Почему сны бывают нелогичными и как мозг формирует визуальные образы
Начиная с XIX века ученые исследуют связь между сновидениями, мозгом и разумом. Постепенно это приближает нас к ответу на вопросы о том, откуда берутся сны и для чего они нужны. В книге «Когда мозг спит: Сновидения с точки зрения науки» (издательство «Альпина нон-фикшн»), переведенной на русский язык Наталией Рокачевской, исследователи сна Антонио Задра и Роберт Стикголд рассказывают о снах с психологической и неврологической точки зрения. Предлагаем вам ознакомиться с фрагментом о том, почему события во снах часто не поддаются логике и как в них появляются реальные и фантастические образы.
Несомненно, самые главные вопросы при исследовании сновидений сводятся к одному: почему мы видим сны? По сути, это три отдельных вопроса: 1. Как мозг создает сновидение? 2. Какую функцию выполняет сновидение? 3. Почему необходимо видеть сон для осуществления этой функции? Если вкратце, ответы будут такими: 1. Точно не знаем. 2. Точно не знаем. 3. Точно не знаем. Но у нас есть несколько довольно ценных соображений насчет наиболее вероятных ответов.
Сновидения формируются под воздействием генерируемых мозгом паттернов активности, которые создают содержание сна по мере его развития во времени. Если во сне я вижу свою мать, то сначала нейроны в мозге активируют визуальный образ матери. Для мозга это не сложнее, чем вызвать ее образ прямо сейчас, когда я не сплю, так что, видимо, это похожий процесс.
И в самом деле, научные данные, которыми мы располагаем, говорят о том, что мозг генерирует почти одинаковые паттерны активности, когда мы видим объект в реальном мире и когда воображаем его, во время бодрствования или во сне. Эти данные получены в результате исследований с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (МРТ), при которой записывается активность всего мозга в течение нескольких минут или часов. При МРТ мозг делится примерно на 50 000 вокселей — это трехмерный эквивалент двумерных пикселей фотокамеры. Воксел представляет собой куб со стороной примерно в 0,3 см, и каждые 2–3 секунды делается снимок мозговой активности в каждом вокселе. Используя новый замечательный метод под названием «мультивоксельный анализ паттернов», ученые могут определить точный паттерн активации воксела в области мозга, отвечающей за обработку визуальной информации, который вызывается изображением конкретного объекта, например бейсбольного мяча, или же паттерн активации воксела для целой категории изображений, например лиц, инструментов или дверей. Затем, используя эти классификаторы паттернов обработки визуальной информации, исследователи могут с высокой точностью определить, что изображено на картинке, на которую смотрит испытуемый, — бейсбольный мяч, лицо или дверь, — исходя лишь из паттерна мозговой активности.
С помощью этого удивительного метода удалось подтвердить, что, когда вы смотрите на чье-то лицо, возникает тот же паттерн активности, что и в том случае, когда вы вспоминаете это лицо. Но еще более восхищает революционная работа, выполненнаяT. Horikawa, M. Tamaki, Y. Miyawaki, and Y. Kamitani, «Neural Decoding of Visual Imagery during Sleep», Science 340 (2013): 639–42. под руководством Томоясу Хорикавы, молодого исследователя из Лаборатории вычислительной нейробиологии при Институте перспективных исследований в области телекоммуникаций (ATR) в Киото (Япония). Эта работа продемонстрировала, что когда лицо появляется в сновидении, то активируются те же самые мультивоксельные паттерны. В исследовании, больше напоминающем эпизод из какого-нибудь научно-фантастического романа, Хорикава и его коллеги рассчитали классификаторы для нескольких категорий визуальных изображений, связав их с показаниями функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) полученными в то время, когда испытуемые просматривали тысячи изображений. Сравнив эти классификационные категории с мозговой активностью испытуемых непосредственно перед пробуждением, ученые обнаружили удивительное сходство между данными категориями, соответствующими активности мозга спящего, и его рассказами о своем сне. После пробуждения один из испытуемых сообщил: «В каком-то зале находились люди, человека три. Мужчина, женщина и, возможно, ребенок. А может, мальчик, девочка и мать. Кажется, сон был черно-белым». При анализе активации мозга за предшествующие 15 секунд компьютер создал «наиболее подходящее» комбинированное классификационное изображение, которое соответствовало тем же мультивоксельным паттернам активности, которые возникают при просмотре настоящих изображений женщин и детей.
С одной стороны, это означает, что задачу можно считать решенной. Мозговая активность, отвечающая за изображения в сновидениях, создается путем реактивации паттернов, сформировавшихся изначально, когда мы видели похожие изображения в реальной жизни. Реактивация других паттернов активности бодрствующего мозга, связанных с мыслями и эмоциями, несомненно, также породит аналогичные мозговые паттерны и во сне.
«Погодите-ка! — можете возразить вы. — Это не объясняет, каким образом в сновидении складывается целое повествование, а кроме того, мне снится множество таких вещей, которые я точно никогда не видел в реальной жизни». Оба эти возражения вполне резонны. Но все же давайте зададим эти вопросы тем, кто изучает мысли и образы, возникающие у людей, пытающихся что-то вообразить наяву. Если вас попросят представить себе лысого бейсболиста с зеленой кожей и пивным животом, вряд ли это станет для вас проблемой. И если потом вас попросят вообразить, что он делает подачу деревянной метлой вместо биты, у вас также не возникнет с этим трудностей. Когда мозг видит сны, то он почти наверняка точно так же создает подобные образы.
«Нет-нет, постойте! — снова могут возразить некоторые из вас. — Вы не отвечаете на вопрос о том, как и почему конкретный сон складывается именно таким образом, а не иначе. Мои сны никогда полностью не повторяют события из реальной жизни, и никто не говорит мне, что нужно представить себе эти события. Так откуда же они берутся?» Вопрос отличный, но гораздо более сложный. Часть ответа на него придется отложить до конца этой главы, однако кое-что мы можем прояснить сразу.
Когда примерно 30 лет назад Алан Хобсон написал книгу «Мозг, который видит сны» (The Dreaming Brain), он заявил, что пытаться определить, каким образом мозг конструирует конкретное содержание снов, — бессмысленная затея (технологии функциональной нейровизуализации в то время еще не существовало). Вместо этого, утверждал Хобсон, ученые должны стремиться понять формальные свойства сновидений. Почему сны такие странные? Почему они так насыщены эмоциями? Почему в них преобладают визуальные образы и ощущение движения? В своей книге Хобсон высказал предположение, что подобные явления — это лишь нейрофизиологические последствия фазы быстрого сна. (Как в книге «Мозг, который видит сны», так и в более поздних работах Хобсон проявлял неоднозначное отношение к фазе медленного сна (ФМС). С одной стороны, он признавал существование снов в ФМС, а с другой — отрицал это, считая сны либо отголоском ФБС, либо просто чем-то не заслуживающим внимания.) Хобсон изучал уникальные физиологические процессы в ФБС и сравнивал их с формальными свойствами сновидений.
Восемь лет спустя Пьер Маке и его коллеги из Бельгии опубликовалиP. Maquet, J. Peters, J. Aerts, G. Delfiore, C. Degueldre, A. Luxen, and G. Franck, «Functional Neuroanatomy of Human Rapid-EyeMovement Sleep and Dreaming», Nature 383 (1996): 163-66. первое из ряда исследований сна и сновидений в ФБС с использованием метода функциональной магнитно-резонансной томографии. Обнаруженные ими обширные паттерны активности в определенных зонах мозга, казалось, могли объяснить многие формальные свойства сновидений, описанные Хобсоном. Во время ФБС увеличивается активность мозга на больших участках лимбической системы, которая отвечает за выражение эмоций. В то же время в структуре с замысловатым названием «дорсолатеральная префронтальная кора» активность уменьшается; эта область мозга играет важную роль в осуществлении исполнительных функций, таких как планирование действий, логические рассуждения и контроль побуждений. Этих нейрофизиологических изменений, по мнению членов исследовательской группы, вполне достаточно для того, чтобы объяснить, почему в большинстве наших снов так много эмоций и так мало планирования и логических рассуждений.
При изучении этих процессов на более тонком уровне детализации причудливость сновидений можно объяснить преимущественной активацией слабых ассоциаций, которые упоминаются в главе 5. Аналогичным образом ощущение движения в ФБС возникает благодаря активации моторной коры — области мозга, которая обычно контролирует движения.
Результаты этих исследований позволяют с уверенностью утверждать, что мы знаем, как мозг генерирует паттерны активности, необходимые для формирования мысленных образов и ощущения движений во время сновидений, а также почему мозг придает им такую причудливость и эмоциональность, но при этом в них явно отсутствуют логические рассуждения и планирование. Впрочем, мы пока еще не объяснили, как и почему возникают конкретные сны.
Подробнее читайте:
Задра, А. Когда мозг спит: Сновидения с точки зрения науки / Антонио Задра, Роберт Стикголд ; Пер. с англ. [Наталии Рокачевской] — М. : Альпина нон-фикшн, 2023. — 374 с.