Сны и наука
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
В одной из комнат лаборатории физиологии медицинского факультета Лионского университета, растянувшись в пустой клетке, спит кот. От его затылка тянутся электроды, связывающие его с какой-то черной коробкой. Это ониограф, прибор для «измерения» сновидений. Доктор Жувэ построил его специально для записи кошачьих снов.
— Внимание! Сейчас вы увидите, как ему будут сниться сны…
На полоску бумаги, которую развертывает ониограф, перо наносит вертикальную черту. Внезапно кот вскакивает.
— Записывая первоначальную стадию сновидения, — объясняет доктор Жувэ, — прибор в то же самое время дает толчок, который будит кота. Кот спит, но видеть сон мы ему мешаем. Нам как раз и нужно узнать, к каким это может привести последствиям. На наших глазах кот снова вздрагивает.
— Сейчас я вам все объясню. Посмотрите на эти записи: сначала вертикальные линии располагаются на значительном расстоянии друг от друга; постепенно расстояния уменьшаются, и вот линии почти совпадают. Это значит, что чем больше мы мешаем коту видеть сны, тем большая у него потребность в сновидениях.
Что же кот может видеть во сне? Этого, конечно, никто не знает. Доктор Жувэ тут же уточняет, что в строго научном смысле нельзя сказать, что кот видит сны; во всяком случае, доказать это невозможно.
Но для нейрофизиологов это не имеет значения. «Наука сновидений» не служит им для толкования снов. Ученые исследуют объективные, измеримые явления, сопровождающие сновидения, а также нервные центры, которые ими управляют, Таким образом, неважно, видят кошки сны или нет, — факт тот, что они обнаруживают во время сна такие же физиологические проявления, как и человек. Кстати, это относится ко всем млекопитающим, хотя в силу весьма понятных причин физиологи не могли исследовать в своих лабораториях некоторых из них, например, слона или кита. (А еще интересно видят ли нечто похожее на сны, растения? Например, орхидеи. Можно было бы купить несколько разных цветков через интернет магазин орхидей, чтобы провести научные исследования по этому направлению).
В 1953 году американский ученый Клейтман открыл одно из таких «объективных проявлений» сна. Ночью, во сне, человек несколько раз делает быстрые движения глазными яблоками. Если спящих будить именно с этот момент, окажется, что большинство из них — примерно 80% — помнит, что они видели сон, но если разбудить человека в спокойном состоянии, то почти наверняка он не сможет этого утверждать. Открытое им явление Клейтман назвал «быстрыми движениями глаз».
Более того, ученый утверждает, что движения глаз имеют некоторое отношение к содержанию снов. Такой вывод можно было сделать, сопоставляя рассказы разбуженных людей о содержании виденных ими снов с характером движений их глаз во время сна. Однако доктор Жувэ приводит несколько фактов, противоречащих этому утверждению: у новорожденных, которые вообще еще ничего не видят, также наблюдаются эти движения глазных яблок. Отмечены они и у слепых от рождения (правда, лишь впервые годы их жизни). В этих случаях движения глаз не могут сопровождать образы, ибо ни у новорожденных, ни у слепых их нет. Может быть, эти движения являются причиной, а не следствием содержания сновидений? Простое наблюдение за спящим не могло дать ответа на этот вопрос.
Продолжая свои исследования вместе с другим ученым, Диментом, Клейтман установил, что этим характерным движениям глаз соответствует особый электроэнцефалографический рисунок. Электроэнцефалограмма показала, что наступление сна связано с происходящими в головном мозге изменениями, в которых можно различить четыре последовательных фазы. Колебания высокой частоты, характерные для бодрствующего состояния, постепенно сменяются низкочастотными колебаниями с большой амплитудой, свидетельствующими о глубоком сне. За ними непременно следуют быстрые движения глаз, сопровождающиеся полосой высокочастотных волн, подобных волнам первой фазы засыпания. Совпадение на диаграмме линий высокой частоты с движениями глаз дает возможность точно определить моменты, во время которых человек видит сны.
Наступление этой фазы сопровождается резким падением мышечного тонуса. Действительно, электроконтроль затылочных мышц кошки показал, что легкая мышечная активность, сопровождающая все фазы сна, предшествующие сновидению, внезапно исчезает, как только начинается сновидение, и не появляется до тех пор, пока оно не закончится. Это резкое падение тонуса и отмечается ониографом в виде вертикальной черты.
Даже во время самых жутких кошмаров мы ведем себя крайне вяло. Лишь иногда у нас вырываются быстрые движения. Может быть, именно этим и объясняется знакомое всем ощущение того, что вас парализовало. Вам грозит опасность, нужно бежать, а вы не в состоянии двинуться с места.
Коту сны необходимы. По крайней мере, ему нужно то, что у него соответствует нашим снам. К такому выводу пришли исследователи из лионской лаборатории физиологии.
— Когда мы мешаем кошкам видеть сны, мы сталкиваемся у них с неодолимой потребностью сновидений, — продолжает рассказ доктор Жувэ.— Обычно сновидения у кошки следуют друг за другом с интервалами от 10 до 30 минут. У кота, лишенного возможности видеть сны в течение суток, эти интервалы уменьшаются до минуты. А как обстоит дело с человеком? Нужны ли ему сновидения?
Чтобы ответить на этот вопрос, американские исследователи сделали попытку помешать своим пациентам видеть сны, не лишая их при этом сна. Как только на электроэнцефалограмме появлялся сигнал, возвещающий наступление сновидения, их будили. Первая ночь прошла спокойно. Во вторую и третью ночь разбудить их было гораздо труднее. Начиная с пятой ночи потребность человека видеть сны была настолько велика, что для того, чтобы вывести его из сонного состояния, нужно было спрыснуть его холодной водой. Но он тут же снова засыпал, погружаясь в сновидения. Таким образом, полностью лишить человека сновидений в течение длительного периода оказалось вещью нереальной, и трудно сказать, к чему бы это привело.
Кошки, которым удаляли нервный центр, необходимый, как выяснилось, для того, чтобы вызывать сновидения, оказываются жертвами своего рода галлюцинаций. Два-три дня спустя они начинают тереться о решетку своей клетки, взгляд их становится неподвижным, зрачки расширяются; они могут неожиданно броситься на какой-то воображаемый предмет.
— Эти факты, — говорит доктор Жувэ, — доказывают, что существует функция сновидения, которая имеет чрезвычайно большое значение для жизни, очевидно, такое же, как дыхательная или двигательная функция. Разница между ними заключается в том, что мы еще не знаем, для чего «служат» сновидения, в то время, как нам хорошо известно, зачем человеку нужно дыхание.
В другой комнате лаборатории доктора Жувэ находится около двух дюжин кошек. Одни нормальные, другие были подвергнуты операции: у них повреждены или удалены те или иные участки головного мозга. На голове у них, подобно рожкам, торчат два электрода, благодаря которым можно одновременно получать электроэнцефалограммы и непосредственно возбуждать нервные узлы.
Доктор Жувэ удалял различные участки нервной системы кошек с тем, чтобы выяснить, какой из них «ведает» сновидениями. Оказалось, что этот центр находится в нижней части головного мозга, которую анатомы называют ретикулярной формацией. После ампутации его животное по-прежнему может спать, но, по всей вероятности, не способно видеть сны.
И наоборот, стимуляция его микроэлектродами вызывает сновидения. Однако следует отметить, что вызывать сновидения подряд нельзя: после каждой фазы нужно делать перерыв в 10—15 минут, только тогда очередная электростимуляция будет эффективной. Это наводит на мысль о том, что здесь играет роль нейрогуморальный механизм: необходимо иметь определенный коэффициент накопления какого-то пока еще неизвестного нам вещества, для того, чтобы ретикулярный центр мог действовать.
Четыре фазы сна, начинающиеся процессом засыпания и заканчивающиеся глубоким сном, требуют обязательного участия коры головного мозга. У котов, лишенных коры головного мозга, волны сна не наблюдаются. Для них характерны лишь быстрые движения глаз и резкие полосы фазы сновидений. Что же касается сна, то он, очевидно, связан с корой больших полушарий, которая выполняет функцию торможения.
Если Клейтман рассматривал сновидения как количественное изменение глубины сна, то доктор Жувэ выявил качественную разницу между нервными центрами сна и центрами сновидений.
«Медленная стадия» сна представляет собой явление торможения, требующее участия коры головного мозга. Мышцы при этом едва напряжены. «Быстрая» фаза сновидений зависит от активной деятельности нейронов, расположенных в ретикулярной формации. Посылаемые ими к коре головного мозга сигналы вызывают новый взрыв деятельности коры больших полушарий, которая сопровождается «мышечным сном». Можно сказать, что мозг в этом случае работает «под колпаком», он изолирован от внешних влияний.
Спящего гораздо труднее разбудить в момент сновидения, чем во время других фаз сна. Речь идет, таким образом, одновременно о более «глубоком» сне (с точки зрения изоляции от внешнего мира) и более «легком» (по отношению к мозговой деятельности). Именно поэтому доктор Жувэ предпочитает говорить о «качественной реорганизации мозговой деятельности» под влиянием пока еще малоизученных нейрогуморальных механизмов. «Для нейрофизиолога, — пишет доктор Жувэ, — ворота в область сновидений едва приоткрыты, ключ к ним пока что не найден. И если некоторые моменты этой области начинают понемногу проясняться, то функции сновидения до сих пор нам неизвестны.
Однако образы сновидений являются составной частью нашего организма, взятого в целом, так как они, так же, как и регулирующие вегетативные и гомеостатические центры, находятся в прямой зависимости от деятельности группы клеток, расположенных внутри ретикулярной формации».
Автор: М. Пчелинцева.