Работа мозга во сне

Сон невероятно важен для здоровья как физического, так и душевного. Специалисты, занимающиеся изучением сна, сходятся во мнении, что сном нельзя пренебрегать, так как недосып негативно влияет на здоровье и способствует развитию многих заболеваний. Однако изучение работы мозга во время сна может помочь ученым больше узнать не только о мозге, но и о болезни Альцгеймера. Согласно результатам исследования, опубликованного в журнале Science, во время сна мозг избавляется от ненужных воспоминаний, решая какую информацию оставить, а от какой избавиться.

Работа мозга во время сна может помочь ученым понять, как мы забываем информацию

Как и почему мы забываем информацию?

Мы редко задумываемся о том, какие сложные процессы происходят в мозге человека. Например, как работает память. На самом деле это активный процесс, однако как именно мы забываем информацию во время разных фаз сна, ученые знают совсем немного.

Кстати, а вы хорошо запоминаете свои сны или нет? Обсудить причины, по которым все происходит именно так, можно с участниками нашего Telegram-чата.

Команда ученых из международного центра нейробиологии обнаружила, что во время фазы быстрого сна — когда глаза активно двигаются, появляются особые нервные клетки, которые способствуют забвению. Нейроны, продуцирующие меланиноконцентрирующий гормон (МКГ), находятся в гипоталамусе — части головного мозга, которая помогает выполнять такие важные функции как сон, аппетит и контроль эмоций. Результаты предыдущих исследований показали, что эти нейроны помогают контролировать режим быстрой фазы сна: они активируют нейроны МКГ, что увеличивает время этой фазы сна.

Мозг человека — по-прежнему является величайшей загадкой из существующих сегодня

Команда специалистов исследовала нейроны МКГ у мышей. В ходе исследования ученые обнаружили, что 52,8% МКГ были активны во время фазы быстрого сна, по сравнению с активностью всего 35% МКГ во время бодрствования. Когда исследователи проверяли способность мышей запоминать информацию, они искусственно активировали работу нейронов МКГ “включая” и “выключая” их. Это помогло установить, что для того, чтобы воспоминания прекратили формироваться, нейроны МКГ посылают сообщения в гиппокамп.

По словам ведущего автора исследования Томаса Килдуффа, команда была удивлена, обнаружив, что мыши лучше справляются с задачами на обучение и запоминания, когда нейроны МКГ не активны. Это означает, что активность нейронов МКГ способствует тому, что мы быстрее забываем информацию.

Чем опасны нарушения сна?

Результаты последних исследований в области изучения болезни Альцгеймера говорят о том, что нарушения сна заставляет белок бета-амилоид, связанный с нейродегенеративным состоянием, быстрее накапливаться в мозге и наоборот. Таким образом, хороший сон способен замедлить этот процесс. Более того, здоровый сон способствует продлению молодости и улучшению когнитивных способностей и навыков человека.

Нарушения сна влекут за собой риск развития серьезных заболеваний, например ожирения, сердечно-сосудистых заболеваний и депрессии

На нашем канале в Яндекс.Дзен вы можете узнать о больше о том, почему недосып опасен для здоровья.

Однако на животрепещущий вопрос о том, не является ли активность нейронов МКГ причиной того, что мы забываем сны, стоит только открыть глаза, со стопроцентной уверенностью ученые ответить не могут. Скорее всего, причина кроется в том, что в роли испытуемых в проведенном исследовании выступили грызуны а не люди. Тем не менее, специалисты не исключают, что мы склонны забывать увиденное во сне именно благодаря активности нейронов МКГ. Также ученые не надеяться, что их исследование поможет больше узнать о болезни Альцгеймера и способах ее лечения.

Если вы тщательно изучили проблему и всё ещё не можете найти решение, ночной сон поможет в этом, уверены учёные.

«Утро вечера мудренее», – говорила Царевна-лягушка Ивану-царевичу. Действительно, на свежую голову мы часто находим решения, которые кажутся простыми и логичными, но вечером почему-то никак не шли в голову.

Но связано это вовсе не с отдыхом мозга: во сне он усиленно трудится, подыскивая ответы на волнующие нас вопросы. И этот процесс, как выяснилось, можно сделать ещё более эффективным.

Исследователи из Северо-Западного университета поясняют: сон важен для поддержания оптимального когнитивного функционирования. Считается, что наряду с улучшением физического и умственного здоровья он играет фундаментальную роль в консолидации памяти. Это процесс сортировки и сохранения информации, полученной мозгом в течение дня (поэтому сны часто связаны с событиями дня).

Ранее ряд исследований подтвердил старую поговорку: выяснилось, что сон (в том числе дневной) улучшает производительность мозга, благодаря чему последнему проще решить ту или иную задачу. Специалисты называют сон своего рода инкубационным периодом: во сне мы «прокручиваем» воспоминания, по-новому осмысливаем волнующую ситуацию и как бы вынашиваем решение проблемы.

В ходе новой работы исследователи решили выяснить, могут ли определённые звуки, связанные с той или иной проблемой, улучшить способность мозга решить эту самую проблему во время сна.

В испытании приняли участие 57 добровольцев. Им предложили решить шесть головоломок, слушая определённые звуковые сигналы (каждая задачка имела свой сигнал). С ходу участникам этого сделать не удалось.

Добровольцев отправили домой и снабдили портативной системой мониторинга и контроля сна на основе электроэнцефалографии.

Устройство обнаруживало, когда человек погружался в определённую фазу медленного сна, и воспроизводило уникальные звуковые сигналы, соответствующие трём из шести головоломок, которые испытуемый не смог разгадать накануне вечером.

На следующий день участники вернулись в лабораторию и вновь попытались разгадать свои задачки.

В итоге добровольцы решили на 55% больше головоломок, «подсказки» к которым были «озвучены» ночью (если сравнивать с задачами, оставшимися без звуковых «наводок»).

Судя по всему, такое «нацеливание» мозга на переработку ранее полученных конкретных знаний действительно облегчает поиск решения той или иной проблемы.

Читайте также:  Мозг этого человека весил всего 1 230 граммов

Но важно отметить следующее. Авторы работы полагают, что во сне происходит скорее реорганизация информации, чем «придумывание» новой. Таким образом, методика «звуковой стимуляции» мозга во сне может быть применима только к ситуациям, когда люди уже имеют сведения, необходимые для решения проблемы, но не могут правильно «собрать пазл».

«Например, независимо от того, сколько я сплю, я не смогу внезапно обнаружить чёрную дыру или найти лекарство от редкой болезни, потому что у меня нет необходимых базовых знаний. Однако, если вы тщательно изучили проблему и всё ещё не можете найти решение, ночной сон поможет в этом», – добавляет старший автор исследования профессор Марк Биман (Mark Beeman).

(Вспоминается шутка про то, что периодическая таблица химических элементов сначала приснилась Пушкину, но он ничего не понял.)

Хотя в описанном эксперименте использовались сложные головоломки, лежащие в основе когнитивные процессы могут помочь в решении любой проблемы, когда человек не может найти ответ из-за неправильного подхода, считают специалисты.

Однако их исследование также поднимает новые любопытные вопросы. К примеру, пока неясно, в какой фазе сна звуковая стимуляция была бы наиболее эффективной. Впрочем, об этом авторы работы подумают, когда хорошенько выспятся.

Научная работа по итогам нового исследования опубликована в журнале Psychological Science.

Основная задача, которую мозг решает во время сна – это задача поддержания работоспособности организма.

Автором висцеральной теории сна является Иван Николаевич Пигарёв, специалист в области физиологии зрения и физиологии сна, доктор биологических наук, главный научный сотрудник Лаборатории передачи информации в сенсорных системах Института проблем передачи информации РАН.

Предлагаем вашему вниманию запись разговора с Иваном Николаевичем.

Для чего нужен сон

-Иван Николаевич, как родилась Ваша теория?

Несколько лет назад в области исследования сна сложилась довольно странная ситуация. С одной стороны, довольно давно отпала самая очевидная и самая простая теория сна, согласно которой сон требуется для того, чтобы дать отдых мозгу. Эта теория существовала ровно до тех пор, пока не научились фиксировать активность нейронов мозга. Как только это стало возможно, сразу выяснилось, что во время сна нейроны в коре головного мозга работают еще активнее, чем в состоянии бодрствования. Теория была отброшена.

Сразу возник вопрос: «Чем тогда эти нейроны во время сна занимаются?» Ведь во время сна у нас прерывается вход всей информации из внешнего мира. Например, сигналы из сетчатки глаза не доходят до участков коры, отвечающих за зрительное восприятие. Есть даже активный блок, который отвечает за блокирование этих сигналов. Такая же система существует на всех сенсорных входах. Это неоспоримый факт, который подтверждают данные приборов. Получается, что кора мозга во время сна должна «молчать». Но, как я уже сказал, этого не происходит. Мы наблюдаем сильную волновую активность и определенную ритмику. Причины возникновения этой активности оказались совершенно не понятны.

С другой стороны, когда хотели выявить назначение сна, то делали очень простые эксперименты – лишали животных сна. Результат у этих экспериментов всегда был одинаковый: после нескольких дней лишения сна животное погибало. Причем погибало оно не в силу «психических расстройств», а из-за несовместимых с жизнью болезней внутренних органов (обычно, язвы желудка, язвы кишечника и прочих висцеральных патологий). Конечно, до начала эксперимента никаких подобных заболеваний у животных не было. Тоже самое наблюдается у людей.

Например, с неожиданно возникающей язвой желудка часто сталкиваются студенты, отказывающиеся от нормального сна во время подготовки к экзаменам. Но вернемся к животным. В ходе экспериментов было выявлено, что единственным органом, который никогда не страдает в результате лишения сна, является сам головной мозг.

Вот такую интересную картину мы имели в начале наших исследований.

Мы предложили гипотезу, которая за последние 20 лет полностью подтвердилась. В чем она состоит?

Мы предположили, что мозг (прежде всего, кора мозга) не является узкоспециализированным процессором. Раньше считалось, что, например, зрительная кора создана специально для обработки зрительной информации, и ничем другим заниматься не может. Это ее единственная функция. Если говорить в терминах компьютерной техники, то мозг рассматривался в виде набора специализированных компьютеров, каждый из которых исполняет только одну функцию. Как я уже сказал, мы выдвинули идею о том, что нейроны коры мозга являются гораздо более универсальными и могут обрабатывать совершенно разную информацию. Примерно так же как процессор современного компьютера способен производитель различные вычисления, независящие от конкретной предметной области.

Чем же тогда занята кора мозга во время сна? Согласно висцеральной теории, в этот период мозг занят обработкой не сигналов, поступающих из внешних сенсорных каналов (зрения, обоняния, осязания, слуха), а сигналов, идущих от внутренних органов. Основная задача, которую мозг решает во время сна – это задача поддержания работоспособности организма.

Как работает мозг во время сна

— Какие именно задачи могут поступать в мозг от внутренних органов? На взгляд дилетанта, там все так хорошо устроено, что должно работать совершенно автоматически.

В конструкцию нашего тела не заложена возможность получать и осознавать ощущения, идущие непосредственно от внутренних органов. Мы не способны почувствовать непосредственно поверхность желудка, поверхность кишки или какой-то участок почки. У нас нет систем для этого. Обратите внимание, что, скажем, кожа устроена иначе. Если у вас возникает рана на коже, то вы абсолютно точно знаете, где именно случилось повреждение (даже, если не видите его).

Мы просто не способны своим сознанием судить о тех процессах, которые происходят в наших органах и, соответственно, о тех задачах, которые решает кора мозга в этом контексте.

Читайте также:  Аминалон при сахарном диабете 1 типа

— Но мы ведь чувствуем боль в тех или иных органах. Разве нет?

Представим, что некий человек говорит вам, что у него болит живот. Что это означает? На самом деле, он не способен определить конкретный орган, который у него страдает в данный момент. Почему? Совсем не потому, что не знаком с анатомией. Просто точность его ощущений ограничена фразой «болит живот». Он переживает само субъективное чувство боли, а не болезненные ощущения от конкретного внутреннего органа.

Сегодня даже врачи знают, что, как правило, боль мы ощущаем в одном месте, а реальная патология находится совсем в другой области.

-Итак, мозг располагает определенными «процессорными мощностями». В период бодрствования эти мощности задействованы преимущественно на обработку сигналов от внешних сенсорных каналов, а во время сна они переключаются на обработку данных от внутренних органов. Все так?

Да. Во всех наших внутренних органах и тканях тела есть так называемые интерорецепторы (хеморецепторы, терморецепторы, барорецепторы и т.д.), способные перерабатывать поступающие на них сигналы и передавать их в мозг. Например, на стенках желудочно-кишечного тракта расположено огромное количество интерорецепторов, пересылающих в мозг информацию о химическом составе веществ внутри и на поверхности кишечника, температуре, о механических движениях и о многом другом.

Сегодня мы не можем точно описать содержание этой информации. Но мы уже способны замерить ее объем. Исследования показывают, что он соизмерим с потоком данных, идущим от глаз. И это только поток данных от желудочно-кишечного тракта!

— Насколько я помню, раньше считалось, что обработкой всей этой информации занимается автономная нервная система (АНС).

Это справедливо, но только для состояния бодрствования. АНС организована (в большей своей части) сегментарно. Каждый ее фрагмент получает информацию от конкретного органа или его части. И размеры АНС не соответствуют тому огромному потоку информации, который поступает от интерорецепторов, расположенных во всех органах тела, включая, в частности, и сам мозг. Соответственно, АНС не является и не может являться координирующей системой, способной обеспечивать работоспособность организма в целом. Такую задачу могут решить совместно кора мозга и ряд подкорковых образований. Например, гиппокамп, миндалина, гипоталамус и ряд других структур.

— Чем тогда является сонливость?

Сонливость и усталость – это сигналы о том, что у нас в теле (а точнее, во внутренних органах) накопилось какое-то количество «нерешенных проблем» и для их обработки требуется подключение мощностей «центрального процессора». Иначе говоря, нам необходимо перейти в режим сна и дать возможность мозгу разобраться с накопившимися запросами.

Если этого своевременно не сделать, то могут начать возникать те самые патологии, о которых я рассказывал в самом начале нашей беседы. Помните о бедных зверюшках, погибших от болезней внутренних органов? Вот вам объяснение причины их болезней.

Любопытно, что если животное получает какое-то странное патологическое раздражение (например, легкий удар током по поверхности желудка), то оно сразу засыпает. Почему? Чтобы мозг начинал разбираться с причиной, вызвавшей непонятные сообщения, которые пошли по висцеральным нервам в мозг в ответ на нанесенное воздействие.

— Теперь понятно, почему, когда человек болеет, ему рекомендуют больше спать. Так мы даем мозгу больше времени для восстановления нарушенных функций организма?

Да. Наши эксперименты это полностью подтверждают. Если хочешь быть здоровым, надо правильно спать. Тогда есть шанс прожить хотя бы до 120-150 лет.

Об акупунктуре

— Мой Учитель говорил, что согласно даосской картине мира наши эмоции и даже многие наши действия определяются состоянием внутренних органов. Например, что усилие «хочу» идет от почек, а усилие «надо» — от печени. Ваша теория позволяет понять, каким образом подобные закономерности могут объясняться.

Да, на Востоке было получено много интересных наблюдений по поводу функционирования организма. Часть этих эмпирических находок сейчас подтверждается. Например, висцеральная теория позволяет сделать предположение о механизмах работы акупунктурных точек и рефлексотерапии. Я попробую пояснить.

Когда мы на экспериментах продемонстрировали ответы коры мозга на стимуляцию внутренних органов, возник следующий вопрос: «Каким образом весь объем висцеральной информации приходит в кору?» Анатомия проводящих путей от сенсорных каналов к тому времени была хорошо известна. Были так же исследования, касающиеся блуждающего нерва. Но мы четко понимали, что одного блуждающего нерва для передачи всего массива информации от внутренних органов не достаточно. Этот нерв слишком маленький. Мы начали искать другие объяснения.

Известно, что от различных участков кожи к позвоночнику идут нервные волокна. Дерматологами давно составлена подробная схема, показывающая соответствие различных участков поверхности тела и корешков спинного мозга. Позже выяснилось, что через эти же самые корешки к спинному мозгу приходят нервные волокна от внутренних органов. Более того, все эти волокна оканчиваются на одних и тех же нейронах спинного мозга. Они там смешиваются и далее передают информацию в головной мозг. Получается, что один и тот же нейрон может быть возбужден как сигналами, идущими от поверхности тела, так и сигналами, поступающими от внутренних органов. Только, согласно висцеральной теории, это никогда не происходит одновременно. Состояние сна выступает в качестве переключателя. Мы об этом уже говорили.

Теперь вернемся к акупунктуре. Если у человека есть патология в каких-то внутренних органах, то организм делает все для ускорения передачи информации от них в спинной и головной мозг. Он снижает пороги чувствительности соответствующих нейронов, чтобы улучшить проведение сигналов. Как еще можно побудить организм снизить эти пороги? Мы знаем, что на те же самые нейроны приходят сигналы от кожи. Значит, если начать раздражать соответствующие участки кожи, то мы получим нужную нам реакцию нейронов. Именно этим и занимается акупунктура.

Читайте также:  Умом нас женщин не понять линейкой мозг наш не измерить

Кстати, помните я рассказывал о том, что при любом странном патологическом воздействии животное засыпает? Ровно такой же эффект наблюдается у человека при введении игл во время сеанса рефлексотерапии. Человек начинает дремать или проваливается в сон. Теперь вы сами можете объяснить, с чем это связано. Мозг начинает разбираться с проблемой (для этого ему нужен режим сна) и, в первую очередь, запрашивать информацию от тех органов, которые соотносятся с «уколотыми» иглами участками кожи.

О сознании, подсознании и памяти

— Сказанное Вами вполне объясняет еще один момент, характерный для восточных практик самосовершенствования. Известно, что они очень многое делают через медитацию, т.е. через состояние достаточно близкое ко сну. Получается, что медитация может использоваться для целенаправленной настройки работы внутренних органов?

Да. Хотя я очень сомневаюсь, что можно начать активно вмешиваться в деятельность органов. Но открыть возможность для проведения сигналов от органов в головной мозг, а также предоставить мозгу дополнительное время для «наведения порядка» с помощью медитации, вероятно, вполне возможно.

Здесь надо пояснить, что я понимаю под «наведением порядка». Речь об устранении любых расхождений между генетически заданными параметрами функционирования организма и его фактическим состоянием.

— Давайте немного поговорим о сознании. Что это такое? Где находится сознание?

Из висцеральной теории следует, что сознание определенно не связано с корой головного мозга. Ведь сознание активно в бодрствовании и отключается во сне. А нейроны коры одинаково активны как в бодрствовании, так и во сне. А вот нейроны в структурах так называемых базальных ганглиев ведут себя именно таким образом. Они получают сигналы от всех участков коры и активированы в бодрствовании, а во сне проведение сигналов из коры в эти структуры блокируется и нейроны замолкают.

Кора же отвечает за работу подсознания. Точнее, за обработку того колоссального массива информации, который мы даже не осознаем.

— Но мы можем уверенно утверждать, что сознание «живет» в мозге?

Упомянутого участка мозга для обеспечения работы такой чахлой составляющей человека как сознание вполне достаточно. Подсознательная деятельность дождевого червя с информационной точки зрения гораздо сложнее того, что делает наше с вами сознание.

Но я не могу сказать того же самого про память. Память – это совсем другое…

Логично было бы предположить, что память должна храниться у нас в теле или хотя бы в мозге. Удивительное возникает, когда начинают исследовать мозг с этой точки зрения.

Свойства памяти обнаруживаются буквально в каждой его клетке. Но это выглядит скорее как та память, которая находится во всех наших информационных устройствах – принтерах, сканерах и т.п. C другой стороны, какого-то аналога основного накопителя информации типа жесткого диска или блоков твердотельной памяти, отвечающих за хранение основного массива жизненной и информации, до сих пор не обнаружено.

Предполагают, что память может быть рассредоточена по всей коре или даже по всему объему мозга. Есть соображения в пользу того, что память может записываться на тех же молекулах ДНК, которые несут в себе генетическую информацию. Но тут остается открытым вопрос о быстрых механизмах извлечения этой информации… Так что пока ответа на вопрос где же хранится память, нет.

Часто случалось, что подсказки физиологам давали успехи в развитии технических систем, и, в первую очередь, успехи в области информационных технологий. Если бы я занимался исследованиями памяти, то обратил бы сейчас внимание на облачные хранилища данных. Уж если люди додумались до того, что нерационально таскать с собой большие хранилища информации, а лучше организовать легкий доступ к этим хранилищам с любого места, то неужели конструктор человека не понял преимущества такой системы?

-Вы считаете, что память хранится вне человека?

Да, я сейчас вполне допускаю такое. Но где именно и как именно она хранится, я, естественно, не знаю. Видимо, нам надо ждать открытия новой материальной субстанции, которая позволяла бы хранить подобную информацию и обеспечивать организмам быструю связь с этим хранилищем. Думаю, что вскоре физики такую субстанцию или такое поле обнаружат. Сейчас в исследовании мироздания открывается много удивительных вещей.

О полифазном сне и сновидениях

-Что Вы думаете по поводу практик полифазного сна? Для читателей напомню, что полифазным (или многофазным) называется такой режим сна, при котором сон разбивается на большое количество периодов, распределенных в течение суток. Человек как бы спит «много раз по чуть-чуть».

Такая практика могла бы быть идеальной. По подобной модели работают многие зверюшки. Понаблюдайте. Они спят дробно, а не одним большим периодом.

Человеку я бы рекомендовал не пропускать второй пик сонливости, который приходится примерно на период с 14.00 до 16.00. Очень желательно в этот период поспать.

Бороться с естественной сонливостью крайне вредно. Ведь сонливость означает, что в организме возникли сбои и требуется «наведение порядка».

— Что такое сновидения?

Я думаю, что сновидения – это форма патологии. В норме (т.е. когда вся нейрология работает правильно) их быть не должно. Даже могу предположить, что человек, который никогда не видит снов, проживет на 20-30 лет дольше.

— Что для Вас является самым удивительным в феномене сна?

беседовал Сергей Сухов

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Читайте также:
Adblock
detector