Мозг во сне

Процесс обучения — один из вариантов консолидации памяти, и не важно, что именно вы учите: это может быть первым уроком игры на фортепиано или зубрежкой дат перед экзаменом по истории. Исследователи собрали множество доказательств того, что сновидения вкупе со сложной комбинацией ментальной активности во время других стадий сна играют значительную роль в усвоении новой информации и навыков. «Многие мои коллеги-ученые занимаются музыкой, и они рассказывали о том, как, разучивая какие-то новые музыкальные пьесы, долго и безуспешно бились над особенно трудными местами, а потом, после пары дней, точнее ночей, у них все вдруг получалось само собой, — рассказывает Дэн Марголиаш, профессор биологии Чикагского университета. — Почему так, что это может означать? Мы просто обязаны задавать такого рода вопросы и изучать их столь же усердно, как изучаем другие поведенческие аспекты».

Подобно Мэтью Уилсону, Марголиаш искал ответы, изучая поведение животных, и обнаружил, что птицы во сне заново проигрывают и усовершенствуют брачные песни своего вида — совсем как крысы, которые во сне повторяли путь по лабиринту. Марголиаш изучал зебровых амадин23, крохотных птичек, которые учат свои песни, имитируя пение­ взрослых особей. «Постоянно повторять свою песню и слушать себя нужно не только молодым особям, тем, кто только ее разучивает, — взрослые особи также ее повторяют, чтобы поддерживать правильное исполнение. Людям тоже необходимо регулярно слышать звучание собственного голоса, иначе качество их речи понижается, подобно тому как изменяется звучание речи у тех, кто во взрослом возрасте потерял слух», — объясняет Марголиаш.

Прежде ученые считали, что обратная слуховая связь, необходимая птицам для того, чтобы поддерживать свое пение в форме, происходит, когда птица по-настоящему поет, в период бодрствования, но, когда Марголиаш записал сигналы от нейронов, ответственных за пение, поступающие и в период бодрствования, и во сне, он обнаружил нечто совершенно неожиданное: и в период бодрствования, когда птица действительно пела, и во сне был задействован один и тот же паттерн импульсов. Поначалу исследователи обнаружили, что этот паттерн импульсов воспроизводился, когда спящей птице проигрывалась запись ее пения, но потом они увидели этот же паттерн импульсов и когда запись не звучала, а это означало, что во сне, особенно в стадии медленного сна, птица повторяла и повторяла свою песню.

Однако же если во время сна птицы звуковые сигналы, ассоциирующиеся с повторными исполнениями песни, свободно перетекали между областями мозга, ответственными за пение, то по пробуждении эта слуховая обратная связь прерывалась, как будто опускался какой-то барьер. Основываясь на этих данных, Марголиаш высказал гипотезу, что зебровые амадины подстраивают, совершенствуют исполнение своей песни не тогда, когда они ее действительно поют, а накапливая обратные слуховые сигналы в том участке птичьего мозга, который эквивалентен гиппокампу, чтобы проигрывать их во сне, — таким образом как бы автономно настраивая сети ответственных за пение нейронов. То есть он предположил, что нервным системам и людей, и животных трудно модифицировать себя в то время, когда они поют на самом деле или, в случае с людьми, например, разучивают новый гимнастический элемент.

Марголиаш — а он из тех людей, кто не склонен принимать себя слишком уж серьезно, что видно уже по тому, что его электронный адрес начинается словом bigbird24, — говорит, что поначалу сам скептически отнесся к собственной гипотезе о том, что птичья песня воспроизводится и настраивается именно во сне, потому что она показалась ему «несколько странноватой». Но теперь и он поверил растущему количеству свидетельств того, что и богатый сновидениями период быстрого сна, и период медленного сна играют незаменимую роль в процессе обучения. И данные эти получены не только в его лаборатории, но и в других исследовательских центрах во всем мире.

Научное предположение о том, что хороший сон улучшает человеческую способность к обучению, впервые появилось в докладе, опубликованном в 1924 году, но результаты экспериментов, проводившихся после того, как в 1950-х была открыта фаза REM, подвергли это предположение большим сомнениям. Экспериментаторы требовали, чтобы испытуемые учили разного рода факты, вроде запоминания пар слов, не имеющих между собой никакой явной связи, типа «корова — лестница». После чего мешали людям спать и проверяли, влияет ли отсутствие сна на результаты. Никакого влияния не было, и поэтому исследователи пришли к ошибочному выводу, что связи между сном и обучением тоже не существует.