания того же лица наяву. Создание карт активации при одинаковом содержании сновидения и дневного опыта может помочь нам понять, какие именно наборы нейронов создают то, что мы видим и чувствуем во время сновидения.

Современные технологии визуализации мозга также находятся в центре новых исследований, предпринимаемых Марком Солмсом, чьи наблюдения за пациентами с мозговыми нарушениями привели к пониманию того, что в создании сновидений решающую роль играет передний мозг. В сотрудничестве с немецкими учеными из Франкфурта он использует МРТ для определения механизмов мозга, которые активируются во время той разновидности сновидений вне фазы REM, которые по качеству не отличаются от фазы быстрого сна. «Это позволит нам окончательно отделить аспекты механизмов мозга, что активируются в фазе REM и отвечают непосредственно за сновидения, от механизмов, отвечающих исключительно за REM», — говорит Солмс.

По странной иронии, одна из наиболее активно спонсируемых новых областей исследований сна и сновидений нацелена как раз на то, чтобы найти способы обходиться и без фазы REM, и без всех остальных фаз.

Агентство по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США (DARPA) летом 2001 года предложило 100 миллионов долларов в качестве гранта для разработки способов, позволяющих солдатам обходиться без сна несколько недель подряд. Эта задача вызывает в памяти образ доктора Стрейнджлава[42], но такие аллюзии военных не смущают. DARPA описывает свои цели следующим образом: «Устранение потребности в сне при поддержании высокого уровня как когнитивных, так и физических действий индивида приведет к фундаментальным изменениям в практике боевых действий и использовании вооруженных сил».

Среди ученых, которые получили гранты DARPA, — Джером Сигел, ведущий нейробиолог из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Сигел был одним из тех, кто обнаружил, что нарколепсия[43] вызывается недостатком особого типа клеток мозга, содержащих вещество под названием гипрокретин (или орексин). Он также большой специалист в вопросах моделей сна животных, и исследование, которое он проводит для DARPA, посвящено необычной модели сна дельфинов. Поскольку дельфины дышат воздухом и должны периодически всплывать на поверхность, а также потому, что они должны все время находиться в движении, у них спит только одно полушарие мозга.

Сначала в фазе сна в течение двух часов находится правое полушарие, потом у него наступает высокоактивный период бодрствования, а засыпает левое полушарие. При этом во время этих циклов поведение дельфина не меняется. «Мы пытаемся разобраться в этой модели сна, чтобы посмотреть, возможно ли с помощью лекарственных средств вызвать такую — по полушариям — модель сна у человека», — говорит Сигел. Но мало того: эти морские млекопитающие могут в течение двух недель вообще не спать, а это именно тот минимальный срок, о котором мечтают военные — хорошо бы солдаты тоже продолжали выполнять свои функции, обходясь без всякого сна. «Это нормальная составляющая поведения дельфинов, такое длительное отсутствие сна не оказывает на них никакого воздействия, так что мы изучаем и этот аспект тоже», — поясняет Сигел. Другие работающие на DARPA ученые занимаются птицами: как им удается мигрировать, обходясь без сна, или спать в полете? Еще один финансируемый DARPA проект предназначен для поисков по-прежнему ускользающего ответа на один из ключевых вопросов: а в чем именно состоит цель сна? Кьяра Чирелли из Висконсинского университета в Мэдисоне занимается изучением сна на молекулярном уровне, она выявляет «гены сна» и те гены, которые имеют отношение к потере сна. «Лишь в последние десять лет у нас появилась технология, позволяющая одновременно отслеживать тысячи генов, и она открыла новые возможности для исследований», — говорит Чирелли. Военные финансируют ее исследования мух-дрозофил, потому что она пытается выяснить, способен ли мутирующий ген влиять на потребность организма во сне. К тому же она на молекулярном уровне изучает воздействие лишения сна на мозг крыс.