Сны как проигрывание дня

Что происходит, когда мы наконец засыпаем? Пока мы говорили о сне как о «выключенном» состоянии. Но в этом «выключенном» состоянии мозг делает невероятно сложные вещи.

Возможно, вы слышали, что в какой-то момент во сне мы вступаем в фазу сна с быстрым движением глаз (rapid eye movement, REM). Во время быстрого сна части системы возбуждения слегка просыпаются. Активность новой коры возрастает, и нейроны в покрышке среднего мозга, части среднего мозга, который также входит в РАС, тоже начинают работать больше. Однако в отличие от состояния, когда мы бодрствуем, клетки, которые отвечают за сон в ВЛПО, и клетки, которые парализуют периферические мышцы, остаются активны, и мозг пребывает в квазибодрствовании, но больше во сне. Именно в этом состоянии сновидений происходит что-то очень странное в части мозга, которая в течение дня кодирует воспоминания событий, называемые эпизодическими воспоминаниями.

Глубоко в мозге есть маленькая область в форме морского конька – гиппокамп. Мы поговорим об этой структуре и его связи с памятью позже (в главе 10). Обычно гиппокамп считают ответственным за консолидацию кратковременных воспоминаний в долговременную память. И все же гиппокамп еще играет важную роль в ориентировании в пространстве (способность использовать ориентиры, чтобы понять, как добраться из пункта А в пункт Б). Мы пока предполагаем, что гиппокамп делает это, создавая маленькую внутреннюю карту среды, в которой мы движемся.

Если вы изучите электрическую активность гиппокампа, вы найдете набор клеток, обладающих поразительным качеством. Эти нейроны, называемые нейронами места, «стреляют», когда вы находитесь в определенной части пространства.

Обычно в этот момент студенты-нейропсихологи восклицают: «Погодите… что?..»

Возможно, проще будет понять это с примером. Представьте, что вы только что вошли в ванную, которую считали пустой, и обнаружили в одном ее углу хищного зомби, а в другом – мощный топор. Как только вы пересекаете дверной проем, несколько нейронов места в гиппокампе начинают «стрелять», сообщая мозгу: «Мы переместились в центральную часть комнаты». Когда вы перебегаете на другую сторону ванной, где лежит топор, «выстреливают» разные наборы клеток, чувствительные к вашему положению в комнате. Есть клетки, которые «стреляют», когда вы обходите опрокинутое ведро, другие – когда перепрыгиваете через лужу воды из сломанного унитаза, и еще один набор «выстреливает», когда вы добираетесь до угла с топором.

Вы, возможно, спрашиваете, с чего бы гиппокампу беспокоиться о том, где именно в комнате вы находитесь: разве мы не сказали, что гиппокамп – это структура мозга, которая отвечает за воспоминания? Отличный вопрос от очень наблюдательного читателя! Последовательность, в которой нейроны места «выстреливают», то есть в каком порядке, обеспечивает вашему мозгу небольшую историю движений в среде вроде маленького следящего устройства на карте в видеоигре, показывающего, где вы были. Чем больше вы исследуете комнату, тем точнее гиппокамп создает «моментальный снимок» вашего опыта перемещения в комнате. Это дает вам лучшее ощущение пространства, понимание, как двигаться в нем в другой раз, когда вы окажетесь там (предположим, что вы переживете это тесное туалетное сближение с живым мертвецом).

Какое отношение это имеет ко сну? Во время глубокой (хотя и не самой глубокой) фазы сна ваш мозг повторит эти последовательности активности нейронов места как способ воспроизвести тот опыт, который был у вас в течение дня. Ученые в середине 90-х гг. XX века обнаружили это, сравнивая активность нейронов места у крыс в период бодрствования и сна. Они выяснили, что активность клеток, которая была записана у крыс, исследующих свои жилища, повторялась потом в той же последовательности, когда грызуны спали.

Допустим, вы как-то умудрились выжить в вашем небольшом столкновении с зомби и оказались достаточно удачливы, чтобы прикорнуть позже. Пока вы спите, нейроны в гиппокампе повторят ваши движения в зараженной зомби ванной, по-видимому, чтобы консолидировать ваши воспоминания о среде – в следующий раз вы будете готовы, когда зайдете в эту злополучную комнату. Эта консолидация памяти во время сна – критически необходимая часть нормального функционирования памяти. Без сна трудно кодировать воспоминания, зависимые от гиппокампа (подробнее на эту тему мы поговорим потом).