Обложка статьи

Мозг ночью: «Это глаза или кишечник?»

Время прочтения
Время прочтения: 27 минут

С начала XX века ученые пытаются разобраться в том, что такое сон, но до сих пор не могут однозначно определить, откуда он берется и какую роль играет. Одни считают его побочным эффектом, другие — эволюционным механизмом. Значительный вклад в изучение этого состояния внес российский физиолог, доктор биологических наук, автор локальной и висцеральной теорий сна Иван Николаевич Пигарёв.

Иван Николаевич Пигарёв (1941–2021)
Автор более 100 научных работ в области физиологии зрения и сна. Праправнук поэта Федора Тютчева и внук Василия Пигарёва, секретаря Великой княгини Елизаветы Федоровны.

Причина ночных картинок

Существует несколько гипотез сновидений, каждая из которых имеет как весомые доказательства, так и слабые для критики места. Первую из них в 1899 году в «Толкованиях сновидений» (Die Traumdeutung) предложил австрийский психолог и невролог Зигмунд Фрейд. По его мнению, сновидение — это искаженный заместитель чего-то бессознательного, галлюцинаторное исполнение подавленных желаний, в процессе которого они превращаются в символы.

Некоторые ученые считают, что отключение двигательной активности во время сна уменьшает информационную нагрузку на мозг. Без внешних стимулов больше ресурсов затрачивается на обработку накопившейся за день информации. Профессор психологии в Гарварде Дейрдра Барретт называет сон наиболее изобретательным, творческим и активным состоянием человека (The Committee of Sleep: A Study of Dream Incubation for Problem Solving, 1993). А американский психолог и психоаналитик Марк Блечнер считает, что в этом состоянии мозг сортирует информацию и устраивает «репетицию» эмоций (The Mindbrain and Dreams: An Exploration of Dreaming, Thinking, and Artistic Creation, 2018).

Австрийско-американский психоаналитик конца XX — начала XXI веков Эрнест Хартманн утверждал, что сны необходимы человеку как терапия от негативных переживаний. Чуть позже финский невролог Антти Ревонсуо (The reinterpretation of dreams: An evolutionary hypothesis of the function of dreaming, 2000) предположил, что так как один из самых распространенных типов сновидений — ночной кошмар, то их природной функцией может быть моделирование опасных ситуаций, которые дают дополнительный опыт, повышающий репродуктивный успех.

В течение всего дня наш мозг обрабатывает внешние сигналы, превращая их в воспоминания, но только во сне этот процесс приобретает форму сновидения. Так гласит «теория постоянной активации», предложенная психиатром Чжан Цзе. Похожей точки зрения придерживается Алан Хобсон, профессор психиатрии в Гарварде. Согласно его «действенно-синтетической модели» сновидения — это случайные электрические импульсы, возникающие при попытках мозга интерпретировать поступающие от рецепторов сигналы.

Розовый шум

Среди российских исследователей популярна теория, согласно которой сновидения — побочный процесс. Иван Николаевич Пигарёв описывал ее следующим образом. Во время бодрствования сигналы от внешних раздражителей через рецепторы попадают в структуру мозга, отвечающую за возникновение сенсорных образов, — базальные ганглии. Во сне поток сигналов меняется: теперь мозг сосредоточен на импульсах от внутренних органов (сердце, почки, кишечник и т. д.). Отвечавшие днем за осознанное ощущение реальности базальные ганглии теперь интерпретируют шум как сновидения — синтез случайной, когда-либо полученной информации.

Изображение

Источник фото: блог Сергея Сухова

Отключаемся по-одному

В 1964 году Иван Николаевич Пигарёв окончил биолого-почвенный факультет МГУ. Еще во время обучения он начал работу в лаборатории биофизики зрения Института проблем передачи информации имени А. А. Харкевича РАН, где позже стал главным научным сотрудником.

Один из важнейших трудов Пигарёва, написанный им в 1990-е годы совместно с германскими коллегами, — теория локального сна (Evidence for asynchronous development of sleep in cortical areas, 1997). Она гласит: когда человек слишком долго бодрствует, разные отделы его мозга периодически могут «засыпать» — активность их нейронов снижается. Это состояние незаметно и оттого часто становится причиной аварий и катастроф.

Проанализировав результаты исследований на крысах и обезьянах, Иван Николаевич пришел к выводу, что при локальном сне сначала отключаются нейроны, ответственные за сложное поведение. Поэтому без долгого сна можно продолжить качественно выполнять рутинную работу, но перестать справляться с аналитическими задачами.

В то же время ученый обратил внимание, что без сна животное умирает из-за отказа иммунной системы, кишечника, сердца и т. д., но не мозга. Это удивило Пигарёва, ведь если есть вынужденный локальный сон, то значит, нашей «системе управления» нужен отдых. Или он вовсе не нужен?

Вспышка света, или колики

Размышляя над тем, чем занимаются нейроны «уснувших» отделов мозга, Пигарёв предположил, что они переключаются на анализ какой-то другой информации. Он сравнил электроэнцефалограммы (ЭЭГ) кошек и кроликов при состояниях цикла сон – бодрствование и различной интенсивности стимулов и понял, что снижение активности мозга, вероятно, связано с регистрацией сигналов от систем внутренних органов (висцеральных систем). Изучая особенности зрения млекопитающих для своей диссертации («Нейронные механизмы константности зрительного восприятия пространства», 1989), ученый заметил, что нейроны зрительной коры кошки во время сна реагируют на стимуляцию кишечника.

Таким образом, во сне мозг не восстанавливается, а перестает обрабатывать информацию из внешнего мира и прислушивается к тому, что хочет сказать организм. Если теории Ивана Николаевича окажутся правдой, это разрушит общепринятую парадигму функциональных зон мозга. Например, может оказаться, что кора затылочной доли, днем отвечающая за зрение, ночью обрабатывает сигналы от желудочно-кишечного тракта (ЖКТ).

Изображение

Источник фото: блог Сергея Сухова

Пигарёв считал, что состояние усталости вызвано тем, что автономные отделы мозга не справляются с поступающей от внутренних органов информацией и нужно задействовать те области, которые отвечают за поведение и движение. Когда таких «тревожных звоночков» мало, сон возникает локально, когда много — засыпает весь мозг.

Все напутали, всех запутали

При переходе из бодрствования в сон иногда возникают просоночные галлюцинации: люди видят ползающих по стенам существ, предметы вокруг деформируются. Согласно гипотезе Пигарёва это происходит, когда мозг уже занялся внутренними органами, но зрительная кора до сих пор принимает информацию от глаз. Сигналы наслаиваются, и сознание принимает одно за другое. Висцеральная теория сна («Висцеральная теория сна», 2013) объясняет и случайные вздрагивания во сне: сигнал от внутреннего органа случайно попадает на моторную кору, из-за чего сокращаются мышцы.

По аналогии легко объяснить и сонный паралич с сомнамбулизмом. В первом случае в режим бодрствования уже переключилось сознание, но не моторная кора мозга. Человек ощущает и анализирует внешний мир, но не может шевельнуться. Во втором случае, наоборот, сознание уснуло, а моторная кора продолжает подавать сигналы мышцам.

Системы внутренних органов не имеют образов в нашем сознании: мы их не ощущаем, не имеем представление об их пространственном размещении и прочее. Поэтому наше сознание воспринимает сигналы висцеральных систем как шум. Однако, достигнув определенной интенсивности, они возбуждают ассоциативные связи: то, что мы когда-то запомнили, или то, что произошло недавно. Таким образом сознание интерпретирует непонятные ему сигналы в фантастические, абсурдные или сюрреалистические образы — то, что мы наутро называем сном.

Источник фото на обложке: Википедия

Редактор
17 января 2022

Еще почитать по теме

Обложка статьи
Гостеприимный Петербург
Корреспондент журнала NewTone рассказывает об акклиматизации и способах с ней справиться  
Обложка статьи
Гостеприимный Петербург
Корреспондент журнала NewTone рассказывает об акклиматизации и способах с ней справиться