Сон. Почему мы спим и как нам это лучше всего удается - Шпорк Петер - Страница 45

Тетрис для науки

По сей день никому не удалось доказать, что наша сознательная, эксплицитная память действительно нуждается в сне. Это объясняется просто, говорит Ян Борн: «Декларативное обучение требует времени!». Информация с регулярными промежутками извлекается из гиппокампа на протяжении нескольких дней, а то и недель — эксперимент по лишению сна такой продолжительности просто невозможен. Кроме того, бодрствующий мозг, вероятно, тоже вносит свою долю в закрепление новых слов, формул или событий. «И все же проведенные исследования ясно показывают, что как минимум значительная часть долговременной декларативной памяти возникает во сне», — говорит Борн. Это и понятно, поскольку во время сна мозгу не приходится сосредотачиваться на многих других вещах, как во время бодрствования.

Гораздо яснее для ученых система процедурной памяти, сохраняющей автоматически заученные процессы. Здесь нет необходимости в буферном хранилище вроде гиппокампа, поскольку все, чему мы обучаемся в основном автоматически — двигательные навыки и связанные с ними ощущения, например езда на велосипеде, бег на лыжах или разыгрывание фортепьянной пьесы, — мы тренируем прямым, в большой степени бессознательным, как можно чаще повторяемым упражнением. Большая часть такого рода информации передается в долговременную память, видимо, лишь во время последующего сна. Более простые движения сохраняются в мозжечке, а сложные автоматизированные навыки — и в большом мозге.

Информацию, как правило, можно пожизненно востребовать в любой момент, даже не задумываясь. Всякий, кто в детстве научился ездить на велосипеде или плавать, в преклонном возрасте без проблем владеет этими навыками. Поэтому специалисты называют эту память имплицитной.

Мозг во сне повторяет процедурную проработку, что доказали, в частности, вышеупомянутые чикагские эксперименты с зебровыми амадинами. Но самое главное — новейшие исследования с участием люей показали, как важен для этого вида памяти первый сон после тренировки. Похоже, что незакрепленные бессознательные воспоминания, ввиду отсутствия подобной гиппокампу буферной системы, сохраняются не более 30 ч.

Роберт Стикголд, нейрофизиолог из Гарвардской медицинской школы в Бостоне, в 2000 г. экспериментировал с людьми, которые днем должны были упражняться в компьютерной игре тетрис. Главное в этой игре — как можно быстрее и ловче поворачивать спускающиеся по монитору геометрические фигуры и расставлять их так, чтобы не образовывалось пустот. Вскоре после засыпания подопытных будили и спрашивали, что им снилось. Они описывали картины, явно связанные с компьютерной игрой.

Аналогичные сны видели и три пациента с амнезией. Из-за разрушения гиппокампа у них отсутствовала декларативная память, поэтому они не владели игрой и не помнили, как в ней упражнялись. Этот факт — явное свидетельство того, что процедурная память пациентов в этот момент работала, и два вида памяти работают независимо друг от друга. Иначе вместе с сознательной памятью у таких пациентов отказывала бы и бессознательная.

Тот же Стикголд доказал в 2000 г., как важен для имплицитной обработки информации сон в первую же ночь после упражнений. В ходе проведенного им эксперимента 133 человека тренировались в быстром и по возможности безошибочном распознавании ненадолго вспыхивающих на мониторе предметов. Если эксперимент повторялся в течение того же дня, никакого дополнительного эффекта тренированности не возникало. Зато после одной, двух и трех ночей со сном результаты заметно улучшались. Лишь 11 человек к третьему дню так ничему и не научились, хотя две последние ночи хорошо спали и пришли на тест выспавшимися. Этим людям по условиям эксперимента не давали спать в первую ночь после упражнений. «Одна-единственная ночь без сна надолго нарушает нормальный процесс обучения», — подытоживает Стикголд. Кто не ляжет спать в течение 30 ч после усвоения нового материала, трудился напрасно.

Ян Борн сделал из этих исследований вполне практический вывод: «Если вы берете уроки игры на фортепьяно или вождения автомобиля, не стоит после занятий отправляться кутить на всю ночь. В противном случае вы зря выбросили деньги за урок», — посоветовал он мне, когда я приезжал в его институт в Любеке.

В 2000 г. он вместе со своим коллегой Штеффеном Гайсом и другими сотрудниками провел такой же тест, как Стикголд, с целью проанализировать влияние различных фаз сна на обучение. Испытуемые, разбуженные после первой половины сна, в которой доминируют фазы глубокого сна, явно чему-то научились. Те, кому не мешали спокойно проспать и вторую половину, богатую эпизодами БС, показали еще лучшие результаты. Зато третью группу заставили упражняться посреди ночи, когда фаза глубокого сна была уже позади. После этого они получили уже только легкий и БС. Этим людям сон не принес никакой пользы в обучении.

Это «первое сильное экспериментальное доказательство того, что человеческая память конструируется во сне в ходе двухступенчатого процесса», прокомментировал любекские результаты бельгийский невролог Пьер Макс из Льежского университета. В фазу БС, видимо, выносится в основном та информация, обработка которой началась во время глубокого сна. Эта идея хорошо согласуется с так называемой «теорией последовательности», предлагаемой рядом нейробиологов: память образуется во сне в несколько последовательных этапов. Во время БС закрепляется то, что было отобрано как важное в фазе глубокого сна.

Другое предположение гласит, что БС потому так отличается от глубокого сна, что различные виды памяти у человека закрепляются разными путями. Согласно этой теории, БС отвечает за запоминание эмоций и отработку врожденных двигательных навыков. Впрочем, обе концепции можно согласовать, предположив, что в фазе БС мозг связывает с эмоциями информацию, закрепленную в фазе глубокого сна.

И наконец, рабочая группа Дэниэла Марголиаша в Чикаго сумела в 2003 г. доказать, что человек использует сон также для процедурного обучения в акустической области и, что еще важнее, для обобщения проблем. Исследователи обучали участников эксперимента понимать специальным образом искаженные слова. Спустя 12ч тест проводился снова, но уже с совершенно другими словами. Если подопытные в этот промежуток времени не спали, они забывали принцип перевода и показывали столь же плохие результаты, как в самом начале обучения. Зато после сна они справлялись с текстом не хуже, чем сразу по окончании первой обучающей тренировки.

Следовательно, их мозг во сне закрепил не только воспоминание о конкретных словах, встречавшихся в упражнении, но и общий принцип опознания искаженных звуков. Более того: тем, кто не спал между первыми двумя тестами, и, соответственно, забыл принцип распознания звуков, достаточно было ненадолго вздремнуть, чтобы показатели значительно улучшились. Этот результат, наряду со многими другими, — доказательство эффективности пресловутого «Power-Nap», короткого послеобеденного сна для повышения работоспособности.

Сон для озарения

Итак, мозг во сне незаметно для нас проводит смотр событиям и деятельности минувшего дня. При этом он, видимо, закрепляет бессознательно возникшие связи между отдельными нейронами и создает прочные, воспроизводимые спустя долгое время модели в бесконечной нейронной сети. Сознательная память, вероятно, по сходному принципу перемещает информацию из буфера в долгосрочное хранилище и связывает новые данные с прежними впечатлениями.

Поговорка «утро вечера мудренее» и популярный сейчас совет «переспать с проблемой» говорят о том же самом. Многие люди рассказывают, что лучшие идеи приходят к ним во сне. Немецкий химик Август Кекуле увидел кольцевую структуру молекулы бензола во сне — в виде змеи, кусающей свой хвост. Английский писатель Роберт Льюис Стивенсон рассказывал, что странная история доктора Джекила и мистера Хайда целиком пригрезилась ему в одну из ночей, так что ее оставалось только записать. А американский игрок в гольф Джек Никлаус будто бы вышел из профессионального кризиса, увидев во сне, что ему нужно по-другому держать клюшку.