Мозг и его потребности 2.0. От питания до признания - Вячеслав Дубынин

имеющейся у него информацией. Если в этот период спящего человека разбудить, зачастую оказывается, что он только что видел сны. Эту фазу еще называют REM-сон, rapid eye movement, то есть фаза быстрых движений глаз. Действительно, под закрытыми веками в этот момент активно двигаются глазные яблоки, как будто идет просмотр информации.

Итак, в ходе обычного ночного отдыха человек вначале часа полтора спит медленноволновым сном – уставший организм восстанавливает силы. Сейчас активно исследуют работу в этот момент так называемой лимфатической системы мозга. Потом появляется первый период быстрого (парадоксального) сна: как правило, он длится не более 15–20 минут. Потом еще полтора часа медленноволнового сна – и вновь REM-фаза, и еще один цикл, и еще один. Постепенно продолжительность периодов парадоксального сна нарастает, а в состоянии дельта-сна человек находится все меньше времени. В итоге четыре-пять раз за ночь мы успеваем побывать и в медленно-, и в быстроволновом состоянии, то есть пройти «полный цикл». Оптимальный момент для пробуждения – переход от REM-сна к новому циклу. Большинство людей свои сновидения не помнят (кстати, часть из них все же возникает в медленноволновую фазу). Наша память обычно сохраняет лишь те сны, которые появляются в момент пробуждения. Под утро снятся легкие сны и, как правило, не очень эмоционально нагруженные. Во время парадоксальной фазы эмоций во снах гораздо больше. Вы можете посреди ночи проснуться, например, от жуткого кошмара – дышать трудно, сердце стучит. Или вдруг после пробуждения вспомните о том, как летали во сне или находились в каком-то замечательном и радостном месте («Вот бы туда вернуться!»). Некоторые (примерно 1 человек из 15–20) не только видят, но и помнят еженощные сны, интересные, как сериалы, и с нетерпением стремятся к любимой подушке, чтобы посмотреть продолжение. Им можно только позавидовать. У них каким-то образом сигналы во время парадоксального сна доходят до сознания. REM-сон – это фаза активной работы мозга с информацией. Она очень важна, например, с точки зрения процессов образования и сохранения памяти.

Парадоксальный сон можно сравнить с разборкой архива, когда мозг-архивариус перелопачивает и обрабатывает (в том числе повторно) данные, накопленные за текущий день, за последний месяц, год, может быть, даже за всю жизнь. И все это органично вплетается в наши сны – поэтому в них запросто всплывают события, которые случались с нами давным-давно, о чем мы уже много лет не вспоминали. Во время сна продолжается обработка информации, и поэтому нас порой посещают творческие сновидения, как и прогностические – их порой называют вещими.

В жизни многих творческих людей сны играли важную роль: именно в этот момент рождались великие научные идеи, происходили поэтические озарения. Все же помнят из школьной программы Дмитрия Ивановича Менделеева и приснившуюся ему периодическую таблицу элементов? Но самый яркий, пожалуй, пример – гений сюрреализма Сальвадор Дали, который специально засыпал, сидя в кресле, с ложкой в руке. Ложка падала в таз, будила его, и он быстро рисовал явившиеся во сне видения. Судя по количеству созданных картин, Дали только и делал, что спал и рисовал, рисовал и спал. Потрясает и глубочайшее содержание его произведений, и качество их исполнения, и производительность художника. И конечно, одно из величайших полотен – картина, которая так и называется: «Сон, навеянный полетом пчелы вокруг граната за миг до пробуждения». В этом названии – прямое указание на источник образов и сюжета.

Лень, или программа экономии сил

В списке жизненно важных витальных установок, помимо тех, что связаны с едой, безопасностью и гомеостазом, присутствуют программы экономии сил, которые порой называют алгоритмами лени. Их реализация тесно переплетается, с одной стороны, с состоянием утомления (запредельного торможения, по И. П. Павлову), с другой – с основополагающим принципом экономии ресурсов и энергии всяким живым организмом, начиная с бактерии. Принцип экономии вплетен в деятельность клеток организма человека (на химическом, молекулярном уровне), в работу всех систем нашего тела и, конечно, в функционирование мозга. Мы предполагаем, что в нервной системе в ходе реализации того или иного поведения импульсы, сигналы распространяются по нейронным цепям и сетям самым оптимальным, минимизирующим затраты энергии образом. Как в известном принципе: «Кратчайшее расстояние между точками на плоскости – прямая». Такая оптимизация – результат эволюционного процесса, если речь идет о врожденных программах, либо итог дополнительной настройки и пластических изменений синапсов, если мы имеем дело с обучением. Как пример – процесс перехода от генерализации к специализации условного рефлекса, описанный еще в работах уже не раз упомянутого И. П. Павлова. На электрофизиологическом уровне (корреляционный анализ ЭЭГ человека в ходе выработки сенсомоторного навыка) эти данные были получены во второй половине прошлого века академиком М. Н. Ливановым[30]. Оптимизацию проведения сигналов, подавление активности лишних нейронов – участников этого процесса – можно наблюдать, анализируя алгоритм латерального торможения, на структурном и функциональном уровне присущий многим нейросетям, входящим в состав сенсорных и двигательных систем мозга. В синаптологии экономия ресурсов проявляется в форме так называемого прунинга – непрерывно идущего, прежде всего в коре больших полушарий, процесса разрушения малоактивных синапсов (от pruning – «обрезка», например, ветвей деревьев).

Наконец, о том же свидетельствуют эксперименты по компьютерному моделированию нейросетей, наделенных свойствами самообучения, настройки реагирования, например, на сложные комплексы входных сигналов.

В функционирование мозга повсеместно «вплетен» принцип экономии ресурсов и энергии. Повторное распространение возбуждения по нейросети ведет к оптимизации реакций нейронов, которые определяют ответ на тот или иной комплекс входных сигналов (ту или иную ситуацию).

Сложновато? Ну, смотрите. Можно научить обезьяну, скажем, небольшую мартышку, дергать за рычаг и получать кусочек банана. Если в ее распоряжении будут два рычага, один из которых нажимать легко, а другой – тяжело, даже не надейтесь, что она примется заниматься фитнесом. Мартышка станет использовать тот рычаг, который легче повернуть. Мы постоянно поступаем аналогичным образом, начиная с того, что срезаем путь по газону, и кончая надеждой, что можно отложить и не делать какую-то работу именно сегодня (прокрастинация). Это действительно порой именуется ленью и в тяжелом случае может нарушать все поведение и жизнь человека. Недаром великий Данте Алигьери поместил ленивых в пятый круг ада, то есть – достаточно глубоко.

Карта местности и траектория перемещений в пространстве

Программы экономии сил в яркой форме проявляют себя при сокращении пути. Напомню, что один из важнейших способов сбора новой информации – исследование доступной территории (см. главу 3). Главная роль при этом принадлежит гиппокампу и окружающим его структурам, которые в числе прочих функций запоминают и эксплуатируют «карты местности». Норвежские нейрофизиологи Мэй-Бритт и Эдвард Мозеры[31] и их американский коллега Джон О’Киф[32] в 2014 году получили