Сон нервные клетки головного мозга

Во время сна мозг ослабляет межнейронные контакты, чтобы нейроны сохранили способность к восприятию новой информации.

Нервные клетки общаются друг с другом с помощью синапсов – особых межклеточных контактов, которые пропускают электрохимический импульс от нейрона-передатчика к нейрону-приемнику.

Импульс между клетками перескакивает не сам по себе (хотя бывают и такие межнейронные соединения), а посредством специальных веществ нейромедиаторов, к которым относятся дофамин, серотонин, гамма-аминомасляная кислота и многие другие: нейрон-передатчик выбрасывает нейромедиатор в синаптическую щель, а нейрон-приемник ловит нейромедиаторные молекулы своими рецепторами и генерирует на своей мембране такой же импульс, который бежит дальше.

Вся нервная деятельность завязана на синапсы и нервные цепи, и память – не исключение: чтобы хорошо что-то запомнить, нужно, чтобы сформировались прочные межнейронные контакты. Однако если нейроны будут без конца усиливать свои синапсы, то это в конце концов приведёт к информационному беспорядку и истощению самих клеток, так что никакого обучения и запоминания не получится. Можно предположить, что нервные клетки должны специально ослаблять силу межнейронных контактов, чтобы поддерживать равновесие между необходимостью помнить старое и усваивать новое. Известно, что во время бодрствования синапсы всё время усиливаются, так что сам собой напрашивается вывод, что их ослабление, спасающее нервную систему от перегрузки, происходит во сне.

Исследователи из Института Джонса Хопкинса показали, как именно это происходит. Ричард Хагенир (Richard Huganir) и его коллеги проанализировали состояние нейронов в центрах памяти у мышей во время сна и во время бодрствования, причём особое внимание обращали на синаптические рецепторы нейронов-приемников. Оказалось, что у спящих мышей число рецепторов к нейромедиаторам уменьшалось на 20%.

То есть Homer1a в нужный момент запускает ослабление синапсов, уменьшая количество рецепторов к нейромедиаторам – в результате у проснувшегося мозга будут ресурсы для восприятия нового. Но как сам белок угадывает, что индивидуум уснул и можно браться за работу?

В статье в Science говорится, что Homer1a реагирует на уровень норадреналина и аденозина. Норадреналин поддерживает организм в бодрствующем состоянии, и, когда его много, белок Homer1a уходит из зоны синапса, когда же уровень норадреналина падает, Homer1a в синапс возвращается. Причем Homer1a реагирует на возрастающую потребность во сне: когда мышей принудительно лишали сна на несколько дней, количество этого белка в синапсах увеличивалось, хотя мыши не спали. Причина здесь в аденозине, который постепенно накапливается во время бодрствования и вызывает сонливость – если у животных блокировали действие аденозина, уровень Homer1a в синапсах так и не повышался.

Наконец, исследователи проверили, действительно ли ослабление синапсов необходимо для эффективной работы мозга. Мышей сажали в клетку, где по полу время от времени пробегал слабый электрический разряд, так что вскоре животные понимали, что в этой клетке ничего хорошего ждать не стоит, и, оказавшись в ней снова, замирали на месте – обычная реакция грызунов на стресс. Затем мыши отправлялись спать, а после сна их снова сажали либо в электрическую клетку, либо в какую-то другую.

Поспавшие мыши, попав в то место, где их били током, 25% времени проводили в ступоре – они хорошо помнили и клетку, и связанные с ней неприятные ощущения. В другой клетке мыши тоже время от времени пугались, но неизмеримо реже, так что на стрессовую реакцию приходилось всего 9% времени пребывания.

Картина менялась, если у животных подавляли ослабление синапсов. Ожидалось, что в таком случае память вообще станет хуже, но вышло несколько иначе: мыши впадали в стресс намного чаще и в электрической клетке, и в безопасной. Сами авторы работы объясняют это так: из-за того, что все межнейронные контакты сохранили свою первоначальную силу, животным стало трудно отличить одну клетку от другой, как если бы слишком сильные воспоминания искажали восприятие. Иными словами, ослабление синапсов необходимо, чтобы не путаться в груде равнозначной информации.

Но насколько такое ослабление затрагивает мозг в целом? Отчасти на этот вопрос отвечает другая статья, также опубликованная в Science – в ней нейробиологи из Висконсинского университета в Мадисоне пишут, что они проанализировали около семи тысяч синапсов в моторной и сенсорной коре мозга мыши и в результате пришли к выводу, что синапсы во время сна уменьшаются примерно на 18%.

Исследователи подчёркивают, что сокращение не затрагивало самые большие синапсы – вероятно, они формировали нервные цепочки, отвечающие за самую важную информацию, которую ни в коем случае нельзя потерять. Конечно, несколько тысяч синапсов из моторной и сенсорной коры – это ещё не весь мозг, однако есть все основания полагать, что сонное регулирование синапсов в той или иной степени происходит и в других его областях.

Сомнолог Владимир Ковальзон о том, как работает мозг во время сна и почему не следует вставать затемно

Как устроен сон

За ночь у человека сменяются три-четыре цикла сна – каждый продолжительностью около 90 минут. Первую часть ночи мы спим медленным сном без сновидений, вторую – быстрым сном, или парадоксальным. Для этого периода характерны полное мышечное расслабление и необычайная активность работы мозга.

Механизмы бодрствования, медленного сна, быстрого сна и косвенно связанный с ними механизм биологических часов изолированы по своим функциональным возможностям. У каждого – собственная эволюционная генетическая история, анатомия, физиология и биохимия. Блоки взаимодействуют между собой, но обособлены. Благодаря этому мы можем работать в ночную смену, а днём отсыпаться.

В период медленного сна активизируется моторика, именно в этом цикле происходит лунатизм. У маленьких детей парасомния возникает по завершении каждого цикла сна: ребёнок может сесть в постели, начать разговаривать, двигаться. И это нормально. Сохраняясь во взрослом возрасте, лунатизм становится патологией.

Мы видим сновидения во время быстрого сна. Обычно при этом двигаются только мышцы глаз, а остальные находятся в покое. Однако порой поток импульсов из активных в парадоксальной фазе систем бывает настолько мощным, что пробивает сильнейшее тоническое торможение, направленное на спинной мозг. В результате у кошек могут дёргаться усы, у человека – подрагивать конечности. Возникновение таких процессов (сомнологи называют их фазическими) помогает диагностировать разные заболевания.

Судороги конечностей, крики во сне и другие неадекватные движения могут свидетельствовать о приближающейся болезни Паркинсона. Это важный для медицины ранний предиктор, позволяющий отодвинуть начало болезни на десять-двадцать лет.

Живые существа реализуют цикличность сна по-разному. Крупные хищники, которые никого не боятся, или норные животные спят спокойно. У них много быстрого сна, имеющего максимальный порог пробуждения. Попробуйте разбудить человека, когда у него подёргиваются веки – вам вряд ли это удастся.

С другой стороны, у копытных такой возможности нет. У лошади всего полчаса быстрого сна, которые она реализует одномоментно. Медленный сон она переживает стоя, а для быстрого ложится на круп и выдаёт всю суточную квоту необходимого быстрого сна. В стаде спящие лошади размещаются в центре, а по краям стоят охранники, оберегающие спящих от хищников.

Удивительным образом спят ушастые тюлени, котики, морские львы и сивучи. Часть своей жизни они проводят на лежбищах, где размножаются, часть – в море, гоняясь за косяками рыбы. На суше все эти животные спят, как и мы, обоими полушариями одновременно, имеют выраженную фазу быстрого сна с подёргиванием усов и плавников. Однако на воде полушария бодрствуют попеременно, контролируя движения подгребающей во время сна ласты и обращённый на поверхность глаз. Быстрый сон у морского котика редуцирован до секундных фрагментов, а у дельфина, живущего в воде постоянно, он просто отсутствует.

В науке нет задокументированных примеров отсутствия у человека полного сна. Сомнолог Мишель Жуве описывает лишь один патологический случай, когда к нему на лечение попал человек, подхвативший в Африке вирусную хорею. Помимо высокой температуры и других патологий, за полгода записи энцефалограммы у пациента не было зафиксировано никакого сна. К сожалению, спасти его не удалось.

Эволюция создала состояние медленного сна без сновидений, чтобы реализовать целый список функций, которые по каким-то парадоксальным причинам не могут быть активизированы в бодром состоянии.

Во время сна мозг реализует дренажную функцию, избавляясь от уродливых белков. Гипотеза о синтезе макромолекул основана на том, что некоторые макромолекулы почему-то не могут быть синтезированы во время бодрого состояния – особенно это касается молекул, связанных с обменом холестерина. На уровне нашего тела инактивация уродливых белков, накапливающихся с возрастом, решается с помощью лимфатической системы. Она переносит их в почки и печень, где они разрушаются. Мозг же этой системой обделён, и ненужные молекулы не могут проникнуть в венозные капилляры.

В 2013 году группа датских исследователей в США доказала на примере мышей, что во время медленного сна в головном мозге открываются особые канальцы, через которые уродливые белки эффективно удаляются. Нарушение этого удаления приводит к образованиям бляшек, которые провоцируют развитие старческих заболеваний – болезней Альцгеймера и Паркинсона.

Согласно одной из гипотез, во время сна мозг оптимизирует управление внутренними органами. У нас нет второго мозга, чтобы заниматься внутренними делами, поэтому в состоянии бодрствования мозг загружен анализом информации, поступающей извне. Времени на кишечник, сердце, печень и почки у него нет. Зато в период медленного сна кора головного мозга переключается и начинает работать с информацией, поступающей от внутренних органов. Те же самые нейроны, что в бодрствовании реагируют на зрительные образы, во сне реагируют на импульсацию, приходящую, например, от кишечника, и управляют им.

Одна из важнейших загадок сомнологии – место, где сохраняется память о сне. Если вы не выспались, воспоминание об этом будет храниться в динамической памяти в течение многих месяцев, пока потребность не будет удовлетворена. Стереть информацию о недосыпе может только электрошок. И даже в этом случае вы обязательно провалитесь в компенсирующий сон при первой же возможности, когда окажетесь вне давления социума.

Главная задача современного человека – высыпаться. Если в XIX веке человек засыпал верхом или на телеге, лошадь либо продолжала движение, зная дорогу, либо останавливалась. Что происходит, когда водитель засыпает на доли секунды на скорости в 80-100 километров в час, вы знаете сами. Сейчас все сомнологи мира заняты решением проблемы недосыпа, изучают спонтанное засыпание и чрезвычайную сонливость днём. В Европе даже ходит специальный Wake up bus, агитационный автобус.

Недавно в Европе приняли специальный закон, предписывающий контролировать людей с апноэ сна. Это заболевание характерно для молодых людей, занятых бизнесом. Они испытывают постоянные стрессы, склонны курить и пить, мало занимаются спортом и однажды начинают храпеть. Во время апноэ кратковременно прекращается лёгочная вентиляция, что чревато недосыпанием и нарушением кровоснабжения мозга. Такие ночи опасны состоянием, когда человеку кажется, что он выспался, а мозг на самом деле не спал.

Если вы знаете подходящего под описание человека – порекомендуйте ему пройти специальное обследование. Апноэ сна эффективно лечится немедикаментозно, при помощи прибора под названием СИПАП (CPAP).

Как работает мозг во время сна и бодрствования

В университетах учат, что главной системой мозга является его кора. Однако кора нуждается в дополнительной активации: система, обеспечивающая состояние бодрствования, не встроена в неё. Вы можете меня слушать, а я могу выступать перед вами благодаря восходящим влияниям скоплений нервных клеток, расположенных на всём протяжении мозговой оси. В свою очередь, нисходящие влияния этих клеток обеспечивают работу спинного мозга.

Что происходит, когда прерывается нисходящая активация, мы видим на примере Стивена Хокинга. Он болен БАС – боковым амиотрофическим склерозом. Активация вверх у него в полной сохранности, что демонстрирует его потрясающий мозг, а нисходящая активация исчезла полностью, потому что атрофированы проводящие пути.

Прерывание восходящего активирующего влияния на кору вызывает кому. Вся наша когнитивная деятельность, способность мыслить, разговаривать, думать и чувствовать связана с этим потоком. Без восходящих влияний кора головного мозга не работает и молчит. Зрение, слух – всё на самом деле является вторичным и работает только в условиях восходящих активаций.

Циклы сна позволяют прогнозировать выход из комы. В поверхностной коме человек находится без сознания, но его мозг сохраняет цикличность сна. И если ночная полиграфическая запись регистрирует обе фазы сна, медленную и быструю, при правильном лечении больной выйдет из комы с вероятностью в 100 процентов.

Если быстрый сон у больного отсутствует, но сохранился глубокий медленный сон, остаются 30% шансов на выход из комы. А вот если у человека исчезли обе глубокие фазы сна, то шансов на спасение ноль. Как бы хорошо ни билось его сердце, это – живой труп.

Источник активирующего кору импульса был открыт в конце девяностых. Оказалось, что в области гипоталамуса находятся клетки, вырабатывающие пептид орексин. В нашем гигантском полуторакилограммовом мозгу их совсем немного – всего 70-80 тысяч нейронов. Но они играют важнейшую роль и являются верхним звеном над всеми остальными.

Чередование периодов бодрствования, медленного и быстрого сна обеспечивает меланин-концентрирующий гормон. Учёные обнаружили его в гипофизе лосося, и первое время считали, что это просто гормон, вызывающий изменение окраски рыбы во время нереста. Через несколько лет оказалось, что это важнейший медиатор в нашем головном мозге и никакого отношения к окраске чешуи, естественно, не имеет.

Нейроны, вырабатывающие меланин-концентрирующий гормон, перемешаны с нейронами, вырабатывающими орексин. Они взаимно тормозят друг друга, обеспечивая чередование циклов бодрствования и сна.

Эволюция сделала процесс засыпания плавным, чтобы животное уцелело во время сна. Центр сна активируется постепенно, чтобы мы могли повременить, отложить момент засыпания, найти укромное место, закопаться, залезть на дерево, спрятаться в щель, угнездиться и, наконец, заснуть. Механизм работает в передней области гипоталамуса, и многие нарушения сна связаны с нарушениями его функции. К сожалению, снотворные вещества оказывают на него сильное разрушающее воздействие и остаются очень нежелательными.

Сон под воздействием алкоголя приравнивается к медикаментозному. Он не содержит цикличности и по ряду признаков является патологией. Если здоровому человеку снотворное убивает мозги, то для закоренелого алкоголика это – адекватный метод лечения, позволяющий восстановить разрушенный сон.

В 2001 году в задней части мозга был открыт ещё один центр медленного сна, работающий параллельно с уже известным. Поразительно, но между этими двумя центрами нет прямой связи, они работают независимо. Вопрос его изучения, очевидно, напрямую связан с возникновением и прекращением комы.

Зачем нужны сновидения

Во время сна со сновидениями мозг активен так, как бывает активен в период эмоционального стресса. Но эта активация странная и отличается от эмоциональной активности в состоянии бодрствования. Когда мы видим сны, не работают никакие сенсорные системы, потому что мы наблюдаем их не глазами, а внутренним взором.

При этом очень сильно активируются эмоциональные механизмы, причём у взрослых они чаще связаны с негативной эмоциональной окраской. Активируются и механизмы памяти, и процесс этот направлен на извлечение воспоминаний. Пережитый опыт причудливо комбинируется, но обратно в память не поступает. Это неслучайно и хорошо: сны как эволюционный продукт существуют не для того, чтобы их запоминали. Так проявляется феноменально высокая активность мозга во время сна.

Мишель Жуве предполагает, что подобная активность мозга нужна для передачи генетической информации. Животное, рождаясь, уже очень многое знает и умеет. Возможно, память о поведенческих актах, заложенная в генах, переходит в память нервной системы именно во время быстрого сна. А высокую активацию мозга вызывает очередная перезапись данных, которая сохраняется без выхода во внешний мир.

Существуют три теории появления сновидений: неофрейдистская, трёхмерная модель Хоббсона и нейрокогнитивная. Они взаимно дополняют друг друга, но наиболее продвинутой является нейрокогнитивная теория Фулкса и Домхоффа. Учёные считают, что сновидения – всего лишь следствие активации зрения во сне. Мозг не может не продуцировать причудливые образы, поскольку мы животные зрительные.

Вербальный отчёт о сне – это психологический феномен. Люди чаще отчитываются о сновидениях в состоянии эмоционального напряжения. Нечто тревожит их настолько, что прорывается даже во сне. Психологи считают, что нормальный, здоровый человек не испытывает потребности рассказывать о сновидениях.

Странно, что у нас действует запрет на продажу лекарств, но не запрещена пропаганда осознанных сновидений. Человек обучается каждую ночь программировать необычайные приключения во сне. Это приводит к тому, что сны превращаются в галлюцинации, которые начинают преследовать его и в бодром состоянии. По сути, это наркомания без наркотиков. Возникают психозы, наступает шизофрения.

Как работают биологические часы

Биологические часы – вещь, связанная с механизмами сна и бодрствования очень косвенно. В 1994 году, когда казалось, что глаза млекопитающих давно изучены вдоль и поперёк, учёные обнаружили там неизвестные элементы, не имеющие никакого отношения к зрению. Они реагируют только на уровень освещённости и сигнализируют не в зрительную систему, а в супрахиазмальные ядра гипоталамуса.

Наличие этих ядер необходимо и достаточно, чтобы биологические часы работали и управляли ритмом целого организма. Если хомячку удалить супрахиазмальные ядра и подсадить ему ядра донорского хомяка, у которого другой ритм жизни – например, суточная периодичность сна – он тут же начнёт спать один раз в сутки.

Биологические часы – это машина, зашитая в мозг на заре эволюции. Как атомные часы, она продолжает тикать во всех живых организмах, невзирая на социальные факторы и стресс. Но зато чувствительна к свету.

У большинства людей суточный ход биологических часов составляет не 24 часа, а 25. Мы подводим их каждое утро, когда раскрываем шторы. Солнечный свет падает на глаза и мгновенно перестраивает работу биологических часов. Электрический свет здесь малоэффективен. Именно поэтому важно вставать после восхода или, по крайней мере, с первыми лучами солнца, а не в темноте.

У этого явления не может быть точного определения, но для эмпирического исследования нам необходимо установить точные характеристики, присущие состоянию сновидения. Мы уже знаем, что, когда мы видим сон, внешняя сенсорная информация блокируется, а мышцы теряют тонус, так что мы неспособны выполнить ни одну двигательную команду, полученную в сновидении, кроме движения глаз. Парадоксально, но это не лишает спящий мозг способности воспринимать двигательные ощущения, такие как ходьба, бег, плавание, даже полет. Другие свойства сознания при этом продолжают функционировать нормально.

В сновидении мы получаем информацию изнутри, поэтому в нем преобладают визуальные образы, но присутствуют также слуховые и тактильные ощущения. Звук и запах ощущаются нечасто, как и боль, хотя спящий человек может попадать во сне в пугающие ситуации. Все кажется реальным, и вместе с тем в структуре сна типично присутствуют странные элементы — несоответствия (несовместимые детали), разрывы (изменение времени и места действия), трансформации личности. Однако спящий не осознает эти странные несоответствия и не отличает их от повседневной реальности.

Во сне отсутствует самоощущение, при котором человек может оценить себя со стороны, и теряется волевой контроль над событиями. Спящий только умозрительно вовлечен в происходящее во сне. Любой теоретик, который стремится к пониманию сновидения, должен объяснить происхождение этих элементов. Но прежде всего он должен объяснить, откуда приходят сновидения, а затем попытаться ответить на самый трудный вопрос: в чем их предназначение? Доктор Джилиани уже высказал свое мнение, почему, с точки зрения биохимии, мы забываем свои сны.

Научные исследования послужили толчком к созданию множества теорий о роли сновидений. После появления компьютерной модели разума стало модным описывать сновидение в терминах компьютерного программирования. В результате сновидения стали рассматривать только как информацию, которая в форме визуальных образов накапливается в нашей памяти, как будто компьютер сохраняет запись стихотворения в двоичном коде. Стихотворение, которое хранится в нашем компьютере, на языке машины представляет собой забавный рисунок, состоящий из единиц и нолей, и не имеет ни малейшего смысла. И сновидения — это те же мысли, только ночью мы читаем их в двоичном коде, что отчасти объясняет, почему в них так много странных элементов.

Иранский астропсихолог Кристофер Эванс предложил теорию, сравнивающую сновидение с компьютером в состоянии оффлайн, когда при обработке информации он не имеет доступа к новым входящим данным, то есть отключен от внешней сети. Точно так же мозг впитывает впечатления на протяжении всего дня, а во сне, не имея доступа к свежей сенсорной информации, сортирует и обрабатывает файлы памяти. Этот процесс сортировки информации мы переживаем как сновидение. В основе этого действия лежит сознательная необходимость. Так старомодный банковский клерк все утро получает и выдает деньги, а потом ему требуется целый вечер, чтобы заполнить счетную книгу.

Происхождение сна по теории Крика и Митчисон

В 1983 году Фрэнсис Крик и Грэм Митчисон продвинулись на шаг вперед по пути компьютерных аналогий. Они предложили теорию обратного обучения, которая утверждает, что в силу ограниченных размеров, в особенности коры головного мозга, каждую ночь мозгу необходимо избавляться от информации, скопившейся в зонах памяти, чтобы на освободившееся место поместить свежие данные.

Такой процесс уничтожения устаревшей информации представляется беспорядочными образами: незначительный отрывок одного эпизода, потом последний кусок другого, полупонятные ситуации — все вместе это составляет странное содержание наших снов. В соответствии с этой теорией сон, сохранившийся в памяти, отражает фундаментальную ошибку, произошедшую в процессе сновидения, и значит, бесполезно даже пытаться понять смысл сна. Такая теория может показаться радикальной, но с ее помощью очень легко объяснить абсурдность сновидений.

Обе теории не располагают экспериментальными доказательствами, которые подтверждали бы их. Они исключительно умозрительны. В их основе лежит технологический аналог мозга — компьютер — явление, которое все больше затрагивает нашу жизнь. Эти теории ничего не говорят о психологической причине или источнике сновидений. Активационно-синтетическая модель, которая включает в себя совокупность научных доказательств и лабораторных исследований, определяет стимул сна и подробно описывает его генезис. Возможно, Крик и Митчисон согласятся с тем, как она объясняет происхождение сновидений.

Нейропсихологическая теория происхождения снов Хобсона-Маккарли

Дж. Алан Хобсон и Роберт Маккарли из Гарвардской медицинской школы предложили полностью нейропсихологическую теорию происхождения сновидений — активационно-синтетическую модель. Их целью было проследить неврологическую составляющую сна, отдельно от его биохимической природы. Они пришли к выводу, что сны — результат последовательного включения нейронных связей в мозговом стволе.

Нейрон — это особая клетка, которая способна передавать нервные импульсы и переносить информацию от одной части тела к другой. После включения нейронные сигналы бомбардируют передний мозг, активируя его визуальную область, на которой генерируются случайные образы. Столкнувшись с этим, средний мозг, контролирующий высшую нервную деятельность, например мыслительный процесс, пытается синтезировать связную последовательность, вызывая знакомые образы из банка памяти. Синтез обеспечивает связь между разрозненными образами, активированными в результате возбуждения нейронов в стволе головного мозга. Синтезированный эпизод переживается как сновидение. Вот, очень коротко, модель Хобсона-Маккарли.

Как метаболизм влияет на сон?

Объяснение Хобсона-Маккарли может показаться сложным, но оно основано на элементарных фактах. Периодически мы спим и бодрствуем. Когда мы спим, то каждые 19 минут видим сон. Казалось бы, простые факты, но ученые задумались о том, как объяснить в теории периодическую смену бодрствования, сна и сновидения. Как было отмечено ранее, этот повторяющийся процесс не связан исключительно с усталостью и отдыхом. Регулярная циклическая природа сна указывает на то, что сон является результатом бессознательного процесса, обусловленного физиологией.

Дальнейшие исследования показали, что первичная мотивация сна не психологическая, а, скорее всего, метаболическая. Иначе говоря, наша способность бодрствовать, спать и видеть сны зависит от процессов, происходящих в стволе головного мозга. Это примитивная часть мозга, отвечающая за бессознательные функции. Подтверждение пришло, когда ствол мозга кошки был рассечен на уровне моста. Верхний мозг, таким образом, оставался неактивным, и кошка перестала спать. Она проходила весь цикл бодрствования и сновидения, но не засыпала! Это показывает, что наша способность спать контролируется особым участком мозгового ствола. Если разрез проходил немного ниже мозгового ствола перед продолговатым мозгом, кошка вообще не спала, а постоянно бодрствовала. Это прямое доказательство того, что спусковой механизм, инициирующий сновидение, находится именно в центральной части примитивного ствола мозга.

Тайна механизма сна и сновидения, которая тысячелетиями ускользала от человека, наконец была открыта. В стволе головного мозга находится селекторный переключатель. В одном положении он приводит мозг в состояние бодрствования, в другом положении — в состояние сна, а в третьей позиции запускает сновидение.

Активационно-синтетическая гипотеза предполагает, что такое переключение — результат постоянного соперничества между группами нейронов мозга. Затухание и активация разных групп нейронов вызывает циклы бодрствования, сна и сновидения. Иначе говоря, сновидение происходит, когда определенные нейроны в стволе мозга побеждают, а другие нейроны вынуждены бездействовать. Горение победивших нейронов приводит к спонтанным возбуждениям, которые передаются в основном по визуальным каналам переднего мозга. Эти сигналы, по-видимому, и формируют образы, которые человек видит во сне.

Независимо от того, насколько сильно мозг стимулирован такими спонтанными импульсами, во время сна двигательная система остается неактивной, так как она также контролируется стволом мозга. Это было экспериментально подтверждено, когда у кошки был разрушен участок мозгового ствола, контролирующий мускульные движения. Кошка могла спать и одновременно активно действовать. У спящей кошки наблюдались спазмы активного физического поведения. Движения ее тела говорили о ярости или о страхе, как будто ей что-то угрожало. В других случаях кошка в течение одной или двух минут преследовала добычу. Поведение спящего животного временами было настолько свирепым, что даже экспериментатору приходилось отскакивать в сторону. Теперь мы не только точно знаем, что кошки видят сны, но и можем себе представить, что им снится!

Как мозг создает сон?

Согласно активационно-синтетической модели, не только возбуждение нейронов в стволе мозга вызывает быстрые движения глаз (REM), но и движения глаз полностью повторяют рисунок нейронной активности. Сильные импульсы возбуждения в точном соответствии с движением глаз проходят по независимым каналам из ствола мозга к образно-воспроизводящим участкам переднего мозга. Это стимулирует визуальные рецепторы, что и придает снам по большей части визуальный характер. Другие области мозга стимулируются похожим образом.

Одновременно сенсорные данные, поступающие в мозг из внешнего мира, блокируются теми же нейронами, которые вызывают движения глаз. Нейроны мозгового ствола также перекрывают любые сигналы, посланные мускульной системе, что в результате вызывает мускульную атонию. Отсутствие двигательной активности тем не менее не исключает восприятия внутренних сигналов, идущих из ствола мозга, а передний мозг постоянно обрабатывает их. Так как мы не в состоянии отреагировать на сигналы, как сделали бы в состоянии бодрствования, результаты этого процесса спящий мозг видит в сновидениях. Например, сигналы, блокирующие физическое движение, могут переживаться во сне как неспособность пошевелиться.

Возбуждение части мозга, отвечающей за равновесие (вестибулярной зоны), дает ощущение полета или падения. Преобладающий визуальный характер сновидений связан со стимуляцией визуальной зоны коры мозга, ощущение движения — с активацией двигательной зоны коры мозга, интенсивность сигналов придает живость элементам сна, а схема сигналов диктует перемены действия и замысла. Исходя из этих предпосылок, модель Хобсона-Маккарли рассматривает сновидение как побочный продукт нейронной активности в стволе головного мозга.

По мнению Хобсона и Маккарли, генезис сновидения не заканчивается на фазе активации. В свою теорию они включили понятие синтеза, то есть трансформацию нейронной активности в последовательное повествование. Они полагают, что как только мозг активируется, он стремится установить связь между случайными образами, постоянно возникающими в образно- наводящей зоне. Его цель — синтезировать непонятные данные. Для этого мозг вызывает другие данные из банка памяти, которые могли бы связать уже активированные, но бессмысленные образы и придать им последовательность. Попытка синтеза приводит к изменению места действия в сновидении, временным сжатиям, деформация личности создает символический контекст.

Причудливые элементы, которыми окрашивается сновидение, следует объяснить неудачными попытками переднего мозга создать осмысленную картину из несвязных образов, производимых беспорядочными нейронными импульсами в стволе мозга. Иначе говоря, передний мозг делает все, что может, формируя пусть даже отчасти связные образы сновидения из шумовых сигналов, посылаемых ему из мозгового ствола.

Активация и синтез сновидений

Процесс станет более понятным, если отдельно рассмотреть активацию и синтез. Скажем, человек засыпает и видит случайные образы себя самого, ребенка шести или восьми лет, какие-то здания и пасмурный день. Помимо активации случайных образов людей и объектов, нейронное возбуждение также включает ощущение движения и чувство дружелюбия и встречи с незнакомым. Это фаза активации сновидения.

Разрозненные образы, чувства и ощущения возникают как побочный продукт нейронного горения, нечто вроде пивной пены. Затем, столкнувшись с этими разобщенными образами, передний мозг пытается придать им смысл и сложить всю эту нелепицу в последовательный рассказ. Он может сделать это различными способами, например, путем комбинации. Мужчина и мальчик могут слиться в один образ из детства, когда спящему было шесть лет. Конечно, есть и другие способы упорядочить полученные образы: он вместе с девятилетним мальчиком идет по улице вдоль здания. То, что они идут по улице, было взято из памяти, чтобы создать единую картину. Затем передний мозг вносит в повествование ощущение движения.

Последующий процесс синтеза, по теории Хобсона-Маккарли, составит из сложившихся образов связный рассказ, и за эту функцию отвечает уже кора мозга. Случайный визуальный ряд, активированный в примере, приведенном выше, включая мужчину, ребенка, слякоть, строения, чувство сердечности и непричастности, может быть синтезирован в последовательный смысловой ряд. Хобсон полагает, что мозг делает это потому, что кора мозга так одержима поисками смысла, что, если попросить ее обработать данные, она отыщет смысл даже там, где его совсем чуть-чуть или вовсе нет, а если не получится, просто создаст его на пустом месте.

Это похоже на то, как мы пытаемся разглядеть картины на звездном небе. Изображения не являются частью зодиакальных созвездий, мы накладываем эти рисунки на звезды, чтобы было легче представить себе карту ночного Неба. Звезды или сновидения как таковые не обладают смыслом, его создаст сам наблюдатель. Это не означает, добавляет Хобсон, что сновидения бесполезны. Они помогают мозгу поддерживать основные нейронные связи, потому что состояние бодрствования не задействует все возможности мозга. Хобсон сравнивает мозг с машиной, стоящей в гараже. Мы должны раз в сутки перебирать наш церебральный мотор, чтобы поддерживать его в рабочем состоянии.