Сьюзан Гринфилд - Один день из жизни мозга. Нейробиология сознания от рассвета до заката

Поскольку сон несет функцию консолидации и рационализации опыта, он представляет особенную ценность для высокоорганизованных животных. [292]Животные с большой массой мозга по отношению к общей массе тела нуждаются в большем количестве REM-сна, чем менее «мозговитые» виды. [293]По всей видимости, это касается и сновидений.

Джерри Сигель и его группа из Центра исследований сна в Лос-Анджелесе предложили альтернативную причину феномена сновидений, обнаружив неожиданную закономерность. Она указывает на тесную корреляцию между высокими уровнями REM-сна у альтрициальных животных. Альтрициальные животные, такие как кошки, крысы и люди, рождаются совершенно беспомощными и неспособными обслуживать себя в отличие от таких животных, как лошади, антилопы и морские свинки, которые в большей степени способны заботиться о себе с раннего возраста. В то время как у второй группы животных доля REM-фазы сна не претерпевает значительных изменений в течение жизни, у первой группы, как правило, в раннем возрасте доля REM-фазы сна высока, но она уменьшается по мере созревания. Таким образом, кажется, что незрелость при рождении позволяет предсказать динамику REM-сна в течение жизни.

На седьмом месяце пребывания в утробе матери человеческий плод проводит большую часть своего времени во сне, [294]при этом каждые 20–40 минут наступает полноценная REM-фаза. У новорожденных REM составляет как минимум половину от общего времени сна, [295]а это почти вдвое больше, чем у взрослых. [296]Таким образом, независимо от того, какое значение для мозга играют сновидения и фаза быстрого сна, это явно нечто очень базовое, доминирующее в начале как индивидуального развития (онтогенеза), так и эволюционного (филогенеза). Разумеется, идея, [297]что цель сновидений заключается в консолидации сложных когнитивных процессов, противоречит непропорциональному количеству REM, наблюдаемому на раннем этапе жизни, и особенно в ограниченной среде матки, где плод явно не сталкивается с повседневными жизненными трудностями. Помимо несостоятельности REM-фазы сна как кандидата на роль биологического механизма консолидации памяти и когнитивного мусора, накопленного в течение дня, было бы трудно объяснить, почему в определенных ситуациях, более скромному мозгу, не нуждающемуся в эффективном механизме обработки памяти, предоставляется самая большая очевидная возможность для этого. [298]

Чтобы разобраться со сновидениями, нам нужно вернуться к истокам, к самому мозгу. Давайте попробуем выявить все очевидные различия между этими двумя состояниями сознания: дневным бодрствованием и ночным видением снов. Наиболее фундаментальным является принципиальное отличие в характере взаимодействий мозга с внешним миром. Скелетная мускулатура оказывается парализованной во время сна, что объясняет странное ощущение фиксированности тела на месте при попытках убежать от обитателей ваших ночных кошмаров. Любопытны, хоть и чрезвычайно редки, случаи срабатывания этого механизма во время бодрствования, когда сенсорная стимуляция необычайно мощна и интенсивна: скажем, при сильном приступе смеха или в пик оргазма некоторые люди могут внезапно впасть в состояние глубокого сна. [299]Однако этот механизм может проявляться в более приглушенной форме в моменты сильного волнения или страха, когда вы ощущаете оцепенение и «слабость в коленях» из-за расслабления мускулатуры ног. [300]

Это явление свойственно не только людям. Замирание при испуге может проявлять себя как универсальный адаптивный ответ, предназначенный для защиты от хищников, например когда мышь чувствует запах кошки. Очевидно, природа считает, что при мощном эмоциональном потрясении лучше оставаться тихим и неподвижным до тех пор, пока не минует опасность. В крайних случаях речь может идти о полноценном засыпании, но этот принцип работает и в обратную сторону: сон влечет за собой неподвижность.

Одно из объяснений заключается в том, что в случаях крайней опасности или возбуждения бывает затруднительно принять необходимые меры, поэтому лучшим решением оказывается бездействие, позволяющее к тому же более грамотно оценить ситуацию. Однако следует учитывать, что примитивные животные, которые едва ли обладают такими развитыми когнитивными возможностями, могут демонстрировать такое же поведение, поэтому сначала, по всей видимости, возник сам механизм, а затем он был адаптирован эволюцией к более изощренным потребностям нашего вида. С чего же все началось?

Согласно одной из теорий, во время сна лобная часть мозга дезактивирует двигательную систему. В результате того, что этот маршрут заблокирован, фокус мозговой активности смещается назад, в задние области, связанные с восприятием, но без типичной сенсорной стимуляции. [301]Тем не менее все мы знаем, что пронзительный звук будильника способен «выдернуть» человека даже из самого глубокого сна. Таким образом, на деле критерий полного отключения сенсорной стимуляции не выполняется.

Рудольфо Льинас и Денис Паре, нейрофизиологи из Нью-Йоркского университета, предложили необычную теорию. Они считают, что для нормальной функции мозга сенсорная стимуляция значима лишь в часы бодрствования, но не имеет отношения к сновидениям. [302]По их мнению, во всех других отношениях бодрствование и сновидение – это, по сути, эквивалентные состояния мозга, скорее всего, тесно связанные с непрестанной работой таламокортикальной петли. Фактически они придумали более сложную схему, предположив, что на самом деле существуют две разные таламокортикальные петли: одна имеет неспецифическую активирующую, или возбуждающую, функцию, в то время как другая отвечает за контекст. Таким образом, сознание ни в коем случае не появляется извне, а оказывается фундаментальным, неотъемлемым свойством мозга, просто модулируемым при помощи внешней сенсорной стимуляции.

Тем не менее, как мы уже знаем, нет оснований полагать, что таламокортикальные петли имеют решающее значение для сознания. [303]Во-первых, очень маловероятно, что одна таламокортикальная петля (или даже две) достаточна для формирования сознания: с трудом верится, что маленький кусочек нервной ткани может отвечать за возникновение субъективного опыта. Во-вторых, возбуждение само по себе ни в коем случае не приравнивается к осознанию: ритмы возбуждения могут возникать у пациентов даже после подтвержденной смерти мозга. [304]

Пожалуй, было бы некорректно сравнивать принципиально разные теории Льинаса – Паре и Хобсона – Фристона, поскольку они преследуют разные цели. Первая предлагает нейрофизиологическое описание состояния сновидения, в то время как вторая дает скорее функциональное и весьма абстрактное объяснение. И все же ни одна из теорий не является достаточно убедительной, поскольку ни один сценарий не объясняет все аспекты сновидений, такие как онтогенетически-филогенетический профиль или роль в сновидении других областей мозга. Например, области соединения трех зон коры: теменной, затылочной и височной, [305]связанной с формированием ментальных изображений. [306]Повреждения этой зоны приводят к исчезновению соответствующих визуальных аспектов сна.