Сидарта Рибейро – Подсознание (страница 47)
В нескольких лабораториях, в том числе и в моей, при исследовании быстрого сна у животных неизменно наблюдалась заметная активация механизмов усиления синапсов во время сна — например, экспрессия ранних генов, если подопытные предварительно получали новую информацию или обучались каким-то трюкам.
Модель синаптического гомеостаза на вид слишком проста: синапсы усиливаются исключительно во время бодрствования и ослабляются только во время сна. Но в реальных ситуациях мы обнаружили более сложный процесс, характеризующийся усилением и ослаблением дополнительных групп синапсов и во время бодрствования, и во сне. Я назвал этот процесс созданием оттиска воспоминаний — подобным же образом, например, изготавливаются горельефы и барельефы при резьбе по дереву.
Согласно теории, запоминание нового требует усиления одних синапсов и ослабления других. Однако подавляющее большинство синапсов остаются без изменений — никак не трансформируются. Самые сильные связи во время сна после обучения еще больше укрепляются, а слабые — ослабевают. Прямые и косвенные доказательства этого были обнаружены у разных животных — крыс, кошек и мушек, как в период развития молодых особей, так и в процессе обучения взрослых.
Тем не менее в течение 15 лет сторонники синаптического гомеостаза продолжали доминировать, не признавая ни наличия проблем с этой гипотезой, ни необъяснимых аномалий, ни альтернативных теорий.
Обстановка накалилась до предела в 2014 году. В январе в обзорной статье о сне и обучении Тонони и Чирелли впервые согласились: некоторые разногласия действительно существуют. Авторы признали доказательства, которые прежде игнорировали, а также статьи, ранее никогда ими не упоминавшиеся, и констатировали: реальность сложнее, чем предполагает их теория. Заявить такое было давно пора.
Всего пять месяцев спустя ученые из Нью-Йоркского университета под руководством китайского биолога Вэньбяо Ганя опубликовали в престижном журнале Science статью о наглядной демонстрации усиления синапсов во время сна в той области мозга, которая участвовала в обучении.
В сложном эксперименте на генно-модифицированных мышах с флуоресцирующими нейронами коры, ученый и его команда смогли показать увеличение числа синапсов после сна, следующего за обучением.
Животных обучали ходить в определенную сторону по вращающемуся цилиндру. Это вызывало сильные синаптические изменения в моторной коре — области, отвечающей за произвольные движения. Получив подробные изображения синапсов до и после сна, ученые убедились: засыпание связано с образованием новых синаптических связей. Вэньбяо Гань и его коллеги объяснили это медленным сном, поскольку эффект наблюдался и у животных, лишенных фазы быстрого сна.
Однако есть основания подозревать, что даже небольшой объем быстрого сна позволит укрепиться уже существующим синапсам — аналогично тому, как прием пищи не обязательно должен быть ежедневным; для поддержания жизни достаточно кормить животное с какой-то периодичностью.
На грызунах было показано, что один эпизод быстрого сна длительностью менее 30 секунд так же эффективен для модуляции экспрессии ранних генов, как и длительный — в несколько минут. В целом экспрессия ранних генов в ответ на ряд стимулов изначально очень сильна, но быстро снижается, а у рептилий и птиц эпизоды быстрого сна длятся не более нескольких секунд.
Если сопоставить эти факты, то можно предположить: древнейшая функция быстрого сна заключается в запуске экспрессии ранних генов сразу после медленного сна. Этот краткий, резкий скачок в экспрессии генов, который начал развиваться сотни миллионов лет назад у общего для всех наземных позвоночных предка, обладает эффектом «фотографирования» момента, закрепляет новые синаптические связи, возникшие между нейронами.
Перестройка синапсов, вызванная быстрым сном, трансформирует паттерны реверберирующей электрической активности в нервной цепи (активная память) в новые синаптические паттерны между клетками (латентная память). Первоначальная функция регуляции генов, происходящая во время быстрого сна, по-видимому, заключается в преобразовании активных, или кратковременных, воспоминаний в долговременную, латентную, память. Она способна не только сохраняться в конкретном мозге, но и распространяться среди других людей в виде мемов — отображений людей, мест, событий и идей.
Поскольку эти мемы интегрированы в нервную систему, они активно взаимодействуют друг с другом, создавая упрощенную умозрительную копию внешнего мира — редактируемую и фильтруемую в соответствии с предпочтениями и ограничениями их носителя.
Как это почти всегда бывает в науке, признания корифеев не ликвидировали, а только обострили противоречие. В феврале 2017 года Тонони и Чирелли опубликовали исчерпывающее исследование размера и формы почти 7 тысяч синапсов. Это был титанический труд по подсчету и измерению отдельных синапсов площадью 0,05 микрона в невероятно тонких срезах мозговой ткани, изученных с помощью электронного микроскопа. Как и в нескольких предыдущих исследованиях той же группы, попыток отделить медленный сон от быстрого не предпринималось.
В научном отчете отмечалось уменьшение среднего размера синапсов после сна примерно на 1%. Это минимальная разница, но ее хватило для нового окопа. New York Times увидела в этом информационный повод и напечатала очередную пространную статью о теории синаптического гомеостаза.
Вэньбяо Гань с коллегами в марте 2017 года опубликовал еще одно разоблачительное исследование. Используя изображения высокого разрешения, полученные с помощью двухфотонного лазерного микроскопа, он представил наиболее полную серию известных на сегодня экспериментов по изучению синаптической пластичности во время быстрого сна.
В серию вошли 11 вариантов экспериментов на мышах, сосредоточенных на разных моментах до и после дрессировки, с важным фармакологическим контролем и довольно избирательным лишением разных фаз сна. Выбрав для изучения под объективом микроскопа временн
Воздействие быстрого сна на синапсы, как выяснилось, включает в себя как устранение, так и усиление синапсов — будь то во время развития детенышей мыши или во время обучения взрослых животных. Всякий раз, когда жизнь требует изменений в мозговом программном обеспечении, животное засыпает, чтобы перепрограммироваться.
Это исследование убедительно показало: быстрый сон помогает сократить число новых синапсов, возникающих в огромном количестве при медленном сне. В сочетании эти две основные фазы сна приводят к значительной замене новых синапсов. Но еще необычнее, что быстрый сон также действует на усиление выбранной группы синапсов, способствует их росту и, следовательно, сохранению этих связей в долгосрочной перспективе.
Огромное множество синапсов генерируется, но затем почти все они гибнут, и это позволяет провести положительный отбор их небольшого числа, лучше приспособленного к новому контексту. По словам Вэньбяо Ганя и его коллег, «быстрый сон важен для избирательного включения новых синапсов в существующие цепи. Его можно рассматривать как “отборочную комиссию” для построения и поддержания синаптической сети».
Без быстрого сна воспоминания исчезли бы без следа, их нельзя было бы накапливать на будущее или передавать из поколения в поколение. Без быстрого сна вообще не было бы культуры.
Глава 12. Сон для творчества
Обучение — необходимое условие приобретения и распространения мемов. Но как они затем трансформируются? Точные копии идей годятся только в том случае, если будущее будет таким же, как прошлое. Если бы усиление воспоминаний было единственным, что происходит во время сна, мы были бы гипертрофированными версиями своих родителей — с таким же поведением и теми же взглядами на жизнь.
Но, к счастью, все обстоит иначе: мы находимся в постоянной трансформации и открыты влиянию на протяжении всей жизни. Как можно изменить воспоминания? Как получаются новые мемы?
Предприниматели, художники и ученые из всех возможностей человеческого ума больше всего ценят творчество. Зарождение культуры всегда зависело от способности воображать новые формы путем рекомбинирования старых, а мысленное конструирование того, чего еще не существует, всегда опиралось на сновидения как на основной источник вдохновения.
При современном капиталистическом рационализме сны не рассматриваются как важное явление, но изобретения, так или иначе связанные с ними, оказали серьезное влияние на промышленную революцию. Семейное предание изобретателя Элиаса Хоу[120] свидетельствует о ключевой роли сновидений в его величайших открытиях:
Он уже почти разорился, когда обнаружил, где должно располагаться ушко иглы швейной машины… Его идея изначально заключалась в том, чтобы сделать иглу наподобие обычной, чтобы ушко было с тупого конца. Ему и в голову не приходило, что его нужно поместить рядом с острием, и он мог бы вообще потерпеть фиаско, если бы ему не приснился сон, что он конструирует швейную машинку для вождя дикого племени в чужой стране… Он думал, что вождь дал ему сутки, чтобы собрать машину и начать на ней шить. Если не закончить за это время, его должны были казнить. Хоу работал, работал, ломал голову и, наконец, бросил. Затем ему показалось, что его ведут на казнь. Он заметил на копьях воинов отверстия у острия. Идея пришла мгновенно, и, пока изобретатель просил еще времени, он проснулся. Было 4 часа утра. Он вскочил с кровати, побежал в мастерскую, и к 9 часам был готов грубо вылепленный вариант иглы с ушком на острие. Дальше все было просто.