Зачем мозг галлюцинирует во сне: истинная эволюционная цель сновидений

Почему мозг должен галлюцинировать, чтобы продолжать видеть? Каждую ночь, когда мы погружаемся в сон, разворачивается загадочный процесс: сознание отключается от физического мира, тело парализуется, а мозг начинает проигрывать сложные, бурные и сюрреалистические сюжеты. Тысячелетиями философы и исследователи пытались объяснить природу сновидений. Зигмунд Фрейд видел в них выражение подавленных бессознательных влечений; более поздние исследователи утверждали, что речь идет о консолидации памяти или очищении нейронных токсинов.

Но что если первейшая и критическая цель сновидений вовсе не связана с содержанием истории, которую мы переживаем, а заключается в простом физическом выживании одного из наших чувств? Что если ночь — это анатомическое поле боя, где мозг борется сам с собой, чтобы не ослепнуть?

Что такое сновидения и фаза REM (Rapid Eye Movement)? Это уникальный этап цикла сна, характеризующийся быстротой движений глаз, параличом произвольных мышц и бодрствующей электрической активностью мозга, во время которого происходят наиболее яркие сюжетные сновидения.

Мозг, который не замерзает

Чтобы понять сновидения с точки зрения нового подхода, необходимо сначала осознать одно из самых будоражащих открытий в науке о мозге последних десятилетий. Годами доминировала научная догма, согласно которой человеческий мозг гиббок лишь в детстве, окончательно формируется примерно к 25 годам, а с этого момента начинает «костенеть» и терять клетки до конца жизни.

Сегодня мы знаем, что верно обратное: мозг сохраняет глубокую нейропластичность на протяжении всей жизни человека. Новые синапсы строятся, связи укрепляются или ослабевают, а нейронные сети непрерывно меняют свою физическую конфигурацию в зависимости от стимулов.

Однако у этой чудесной гибкости есть темная и конкурентная сторона, поскольку площадь «недвижимости» внутри черепа ограничена. Различные зоны коры головного мозга (кортекса) не закреплены за своими функциями жестким контрактом. Они действуют по строгому эволюционному закону «Use it or lose it» («Используй или потеряешь»). Если определенная нейронная территория не получает непрерывного сенсорного притока, соседние зоны вторгаются в нее и захватывают ее ресурсы обработки.

Согласно теории активирующей защиты, центральным мотивом сновидения является территориальная защита нейронов от вторжения других чувств. Роль фазы REM проявляется в запуске аварийной активности каждые 90 минут для поддержания зрительной деятельности.

Война кварталов в кортексе

Насколько быстро мозг реагирует на отсутствие стимулов? В новаторских экспериментах с добровольцами исследователи надевали на них абсолютно непроницаемые повязки. С помощью функционального сканирования был обнаружен поразительный результат: менее чем за 60 минут полной темноты зрительная кора в затылочной доле начинала реагировать на звуки и прикосновения. Зоны слуха и осязания начали «аннексировать» безработные зрительные нейроны.

Этот феномен проявляется в полной мере у людей, потерявших зрение. У слепых от рождения зрительная кора не атрофируется и не исчезает; вместо этого она проходит полную «профессиональную переподготовку». Она обрабатывает чтение по системе Брайля и сложные звуки. Некоторые слепые даже развивают удивительную способность эхолокации, издавая щелкающие звуки языком и прослушивая отраженное эхо, точно летучие мыши.

Эволюционная ловушка

Этот конкурентный механизм создал для наших далеких предков колоссальную эволюционную проблему. Люди спят по семь-восемь часов в сутки в полной темноте. В течение этого длительного периода глаза закрыты, а система зрительной информации почти полностью отключена. Напротив, остальные чувства продолжают непрерывно улавливать данные.

Если зрительные зоны мозга способны начать перепрофилирование всего за один час неактивности, почему восемь часов ночного сна не заставляют слуховую и осязательную кору поглотить зрительный центр? Здесь на сцену выходит теория активирующей защиты, разработанная известным нейробиологом доктором Дэйвидом Иглманом из Стэнфордского университета совместно с его коллегой Доном Воном. Иглман предлагает радикальный переворот: фаза REM — это не случайный побочный эффект, а сложнейший защитный механизм, призванный спасти зрительную систему от враждебного поглощения.

Согласно теории, древние мозговые структуры инициируют циклический запуск мощных потоков электрической активности примерно каждые 90 минут, направленных прямо на зрительную кору. Эти команды будят зрительные нейроны и генерируют четкие, цветные и динамичные внутренние образы — те самые сновидения.

Что на самом деле стоит за сном?

Сон как востребованная вычислительная мощность: Человеческий мозг не содержит «пустых складов». Каждый кубический миллиметр ткани требует колоссального снабжения. Сны гарантируют, что вычислительная мощность зрения сохранится до следующего утра.
Разница между эволюционным объяснением и клиническим фактом: Теория активирующей защиты — блестящая гипотеза, однако сновидения могут служить множеству биологических целей одновременно.
Защита от выгорания экрана: На старых телевизорах статичное изображение вызывало «выгорание» пикселей; для этого были изобретены заставки. Фаза REM — это биологический хранитель экрана мозга, проецирующий визуальные галлюцинации в постоянном движении.

Кто еще видит сны, как мы?

Один из самых увлекательных разделов статьи доктора Иглмана и Дона Вона — это межвидовое сравнение десятков видов млекопитающих. Исследователи задали простой вопрос: если фаза REM создана для защиты зрения от избыточной гибкости, нуждаются ли животные с менее гибким мозгом в таком же количестве фазы REM?

Результаты оказались однозначными. У животных, рождающихся с уже «прошитым» мозгом (например, стадных животных), процент фазы REM предельно низок. Напротив, у видов с высокой нейропластичностью и долгим детством — и прежде всего у людей — мозг обязан выделять огромную долю сна под фазу REM. Человеческие младенцы проводят в фазе REM около половины своего сна.

Дикая красота сознания

Так что в следующий раз, когда вы проснетесь от странного сна о полете над горами, помните: сновидение — это не обязательно мистическое послание, а упорная борьба за выживание, которую ведет ваш мозг в темноте, изобретая целые миры из ничего, чтобы утром вы могли открыть глаза и увидеть солнечный свет.