Сон под микроскопом. Что происходит с нами и мозгом во время сна

Некоторые ученые считают, что бóльшая часть активности мозга и бóльшая часть энергетических ресурсов, которые требуются для поддержания этой мозговой деятельности, связаны именно с постоянной необходимостью сравнивать ожидаемое с происходящим в действительности. В свою очередь, наше поведение находится под постоянным контролем процесса, который оптимизирует следующие шаги и действия в зависимости от того, необходима ли коррекция или нет. Это может происходить в некоторой степени сознательно, но чаще – подсознательно, именно потому, что для этого требуется слишком много мозговых ресурсов. Впрочем, когнитивная составляющая нашей способности предсказывать, скорее всего, невелика. Главное, в чем проявляется эта уникальная способность всех живых организмов, – в биологических или циркадианных ритмах. В переводе с латыни circa означает «около», а dies – «день» – чередование процессов, близкое к смене дня и ночи.

Внутренний ритм

Обе сегодня существующие стратегии взаимодействия живых организмов с изменениями в окружающей среде мы не раз будем обсуждать в книге. Одна из них – это способность реагировать на внешние раздражители: быстро, эффективно и соответственно или адекватно раздражителю и его способности нанести вред или принести пользу. Эта способность важна и в значительной степени адаптивна, так как ответ происходит только по мере необходимости и пропорционально воздействию; именно такая реакция позволяет не тратить понапрасну ограниченные энергетические ресурсы и жертвовать другими видами активности, если влияние раздражителя можно проигнорировать. Вторая стратегия – считается, что более древняя, – основана на «пред-ожидании», или способности реагировать в соответствии с предсказуемыми изменениями в окружающем мире. Это, впрочем, распространяется и на наш внутренний мир, заключенный в хрупкую оболочку из плоти и крови. Биологические ритмы относятся именно к этому типу стратегий.

Смысл циркадианных ритмов и состоит в том, чтобы предсказывать и ожидать чередование дня и ночи с весьма высокой точностью. И главное – обеспечивать готовность нашего организма, включая его физиологию и биохимию, к предстоящему переживанию состояний через несколько часов. Возникшие и совершенствующиеся в течение миллиардов лет биологические часы раньше считались очень инертным и неподатливым процессом. В значительной степени это так и есть.

Смысл циркадианных ритмов и состоит в том, чтобы предсказывать и ожидать чередования дня и ночи с весьма высокой точностью.

Известное наблюдение XVII века стало отправной точкой возникновения науки о биоритмах – хронобиологии. Французский астроном Жан-Жак де Меран заметил, что движения листьев мимозы, которые в течение дня следовали движению солнца, – гелиотропизм – продолжались, даже если растение помещали в совершенную темноту. Последующие несколько десятилетий наблюдений, во время которых было исключено влияние температуры внешней среды, подтвердили эти результаты. Оказалось, что движения листьев действительно происходят не как следствие движения за солнцем, а – и это главное! – независимо и самопроизвольно, вследствие каких-то внутренних причин. Получалось, что растение каким-то образом «знает» о вращении солнца – в силу его предсказуемости – и инстинктивно ведет себя так, чтобы получать максимальную пользу от света, который необходим для фотосинтеза. Очевидно, что в темноте эти движения листьев совершенно бессмысленны и даже наоборот: растение теряет драгоценную энергию, не получая ничего взамен. Впрочем, несложно представить, что ситуация – оказаться в темной комнате один на один с любопытным ученым – это не то, к чему мимоза готовилась на протяжении миллионов лет эволюции. Даже если этот гипотетический сценарий предполагался как один из возможных, все же его вероятность ничтожно мала по сравнению с уверенным ожиданием того, что солнце взойдет на востоке, пройдет по небосклону со скоростью приблизительно 15 градусов в час и непременно зайдет за горизонт на западе – вы же не будете возражать, что не только мимоза рассчитывает на аккуратность и предсказуемость этого глобального процесса.