Спать — и видеть сны?

Наука постепенно подбирается к объяснению одной из вечных загадок бытия: феномена сна. Например, недавно исследователи из медицинского центра Гарварда с помощью магниторезонансного сканирования смогли "подглядеть", какие мозговые центры работают у спящего человека. Показано, что моторные навыки (например, движения пальцев наподобие игры на пианино), полученные при бодрствовании, закрепляются во время сна. После сна работа нервных центров, управляющих выученными последовательностями, проходит в "автоматическом" режиме и не сопровождается работой центров, ответственных за беспокойство.
Журнал "Нейробиология" привел новые данные, позволяющие смотреть на человеческий мозг как на орган, поддающийся тренировке. Оказывается, с возрастом функциональная специализация отделов мозга меняется. Без устали работающие центры, отвечающие за мышление, подчиняют себе другие отделы мозга и начинают использовать их ресурсы. Благодаря этому основная деятельность нашего мозга может не просто успешно осуществляться, а даже совершенствоваться в пожилом возрасте. Кстати, в очередной раз показано, что умственная работа в зрелом возрасте коррелирует с хорошим состоянием здоровья (даже у тех, кто в молодости не отличался крепким организмом).
Но все-таки зачем нужны сны? Для чего нам кроме действительного мира, к которому мы приспосабливаемся, видеть еще и иллюзорный ночной мир? Зачем нужны кошмары? Они же снижают нашу приспособленность, отнимая душевные силы! Почему спящая собака гонится за кем-то во сне, дергает лапами и тихонько тявкает? Почему у новорожденного ребенка (которому и переживать-то нечего) фаза быстрого сна, для которой характерны сновидения, длится гораздо дольше, чем у взрослого? Почему сон слепого состоит из звуковых и осязательных образов?

Сны - очень важная часть нашей жизни. Иногда они мелькают где-то на периферии сознания, а иногда изумляют своей яркостью или неожиданной мудростью. Чтобы объяснить их, приходится предполагать, что значительная часть психики занята генерированием этих ночных образов. Строение нашего тела, как и особенности его функционирования, - результат эволюции. Как могла возникнуть столь странная особенность? Зачем она нужна?
С нашей точки зрения, сновидения - часть механизма, который обеспечивает гибкость поведения. Поведение есть механизм приспособления к среде. Адаптивное поведение повышает шансы особи на выживание и размножение, так же как наличие специфических структур или функций.

Виды делятся на специалистов и оппортунистов. Специалистам требуются отточенные формы поведения, соответствующие их характерным способам деятельности. Оппортунисты же способны к разным видам деятельности, переключение между которыми зависит от ситуации. Для них характерно более гибкое поведение.
Основа поведения - нейронные сети мозга. Характер связи между нейронами определяет классы задач, которые может решать эта сеть. Задать связь между нейронами можно двумя разными способами.
Первый из них состоит в том, чтобы запрограммировать в наследственной программе развитие именно той нейронной сети, которая нужна для осуществления видового поведения. Этот способ оптимален для видов-специалистов.
Второй способ получить нужную основу поведения заключается в том, чтобы настроить нейронную сеть информацией, поступающей из среды в ходе решения характерных жизненных задач.
Сравним эти способы. Жесткий позволяет получить именно то, что надо, с невысокой долей ошибок. Но выработка и корректировка сложного поведения таким путем требует долгого эволюционного пути, а сложность образующихся сетей ограничена: канал передачи наследственной информации имеет ограниченную "пропускную способность".
Второй способ требует "настройки" нейронных сетей в ходе значительной части онтогенеза, что чревато многими неудачами. Немало особей погибнет до того, как у них выработается совершенный механизм управления адаптивным поведением. Зато при изменении условий новые формы поведения могут возникнуть в эволюционном отношении почти мгновенно, на протяжении жизни одного поколения. Количество информации, которая поступает из внешней среды и может отражаться в строении нейронных сетей, больше, чем то, которое можно описать в наследственной программе.
Для большинства видов оптимальным оказывается некий баланс обоих механизмов: наследственная программа определяет основные параметры строения нервных сетей, управляющих поведением, а тонкая доводка осуществляется в ходе использования этих сетей. Для каждого вида существует свой компромисс между надежностью и сложностью, быстротой формирования и гибкостью функционирования нейронных сетей.
Последние данные из области нейрофизиологии позволили выяснить, что такая "доводка" связана с нейрогенезом, размножением нервных клеток в гиппокампе, их миграцией по мозгу и встраиванием в работающие нейронные сети. Как показали исследования Элизабет Гуд из Принстонского университета, скорости увеличения числа нейронов в тех или иных центрах зависят от интенсивности их работы. Итак, из нескольких "заготовок", заданных наследственной программой, наилучшее развитие получит та, которая используется чаще всего.
Какие механизмы могут ускорить выработку адаптивного поведения? Если оно всегда будет настраиваться в ходе жизненно важных взаимодействий, неудачная работа нейронных сетей может стать причиной гибели организма. Лучше всего проводить "настройку" физиологической основы поведения во время тренировок, например игры. Роль игры в оттачивании специальных форм поведения была понятна давно, а после открытия феномена нейрогенеза стало ясно, что она может способствовать не только лучшей организации нейронных сетей, но и увеличению в них количества нейронов.
Однако игра - тоже довольно дорогое удовольствие. Драка понарошку может окончиться травмами. Пока растущему детенышу млекопитающего нужно развивать не только нервную, но и опорно-двигательную систему, это оправдано. Но необходимость жесткого сопряжения тренировок обеих систем может быть неблагоприятна. Кроме того, не все функции нервной системы связаны с управлением движениями.

Рано ложиться спать  мешают биологические "часы"

Нежелание многих подростков рано ложиться спать не просто протест против родительских правил, оно имеет под собой научное обоснование. Ученые из медицинской школы Брауна (Brown Medical School) в Провиденсе (штат Род-Айленд, США) считают, что это признак перестройки биологических "часов".
Исследования выявили, что биологический механизм, вызывающий сонливость, работает у детей и подростков по-разному. По мере взросления ребенка его действие замедляется, что делает многих тинейджеров способными не спать до поздней ночи.
Кроме того, исследователи считают, что перестройка внутренних "часов" мозга, приводящая к смене циклов сна, готовит организм детей к полному взрослению.
Предыдущие исследования профессора психиатрии Мэри Каскэдон (Mary Carskadon) из Браунской школы и ее коллег, дали основание предполагать, что подростки изначально запрограммированы природой на поздний уход ко сну и подъем. Дело в том, что мелатонин - гормон, который оповещает организм о наступление ночи, - в подростковом возрасте начинает вырабатываться на два часа позже.

Нет снов - нет проблем

Ученые в последнее время меняют свое отношение к сновидениям. Если раньше считалось, что во сне мы решаем наши внутренние проблемы и как-бы разгружаем психику, то сейчас ученые говорят даже о некотором вреде сновидений. По новой теории лучше, если снов вообще не будет…
Ученые из Университетской клиники Цюриха пришли к такому выводу после того, как их пациенткой стала 73-летняя женщина. Она была госпитализирована после инсульта, который разрушил кровоток в затылочной доле большого мозга. Поначалу в последствиях удара не было ничего необычного — у пациентки немного ухудшилось зрение, она чувствовала слабость половины своего тела. Но несколько дней спустя женщина перестала видеть сны. По словам ученых, раньше эта женщина видела 3-4 сна в неделю. Но после удара она не видела никаких снов в течение целого года. И всё же её сон и функции мозга отсутствие снов никак не затронуло. Ученые начали детально исследовать этот феномен.
Исследование, проведённое учеными показало: некоторые люди преспокойно могут жить без снов. Иными словами, у сновидений нет никакой полезной или же реальной функции. Это обнаружилось по результатам контроля над излучаемыми мозгом пациентки во время сна электромагнитными волнами – альфа, дельта, тета. Исследователи каждую ночь регистрировали эти волны с помощью электроэнцефалограммы в течение шести с лишним недель. Пациентка не сообщила о сновидениях, даже когда её будили во время так называемой фазы быстрого сна . Затылочная доля большого мозга, которая оказалась у пациентки повреждённой, вероятно, играет очень важную роль в появлении сновидений. Но в управлении быстрым сном участвуют и мозговой ствол, и средний мозг. В общем, получилось так, что женщина не видит сновидений ни в течение медленного, ни во время быстрого сна. Но при этом, к удивлению учёных, спит пациентка абсолютно нормально. Значит ли это, что отсутствие снов – нормально?
Ученые считают, что не стоит делать категоричных выводов — они исследовали один единственный случай. Каковы механизмы "производства" снов? Какой цели они служат? На эти вопросы швейцарские доктора ответить не в состоянии.

Однако любопытно, что к тому же выводу – о бесполезности снов — своим путём пришёл британский профессор Джим Хорн, многие годы изучающий сон в университете Лафборо. По его мнению, сны — это кино для нашего сознания. Они развлекают наш мозг, пока мы спим. Хорн говорит, что в отсутствии снов часто признаются пациенты, принимающие антидепрессанты, но "эти люди не сходят с ума, они абсолютно нормальны и не имеют никаких проблем с памятью". Профессор продолжает, многие из нас верят в то, что сны полезны для психического здоровья, они помогают решать внутренние конфликты и в некотором роде "лечат душу". Но в поддержку этой привлекательной теории Фрейда и других невозможно привести ни одного серьёзного доказательства.
Фактически сновидения могут даже навредить человеку. Например, люди в депрессии обычно видят грустные и страшные сны, которые могут только усугубить состояние страдальца на следующий день. Поэтому, может быть, даже лучше, если человек не видит снов вообще. Известно немало случаев, когда у пациентов, не видящих снов в течение года и дольше, улучшалось психическое здоровье.

Запах роз укрепляет память в медленном сне

Аромат роз может существенно влиять на способность мозга упорядочивать пройденный урок и откладывать его в "отсеки" долговременной памяти. Только не спешите заливаться розовой туалетной водой или заставлять всю квартиру букетами – всё несколько сложнее. Тут весь секрет –  в какие моменты этот самый аромат роз выдавать испытуемому.
Отчёт о занятных опытах с запахами и памятью опубликовали в журнале Science Ян Борн (Jan Born), Штеффен Гайс (Steffen Gais) и Бьёрн Раш (Björn Rasch) из университета Любека (Universität zu Lübeck), а также Кристиан Бюкхель (Christian Büchel) из университетского медицинского центра Гамбурга-Эппендорфа (Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf).
Учёные давно знают, что с воспоминаниями надо переспать. В то же время известно, что на сон влияют среди прочего и запахи. Не зря же японцы в своей машине по созданию сновидений применяют распылитель запахов наряду с другими действующими агентами.
Гиппокамп учёные считают чем-то вроде записной книжки, куда заносятся кратковременные воспоминания о только что (скажем, за день) произошедшем. Во время сна гиппокамп "оживляет" воспоминания и перезаписывает эту информацию в другие участки мозга, туда, где всяческие "разбитые блюдца" и "площадь круга равна" будут лежать годами.
В опыте, раскрывшем потенциал запахов участвовали 18 испытуемых (мужчин и женщин). Днём они сидели перед компьютером: в некой "игре" требовалось запомнить как можно больше пар картинок, выкладываемых на определённых местах. На следующий день подопечные исследователей должны были воспроизвести запомненное расположение. Оставалось ввести маленькую переменную, запах роз, и посмотреть – что получится.
Сначала этот запах выдавался людям в виде фона, непрерывно присутствующего в процессе обучения. Затем, когда подопытные ложились спать, этот запах подводился к ним вновь. Но только не всю ночь подряд. А исключительно в медленноволновой фазе сна.
Оказалось, что с таким подкреплением испытуемые помнили на следующий день 97% картинок, а без розового запаха ночью – только 86%. Разница статистически значимая. Причём, заметьте, работало именно такое сочетание: розовый аромат в момент обучения – тот же фон в медленной фазе сна.
Если при обучении испытуемого запах роз отсутствовал, то, как показал опыт, этот приятный запах, выдаваемый человеку во время сна, никакого эффекта на память не оказывал. Аналогично, запах роз, присутствующий при обучении, но без повтора его следующей же ночью – также не имел никакого значения для работы памяти.
И даже если запах роз имел место быть во время учёбы, но во сне его давали в быстрой фазе (фаза быстрого движения глаз или фаза сновидений) – также никакого улучшения усвоения не наблюдалось.
Не оказывал запах роз влияния на запоминание материала и в том случае, если его давали испытуемым после обучения, но ещё до сна – во время бодрствования.
Наконец, выяснилось, что не имело никакого смысла давать запах роз непрерывно всю ночь подряд (хотя он тогда попадал периодически и на нужную, медленную фазу сна). Дело в том, что к постоянному запаху человек привыкает и перестаёт его замечать.
Но попасть в нужную фазу сна исследователям было легко, благо спали подопытные в лаборатории и, соответственно, к ним был присоединён монитор мозговой активности.
Интересно, что данный эффект роз работает только с так называемыми декларативными воспоминаниями, к каким следует отнести картинки и, наверное, слова. Процедурные воспоминания, то есть воспоминания о собственных моторных действиях, этому влиянию не подвержены, говорят авторы работы, так как в закреплении подобных воспоминаний гиппокамп практически не участвует.
Но как работает запах? Исследователи поясняют, что аромат, воспринимаемый при обучении, связывается в памяти с уроком, а ночью он активизирует гиппокамп, вызывая вновь эту ассоциацию. Реактивизация воспоминаний в гиппокампе  проходит как раз в процессе медленного сна, и в присутствии знакомого запаха работает ещё энергичнее.
Кстати, почему запах роз не срабатывал, если его выдавали после учёбы, но до сна? Учёные говорят, что во сне гиппокамп более чувствителен.
Уместно отметить что п о утверждениям исследователей из американского университета Брауна запахи мы слышим только во время быстрого сна. Авторы работы обращают внимание на то, что, в частности, запахи, появляющиеся при горении, не могут разбудить спящего человека и тем спасти от пожара.
************ рисунок
Активизация гиппокампа во время сна с присутствием аромата роз, выявленная при помощи функционального магнитного томографа. Оказалось, что активность гиппокампа в этот момент даже выше, чем во время бодрствования

Ученые научились моделировать сновидения

Уникальную компьютерную программу, не имеющую аналогов в мире, разработали в Сомнологическом центре Минздрава РФ. Людям, страдающим расстройством сна, она помогает засыпать под музыку... собственного мозга.
Совершенно новый, максимально эффективный и не имеющий аналогов в мире метод избавления от бессонницы разработал сотрудник центра профессор Яков Левин. От создал компьютерную программу, которая по специальному алгоритму переводит снятую с мозга энцефаллограмму в музыкальные фразы. Напрасно было бы искать в этих звуках какую-то связную мелодию, звучание довольно своеобразное, но мозг воспринимает его как настрой к нормальной работе не только себя, но и всего организма. И человек засыпает под колыбельную собственного мозга

Сон по фазе

О сне и его загадках начали гадать еще восточные мудрецы. За тысячу лет до Христа и лет за пятьсот до Будды в индийском опусе Упанишады уже упоминаются три состояния души: бодрствование, спокойный сон и сон со сновидениями. Однако долгое время эта идея оставалась неизвестной европейским мыслителям. Аристотель, например, считал, что сон - это пограничное состояние между жизнью и смертью. За разъяснениями корреспондент "РГ" обратился к Владимиру Ковальзону, доктору биологических наук, ведущему научному сотруднику Института проблем экологии и эволюции им. Северцова РАН.
- Сон - это особое состояние организма теплокровных млекопитающих (человека в том числе), которое характеризуется последовательной сменой полиграфических картин в виде циклов, фаз и стадий, - объясняет Владимир Матвеевич. - За ночь человек, как правило, "просыпает" 5 полуторачасовых циклов, каждый из которых заканчивается фазой сна со сновидениями - так называемого парадоксального сна.
Именно эта фаза привлекает наибольшее внимание ученых всего мира. Парадоксальной она названа потому, что, с одной стороны, в это время мышцы совершенно расслаблены, а с другой - идет мощнейшая работа мозга. Когда мы видим сны, наш мозг так же активен, как и при бодрствовании. Когда человек видит сон он испытывает стресс, даже если ему снится что-то приятное.
- Владимир Матвеевич, что же происходит в нашем сознании во время фазы парадоксального сна?
- В двух словах - это эмоциональная буря при практически полном бездействии мышечной системы. Прекращается прием и анализ всех сигналов извне - вот почему бывает очень трудно разбудить человека, который находится в пике парадоксальной фазы (ее еще называют быстрой). Это состояние очень загадочное. По сути, именно с него начинается жизнь. Эмбрион в утробе матери находится в состоянии так называемого активированного сна, который с рождением переходит в парадоксальный.

- Неужели в животе у мамы ребенок видит сны?!
- Это величайшая тайна - сон человечка, который еще и не жил вовсе. Возможно, ему видятся какие-то галлюцинации - ведь не просто так он толкается и шевелится там внутри... Однако есть научные данные, доказывающие, что состояние парадоксального сна у мамы и будущего ребенка синхронизированы. После родов состояние быстрого сна занимает у малыша больше половины суток. Каждая мама может наблюдать, как во сне он гримасничает, дергаются пальчики. Взрослые проводят в этом состоянии всего 20 процентов суток, пожилые люди и того меньше.

- Как мы спим?
- Природой в генах заложен ритм сна придерживаясь которого нам следует спать не только ночью, а еще пару раз днем - около полудня и часа в четыре вечера. Так спят маленькие дети, которые еще не испытали на себе давления цивилизации. Взрослые люди не могут себе позволить такую роскошь, многим в течение дня приходится не раз преодолевать приступы сонливости. Большим начальникам легче - у них в кабинетах стоят диваны, можно и "покимарить". А в некоторых странах Азии на крупных конвейерных предприятиях ввели специальный получасовой перерыв на сон: рабочие спят прямо за столами.

- Как долго человек может не спать?
- Специальные опыты доказывают, что лишение человека сна на 2-3 суток не приводит к проблемным ситуациям. В таких условиях испытуемые очень хорошо решали задачи, не проявляя никаких признаков нарушения интеллекта. Этот же опыт с животными показал, что они более выносливы и могут обходиться без сна очень долго. Словом, система работает с большим запасом и устроена так, чтобы в реальной жизни не дойти до критической точки.
Однако иногда само состояние сна может стать причиной целого ряда заболеваний. Дело в том, что во время быстрого сна в мозг выделяется только одно активное вещество - эсолхалин. Все остальные системы, вырабатывающие жизненно необходимые вещества - гистамин, серотонин, - молчат. Это очень нестабильное состояние. Именно в это время часто происходят инсульты и инфаркты. Резко будить человека на этой стадии ни в коем случае нельзя - может произойти внутренний сбой.

Оказывается, что...
...Наполеон часто говорил, что только дураки или инвалиды нуждаются в долгом сне. Сам он спал с 10 вечера до 2 часов утра, затем работал и снова спал с 5 до 7. Но прожил трудолюбивый тиран всего 52 года. А вот великий Эйнштейн любил поспать и прожил целых 76 лет.
...Моцарт во сне слышал целые симфонии, Пушкин видел стихи. Сальвадор Дали научился вызывать в полудреме целые картины: усаживался в кресло, зажимал в руке чайную ложку и ставил на пол поднос. Когда художник засыпал, ложка со звоном падала, художник вскакивал и зарисовывал увиденное во сне.