Мозг материален. О пользе томографа, транскраниального стимулятора и клеток улитки для понимания человеческого поведения

“Заставлять подростка вставать в 7:30 – это то же самое, что заставлять взрослого вставать в 4:30”, – пишет в неофициальном обзоре[229] Тени Шапиро, исследующая экономические и академические последствия депривации сна. С точки зрения того, что написано в научных статьях про мелатонин, она все же немного сгущает краски, трехчасовой разницы там нет. Но по сути, действительно, все сомнологи сходятся на том, что подростки – самая невысыпающаяся часть человечества, и не только потому, что они разгильдяи и тупят в компьютер, но и потому, что общество требует от них вставать неадекватно рано, а они не могут в полной мере к этому приспособиться. Сдвиг начала школьных занятий на час вперед повышает результаты тестов по математике и чтению в среднем на 3 %, причем сильнее всего для отстающих учеников (может, они потому и отставали, что ничего не соображают от недосыпа)[230]. Среди тех 8,4 % норвежских подростков, у которых диагностирован синдром отсроченного наступления фазы сна (то есть это самые неизлечимые совы), 61 % начинает курить, 55,2 % злоупотребляют алкоголем и 35,2 % страдают от депрессии. Не потому, что они совы, а потому, что у них жуткий недосып из‐за школы[231]. Я вот пишу этот абзац в три часа ночи, и мне отлично, потому что издательству Corpus совершенно все равно, во сколько я встаю утром, им главное, чтобы я в принципе написала книжку. Вот курить, правда, начала еще в школе, и пока что мне еще ни разу не удавалось бросить надолго.

Но мы вообще‐то собирались говорить о хорошем. О том, что сон способствует нейропластичности и, соответственно, эффективному обучению. На людях это приходится выяснять, опираясь на поведенческие эксперименты, на данные ЭЭГ и фМРТ о взаимодействии коры и гиппокампа во время сна, на транскраниальную электрическую стимуляцию – словом, по косвенным признакам. А вот на животных много чего можно посмотреть непосредственно. Например, вы берете генно-модифицированных мышей, чьи дендриты (отростки нейронов, собирающие информацию) светятся желтым. Это позволяет вам увидеть под микроскопом прямо сквозь череп, сколько там у мыши дендритных шипиков (выростов, способных образовывать синапсы). Принципиально, что ее для этого не надо убивать (зато надо сбрить шерсть на голове) – это хорошо не только для мыши, но и для исследователей, потому что дает возможность следить за динамикой роста дендритов у того же самого животного. И вот когда вы учите мышей ходить по вращающемуся барабану, то количество дендритных шипиков в нейронах моторной коры предсказуемо увеличивается. Причем в разных местах, в зависимости от того, какое задание вы даете мыши. Но если вы сравните животных, которых вы обучили и потом семь часов мешали им спать (даже если в середине этого периода еще раз их потренировали), с животными, которые после обучения спокойно уснули, то сразу после этого вы увидите, что у выспавшейся группы новых синапсов образовалось вдвое больше, чем у неспавшей[232]. И через сутки по‐прежнему будет больше, даже если уже всем мышам дали поспать. Потому что спать полагается сразу после обучения, даже если вы мышь.

Существенно, что сон способствует не только выращиванию новых синапсов, но и ослаблению тех, которые не пригодились[233]. Если взять три группы мышей – хорошо выспавшихся, не спавших принудительно и не спавших добровольно – и с помощью трехмерной электронной микроскопии изучить их моторную и сенсорную кору, то обнаружится, что площадь синапсов во время сна вообще‐то склонна уменьшаться. У выспавшихся мышей средняя площадь каждого отдельного синаптического контакта уменьшается в среднем на 18 % по сравнению с неспавшими животными. Но важно, что эти изменения не затрагивают 20 % самых крупных синапсов, вероятно связанных с хранением особенно полезных и часто используемых воспоминаний.

На лекциях про память часто спрашивают, может ли в мозге закончиться место. Нет, точно нет. Во-первых, мы просто не успеем до этого дожить. Во-вторых, его там много, синапсы растут и растут себе спокойно на просторе среди межклеточной жидкости. А в‐третьих, все, что мы не используем, мы все равно забываем, и очень эффективно, и, скорее всего, в основном именно во сне.

Беги, Форест, беги

Теперь, если вам позволяет окружающая обстановка, отложите книгу и сделайте пять приседаний, пять наклонов и пять взмахов руками. Если не лень, то десять. Если вы самый лучший читатель этой книги, то сходите на полноценную пробежку. Потом возвращайтесь.