Сон для людини означає менше, ніж вода, але більше, ніж їжа: без води людина може прожити п’ять-сім днів, без їжі більше місяця, а от без сну можна протриматися не більше 11 днів. У сьогоднішній статті ми розповімо, що відбувається з мозком під час сну, і чому іноді істина в подушці, а не в підручнику.
Сьогодні вченим відомо, що протягом ночі сон нерівномірний і являє собою чергування двох фаз — повільного і швидкого сну, — що сильно відрізняються за активністю мозку. Фаза повільного сну настає відразу після засинання і пов’язана із заповненням енерговитрат. У цій фазі, яка триває 80-90 хвилин, мозок малоактивний. За нею настає фаза швидкого сну, звана також фазою швидких рухів очей. В цей час мозок переробляє накопичену інформацію, а ми бачимо сни. Обидві фази складають цикл, який повторюється весь час сну, тільки з кожним разом фаза повільного сну трохи скорочується, а швидкого — збільшується (більш докладно про фази сну можете дізнатися у статті «Важливість сну для людини»).
Вперше про зв’язок сну і пам’яті заговорив у 1801 році Девід Хартлі, але більш глибоке дослідження цієї тематики почалося в 20-ті роки XX століття, коли з’явилася відповідна техніка. Американський вчений Натаніел Клейтман, якого сьогодні називають батьком дослідження сну, разом зі своїм аспірантом Юджином Асеринским почав систематичні дослідження сну за допомогою електроенцефалографії. Цей метод, назву якого можна перекласти з давньогрецької як «зобразити мозок з допомогою електрики», дозволяв реєструвати біоелектричну активність різних ділянок мозку за допомогою закріплених на голові електродів. Вчені намагалися зрозуміти, чим займається мозок уві сні, як його робота відрізняється від тієї, що він проробляє під час неспання, а також вивчали, що відчуває людина, штучно позбавлений сну. Вони зробили багато важливих відкриттів: наприклад, виявили ту саму фазу швидкого сну, а головне, з’ясували, що уві сні мозок активно працює. Більше того, під час сну людина проходить фазу, коли його тіло повністю знерухомлені, а мозок знаходиться рівно в такому ж стані, як при пильнуванні. І навіть фахівець не зможе енцефалограмі двох хвилин такого сну відрізнити його від фази активної діяльності.
Подальші електроенцефалографічні дослідження мозку показали, що наш мозок спить частинами. Тобто в різний час сну деякі частини мозку сплять, а інші активно працюють, здійснюючи, зокрема, важливу функцію так званої консолідації пам’яті. Це означає, що у сні інформація «перекачується» з короткочасної пам’яті в довготривалу, очищається від деталей, стає більш чіткою. Невідомий механізм мозку фільтрує і визначає, яка інформація потрібна, а яку краще забути.
В результаті процесу консолідації пам’яті частину пережитого за день досвіду забувається, а інша переміщується на полицю довготривалої пам’яті, звідки її можна дістати пізніше. Таким чином сон пом’якшує і психологічні травми — особисті трагедії, тому що саме уві сні мозок отримує можливість розмістити інформацію на ту, яку потрібно запам’ятати і йти з нею в майбутнє, і ту, яку краще забути і залишити в минулому. Без забування непотрібної інформації не буде і запам’ятовування важливого. Парадоксально, але факт: щоб пам’ятати, нам потрібно забувати (читайте «Як забути непотрібну інформацію»).
Ефект поліпшення моторної пам’яті уві сні довели ізраїльські вчені з Інституту Вейцмана в Реховоті. Випробовуваним пропонувалося запам’ятати і відтворити певну послідовність клавіш. Вчені тестували їх двічі — відразу після навчання і рано вранці наступного дня. З’ясувалося, що, незважаючи на час, що минув після сну вони пам’ятали більше, ніж увечері.
Зв’язок сну і декларативної пам’яті досліджували вчені під керівництвом Ульріха Вагнера з Університету Любека в Німеччині. У статті 2005 року вони розповіли про експеримент, учасникам якого ввечері видавався список незнайомих слів. Як і у випадку з клавішами, з ранку вони пам’ятали більше слів, ніж відразу після заучування ввечері, як ніби вночі вони не спали, а вправлялися.
Більш того, і феномен осяяння у сні — зразок створеної Дмитром Менделєєвим Періодичної системи хімічних елементів — вченим також вдалося змоделювати і експериментально підтвердити. Зробила це та ж група Ульріха Вагнера. Увечері людям видавали математичну головоломку на пояснення закономірності розміщення чисел у таблиці, і після сну відсоток разгадавших її значно збільшувався.
Нейронный механізм цих явищ вивчений мало: досліджувати мозок in vivo на людях складно, а тварини не демонструють декларативну пам’ять. А ось поліпшення моторної пам’яті у щурів було пояснено у 2001 році вченими з Массачусетського технологічного інституту. В ході експерименту щурів змусили бігати по колу і збирати їжу в цей час реєстрували групи нейронів, які діяли при проходженні кожної з контрольних точок. Після цього тварини заснули, але нейрони мозку продовжували бути придатним так, наче щур бігала по колу! Можливо, цей біг снився щура.
У людей безпосередньо спостерігати ефект повторення уві сні дій прожитого дня у вигляді активізації нейронів поки неможливо, але непрямі методи показали аналогічні закономірності.
І хоча в історії взаємозв’язку роботи мозку і пам’яті у вчених поки більше питань, ніж відповідей, будь-яка людина, проспавши роботу або навчання за вечірніх занять або читання, може чесно сказати: у сні я не байдикував, я докладав зусиль до більш ефективному засвоєнню матеріалу.
Пам’ять не гумова
Що станеться з пам’яттю, якщо зовсім не спати? З’ясувати це експериментальним шляхом неможливо, так як людина без сну помирає, але природа провела його без допомоги вчених. Буває, що на світ з’являються люди з зіпсованим механізмом забування. Фактично їхня пам’ять працює так, як ніби вони взагалі не сплять. У книзі психолога Олександра Лурии «Маленька книжка про велику пам’яті» описаний став хрестоматійним випадок журналіста Соломона Шерешевського, який володів феноменальною пам’яттю на слова, цифри, події. Спочатку це здавалося неймовірним перевагою і навіть дозволило Шерешевскому отримати роботу мнемониста в цирку, але незабаром дар став йому заважати. Отриманої інформації було занадто багато, мозок не встигав її обробляти. Врешті-решт він став вчитися забувати так, як інші люди вчаться пам’ятати.
Позбавляючи себе сну, ми ставимо себе в положення людини з порушенням процесу забування і позбавлені можливості сприймати нову інформацію. Якщо інформація про попередній досвід не пішла в минуле, то організм з працею формує новий досвід.
Автор: Олександра Борисова
