Как мы учимся. Почему мозг учится лучше, чем любая машина… пока

Сон и научение тесно связаны. Многочисленные эксперименты показывают, что спонтанные вариации в глубине сна коррелируют с вариациями в производительности на следующий день. Например, если днем мы учились пользоваться джойстиком, то ночью частота и интенсивность медленных волн увеличится в теменных областях мозга, задействованных в таком сенсомоторном научении. Чем эти волны интенсивнее, тем лучше результат на следующий день³²⁵. Аналогичным образом после моторного научения наблюдается всплеск активности в моторной коре, гиппокампе и мозжечке, сопровождающийся снижением активности в некоторых лобных, теменных и височных отделах³²⁶. Все подобные эксперименты дают одинаковые результаты: после сна активность мозга меняется; часть знаний, полученных в течение дня, закрепляется и передается в ведение более автоматических и специализированных нейронных сетей.

Хотя автоматизация и сон тесно связаны, каждый ученый знает, что корреляция – это не причинность. Является ли эта связь причинной? Чтобы это проверить, мы можем искусственно увеличить глубину сна, создав резонансный эффект. Во время сна в мозге спонтанно возникают медленные волны с частотой порядка сорока-пятидесяти колебаний в минуту. Дав мозгу дополнительный толчок на нужной частоте, мы можем заставить эти ритмы резонировать и тем самым увеличить их интенсивность – примерно так мы раскачиваем качели, пока их колебания не приобретут желаемую амплитуду. Немецкий исследователь Ян Борн проделывал это двумя способами: либо пропускал через череп крошечные токи, либо просто воспроизводил звук, синхронизированный с мозговыми волнами спящего. И под воздействием токов, и под воздействием звуковых волн мозг спящего человека генерировал значительно более медленные волны, характерные для глубокого сна. В обоих случаях резонанс приводил к более прочной консолидации памяти, сформированной в процессе научения³²⁷.

Этим эффектом недавно воспользовался один французский стартап: он продает повязки на голову, которые якобы облегчают засыпание и увеличивают глубину сна, проигрывая тихие звуки, стимулирующие медленные ритмы. Другие исследователи пытаются повысить эффективность научения, заставляя спящий мозг реактивировать определенные воспоминания. Представьте, что вы сидите на уроке в классе, в котором сильно пахнет розами. Как только вы погружаетесь в глубокий сон, мы опрыскиваем вашу спальню тем же ароматом. Эксперименты показывают: на следующее утро вы гораздо лучше будете помнить информацию, усвоенную накануне, если в вашей спальне будет пахнуть розами, а не чем-то другим³²⁸. Аромат роз служит бессознательным сигналом, побуждающим ваш мозг реактивировать данный конкретный эпизод, тем самым содействуя его консолидации в памяти.

Аналогичного эффекта можно добиться и со слуховыми сигналами. Представьте, что вас просят запомнить локации пятидесяти объектов, каждый из которых ассоциируется с определенным звуком (кошка мяукает, корова мычит и т.д.). Пятьдесят штук – это много… но у нас есть ночь! В ходе одного из экспериментов исследователи стимулировали мозг спящих испытуемых половиной этих звуков. Неосознанное прослушивание звуков во время глубокого сна способствовало нейронной реактивации, а потому на следующее утро испытуемые могли припомнить расположение соответствующих объектов гораздо лучше³²⁹.

Получается, в будущем «махинации» со сном помогут нам учиться быстрее и эффективнее? Многие студенты пользуются этим трюком уже сегодня: просматривая важный материал непосредственно перед тем, как заснуть, они неосознанно пытаются стимулировать ночную реактивацию. Но давайте не будем путать такие полезные стратегии с идеей, будто во время сна можно овладеть совершенно новыми навыками. Это миф. Некоторые шарлатаны продают аудиозаписи, которые якобы научат вас иностранному языку, пока вы спите. Но с исследованиями не поспоришь: такие «курсы» не дают ровным счетом никакого эффекта³³⁰. За некоторыми исключениями данные говорят о том, что спящий мозг не усваивает новую информацию: он может воспроизводить только то, что уже пережил. Чтобы овладеть таким сложным навыком, как иностранный язык, необходимы две вещи: активная практика днем и сон ночью для реактивации и консолидации усвоенного. Это единственное, что работает.

Открытия во сне

Значит, сон только укрепляет память? Многие ученые думают иначе: они утверждают, что ночью совершают открытия. Самый известный случай – немецкий химик Август Кекуле фон Штрадониц (1829–1896), которому приснилась структура бензола – необычной молекулы, чьи шесть атомов углерода образуют замкнутую цепь, похожую на кольцо или… змею, которая кусает себя за хвост. Вот как Кекуле описывает свой сон в ту судьбоносную ночь: