<<
>>

Спите ночью после учебы

Вторая безусловная польза сна для памяти проявляется после учебы и заключается в нажатии кнопки «сохранить», которое помогает сберечь вновь созданные файлы. При этом сон встает на защиту недавно приобретенной информации, объединяя ее и вырабатывая иммунитет к забывчивости.

То, что сон запускает процесс консолидации памяти, было признано давно, и, возможно, эта его способность считалась одной из древнейших функций сна. В письменных источниках об этом впервые упоминается в записках римского ритора Квинтилиана (35–100 н. э.):

Любопытный факт, природа которого не очевидна, состоит в том, что временной промежуток, равный одной ночи, значительно повышает силу памяти… Какова бы ни была причина, по которой невозможно вспомнить о чем-либо в данный момент, все забытое легко вспоминается на следующий день, и само время, которое, как правило, считается причиной забывчивости, на самом деле укрепляет память[54].

Но только в 1924 году два немецких исследователя, Джон Дженкинс и Карл Далленбах, выставили на ринг сон против бодрствования, чтобы выяснить, кто станет победителем в деле сохранения памяти, — это была научная версия классического поединка кока-колы против пепси.

Участники эксперимента сначала выучили список фактов. После этого исследователи проследили, насколько быстро забывали волонтеры эту новую информацию в течение восьми часов, причем отслеживались как бодрствовавшие добровольцы, так и те, кому удалось поспать в ходе эксперимента. Сон помог закрепить заученную информацию, предотвратив ее утрату. Бодрствование, напротив, оказало отрицательное действие на память испытуемых, и в результате кривая забывчивости поползла вверх[55].

Эксперимент Дженкинса и Далленбаха к настоящему времени был неоднократно повторен, что доказало: сон по сравнению с тем же временем бодрствования на 20–40% усиливает способность человека сохранять информацию.

Это не мелочь, когда, например, вы готовитесь к экзамену или запоминаете жизненно важную, с эволюционной точки зрения, информацию — расположение источников воды или пищи, наличие вблизи дружественных племен или хищников.

Но только в 1950-х годах с открытием медленной и быстрой фаз сна мы начали больше понимать, каким именно образом сон помогает запоминать новую информацию, а не только помогает ли он это делать вообще. Изначально исследователи сосредоточились на том, чтобы понять, какие именно стадии сна помогают закреплять то, что отложилось в мозге в течение дня, будь то информация, полученная на уроке, медицинские знания, обретенные в ординатуре, или бизнес-план, разработанный на курсах повышения квалификации.

Вы помните из главы 3, что большую часть глубокого медленного сна мы получаем в начале ночи, а большую часть быстрого сна (и более легкого медленного сна) — в конце ночи. После того как волонтеры усвоили полученную в ходе эксперимента информацию, ученые разделили их на две группы, одной позволив спать только первую половину ночи, а другой — только вторую. Таким образом, обе группы спали равное (хотя и непродолжительное) время, однако первая группа окунулась в фазу глубокого медленного сна, а вторая застала фазу быстрого сна. Площадка для генерального сражения между двумя типами сна была подготовлена. Оставалось решить, какой сон принесет большую пользу сохранению воспоминаний: глубокий и медленный или быстрый? Для фактологической, учебного типа памяти результат был ясен. Именно ранний ночной сон, богатый глубокими медленными фазами, выигрывал состязание с фазой быстрого сна на лучшее сохранение информации.

Исследования, проведенные в начале 2000-х, в которых был применен несколько измененный подход, позволили сделать аналогичное заключение. После того как участники запомнили блок информации, им позволили заснуть на полных восемь часов и, естественно, все это время к их головам были прикреплены электроды. На следующее утро волонтеры выполнили тест на запоминание.

Когда исследователи сопоставили промежуточные фазы сна с количеством сохранившейся информации, глубокий медленный сон снова одержал победу: чем больше испытуемому досталось глубокого медленного сна, тем больше фактов он помнил на следующий день. Действительно, если бы вы были участником такого опыта и я знал бы только одно: сколько времени вы пробыли в фазе глубокого медленного сна, я все равно смог бы с большой точностью предсказать, с каким результатом вы выполните предстоящий тест. Вот насколько взаимообусловленной может быть связь между сном и укреплением памяти.

С тех пор как ученые начали использовать МРТ-сканирование, мы смогли заглянуть в глубины мозга испытуемых, чтобы определить, откуда эта информация извлекается до сна и после сна. Оказывается, что эти информационные блоки воспроизводились из разных локаций мозга, причем в разные периоды времени. Перед сном участники извлекали воспоминания из гиппокампа — краткосрочного и малонадежного хранилища информации. Но на следующее утро дело обстояло иначе. Воспоминания сместились. После ночи полноценного сна участники стали извлекать информацию из неокортекса, расположенного в верхнем слое полушарий мозга, – участка, который служит долгосрочным хранилищем фактологической информации, где она может храниться не только безопасно, но, возможно, и бесконечно.

По существу, во сне мы становимся участниками сделки по передаче собственности, которая происходит каждую ночь. Используя принцип длинноволнового радиосигнала, который переносит информацию на огромные расстояния, мозговые волны глубокого медленного сна выполняют функции курьерской службы, перенося блоки информации из временного хранилища (гиппокампа) в более надежное и постоянное место хранения (кору головного мозга). Таким образом, сон помогал поддерживать эти воспоминания в актуальном состоянии.

Сопоставьте все эти открытия с ранее описанными, касающимися начального запоминания, и вы поймете, что диалог между гиппокампом и корой головного мозга, происходящий в фазе медленного сна (с использованием сонных веретен и медленных волн), есть взаимообусловленный процесс.

Благодаря переносу вчерашней информации из временного склада гиппокампа в долгосрочный и надежный сейф коры головного мозга вы просыпаетесь подготовленным к восприятию информационного потока нового дня. Этот цикл повторяется днем и ночью, освобождая склады краткосрочной памяти для запечатления новых фактов и пополняя постоянно обновляемый каталог прошлых воспоминаний. Ночной сон постоянно модифицирует информационную структуру мозга. Даже короткий двадцатиминутный дневной сон может помочь консолидации памяти, если содержит достаточно медленного сна[56].

Проведите такой же эксперимент с младенцами, маленькими детьми или подростками, и вы поймете, что фаза медленного сна всегда оказывает благотворное воздействие на память. Людям среднего возраста, от сорока до шестидесяти, глубокий медленный сон также помогает сохранять новую информацию. Но у пожилых при сокращении фазы глубокого медленного сна ухудшается способность к обучению и сохранению информации — это мы уже обсуждали.

Таким образом, на каждом этапе жизни человека наблюдается взаимосвязь между медленным сном и укреплением памяти. И не только у людей. Эксперименты, проведенные с участием обыкновенных шимпанзе, карликовых шимпанзе (бонобо) и орангутанов, показали, что после сна все три группы приматов лучше запоминали, куда экспериментаторы прятали еду[57]. Спустимся по филогенетической цепи ниже — к кошкам, крысам и даже насекомым — и сможем наблюдать ту же картину: безусловную пользу фазы медленного сна для поддержания памяти.

Несмотря на то что меня все еще поражает провидческое и недвусмысленное описание Квинтилианом того, что ученые доказали тысячи лет спустя, то есть благоприятного воздействия сна на память, я предпочитаю слова двух философов-музыкантов своего времени — Пола Саймона и Арта Гарфанкела. В феврале 1964 года они сочинили об этом ночном событии ставшие теперь знаменитыми стихи, которые легли в основу песни «Звуки тишины» (The Sounds of Silence). Возможно, вы знаете эти стихи и слышали эту песню.

Саймон и Гарфанкел приветствуют своего старого друга, темноту (сон). Они говорят о переходе событий дня в спящий мозг в форме незаметно подкрадывающегося видения — если угодно, в виде мягкой загрузки информации. Они прозорливо показывают, как хрупкие семена опыта бодрствования, посеянные в течение дня, теперь «прорастают» в мозг во время сна. И в результате этого процесса все вчерашние впечатления остаются при пробудившемся человеке на следующее утро. Защита воспоминаний с помощью сна — тема, сжато представленная в тексте этой замечательной песни.

Основываясь на самых последних данных, мы можем внести в текст Саймона и Гарфанкела небольшое, но важное дополнение. Сон не только удерживает ту информацию, которую вы успешно усвоили перед тем, как лечь спать («…и эти картины жизни, которые поселились у меня в голове, / Остаются со мной»)[58], но и спасает, казалось бы, утраченные воспоминания. Другими словами, поспав, вы сможете вспомнить то, что не могли вспомнить до сна. Сон действует словно служба ночного ремонта, восстанавливающая поврежденные кластеры на жестком диске компьютера. Благодаря этой службе утром вы просыпаетесь, восстановив утерянные было файлы и вырвав их из трясины забвения. Наверняка не раз после ночи крепкого сна вы могли радостно воскликнуть: «Я вспомнил!»

Сфокусировавшись на одном типе сна — медленной фазе, ответственной за сохранение фактологической информации и восстановление тех данных, что оказались под угрозой потери, — мы начали исследовать способы экспериментального усиления пользы сна для памяти. Успех был достигнут двумя способами: с помощью стимуляции сна и целевой реактивации памяти. Клинические последствия того и другого станут ясны, если рассматривать их в контексте психических заболеваний и неврологических нарушений, включая деменцию.

Поскольку сон выражается в образцах электрической волномозговой активности, подходы к стимуляции сна начались с операций в той же валюте — электричестве. В 2006 году немецкая исследовательская команда набрала группу здоровых молодых людей для новаторского эксперимента, перед которым на их головах спереди и сзади закрепили электроды.

Вместо того чтобы снимать показания излучаемых мозгом во время сна мозговых волн, ученые сделали прямо противоположное: слабыми дозами электрического тока воздействовали на мозг испытуемых. Они терпеливо дождались момента, когда каждый участник эксперимента погрузится в фазу глубокого медленного сна, и стимулировали мозг разрядами тока, ритмически синхронизированными с импульсами медленных волн. Напряжение в электродах было настолько слабым, что волонтеры его не ощущали, и поэтому не просыпались[59]. Но все же эти разряды оказывали измеримое воздействие на сон.

В результате в подопытной группе благодаря такой стимуляции увеличился размер медленных волн, а количество сонных веретен выросло. В группе, не получавшей стимуляцию током, таких изменений отмечено не было. Перед началом эксперимента все участники выучили заданный список фактов. На следующее утро они выполнили проверочный тест, который показал, что благодаря электрической стимуляции испытуемые запомнили почти в два раза больше фактов, чем вторая группа испытуемых, не получавшая стимуляцию током. Нужно отметить, что стимулирование в фазе быстрого сна или во время бодрствования не давало памяти никаких преимуществ. Только стимуляция в фазе медленного сна, синхронизированная с собственным медленным, подобным мантре ритмом мозга, способствовала улучшению памяти.

Другие методы усиления мозговых волн во время сна в настоящее время активно разрабатываются. Одна из технологий заключается в том, что на спящего производится слабое акустическое воздействие. Подобные ритмичному движению метронома, эти похожие на тиканье звуки максимально синхронизируются с мозговыми волнами спящего человека, чтобы способствовать еще более глубокому сну. По сравнению с контрольной группой, участники которой спали без синхронизированного звукового фона, аудиостимуляция повысила мощность медленных мозговых волн и обернулась на следующее утро впечатляющим 40%-ным усовершенствованием памяти.

Прежде чем вы отложите эту книгу в сторону и начнете устанавливать над вашей кроватью динамик или отправитесь в магазин за электрическим стимулятором мозга, позвольте мне отговорить вас. Для обоих методов применим мудрый принцип «не пытайтесь повторить это самостоятельно». Некоторые создают собственные устройства для стимуляции мозга или покупают в интернете приспособления, которые не отвечают никаким нормам безопасности. В результате ошибок сборки или неверного подбора напряжения в ряде случаев отмечались ожоги кожи и временная потеря зрения. Громкие ритмичные звуки из динамика в изголовье выглядят менее опасными, но тем не менее также могут принести больше вреда, чем пользы. Когда в ходе вышеописанных исследований ученые запрограммировали аудиосистему воспроизводить звуки асинхронно с естественным пиком медленной мозговой волны, такое воздействие понижало, а не повышало качество сна.

Коллектив швейцарских исследователей, словно посчитав стимуляцию мозга звуковым воздействием недостаточно странной, решил подвесить кровати испытуемых к потолку лаборатории сна. К кроватям были прикреплены блоки, позволявшие раскачивать их с контролируемой скоростью и амплитудой. Волонтеры спали в этих кроватях, а исследователи записывали мозговые волны их сна. Половину спящих добровольцев, как только они входили в медленную фазу сна, начинали мягко раскачивать в кроватях; у второй половины, которая выполняла функцию контрольной группы, кровати оставались висеть неподвижно. Медленное раскачивание усиливало глубину сна, повышало качество медленных мозговых волн и более чем удваивало количество сонных веретен. Однако пока неизвестно, усиливали ли память такие раскачивания, поскольку соответствующих тестов исследователи не проводили. Тем не менее полученные результаты дают научное объяснение древней практике убаюкивания ребенка качанием вперед-назад на руках или в колыбели.

Методы стимулирования сна многообещающи, но в то же время они имеют определенные ограничения, так как при улучшении запоминания информации они не предоставляют возможности ее выбора. То есть на следующий день обычно лучше запоминается все, что было усвоено перед сном. Все это несколько напоминает комплексный обед в ресторане, где вам принесут все указанные в меню блюда, нравятся вам они или нет. Большинство людей предпочитают иной вид обслуживания, вот почему в основном рестораны предлагают своим посетителям разнообразное меню, из которого вы можете выбрать и заказать лишь те блюда, которые вам по вкусу.

А что, если бы нечто подобное можно было проделывать со сном и памятью? Представьте: перед тем как лечь спать, вы перебираете всю полученную за день информацию и выбираете лишь ту, которую действительно хотели бы запомнить. Вы делаете свой заказ, затем засыпаете, зная, что ночью он будет обязательно выполнен. Проснувшись поутру, вы с удовольствием обнаруживаете, что ваш мозг за ночь насытился только выбранными блюдами, которые вы заказали по индивидуальному дневному меню. В результате вы смогли закрепить только те личные воспоминания, которые хотели бы сохранить. Это звучит как сюжет научно-фантастического романа, но на сегодня это уже научный факт: такой метод называется целевой реактивацией памяти. И, как это часто бывает, настоящая история оказывается гораздо более увлекательной, чем вымышленная.

Рис. 10. Потеря сна и спортивные травмы

Перед сном мы показывали испытуемым на мониторе компьютера по-разному расположенные картинки, например кошку внизу справа, или звонок наверху в центре, или чайник справа у верхней границы. Каждому участнику эксперимента нужно было запомнить не только сами предметы, но и их положение в пространстве. Испытуемым показывали сто таких объектов. После сна картинки с теми же объектами снова появлялись на экране, но теперь только в центре, некоторые из них волонтеры уже видели, другие возникали впервые. Исследуемые должны были решить, помнят ли они данный объект, и если да, то картинку с помощью мыши нужно было передвинуть на то место, где она появилась на экране впервые. Таким образом мы могли оценить, помнят ли испытуемые сам объект и насколько точно могут вспомнить его первоначальное расположение.

Но в этом эксперименте была интрига. При первой демонстрации объектов их появление на мониторе сопровождалось соответствующим звуком. Например, при появлении фотографии кошки раздавалось «мяу», а рисунок колокольчика озвучивался звонким «дзинь-дзинь» — в общем, все зрительные объекты были маркированы подходящим по смыслу звуком. Когда вы заснете и погрузитесь в фазу медленного сна, экспериментатор, используя акустическую систему, установленную рядом с кроватью, начнет тихо проигрывать вашему спящему мозгу половину ранее услышанных звуков (пятьдесят из ста). Словно помогая направлять мозг на целевое усилие «найти и доставить», мы можем запустить выборочную реактивацию соответствующих индивидуальных воспоминаний, уделяя им первостепенное внимание при закреплении с помощью сна.

Когда на следующее утро вы приступите к выполнению теста, то, безусловно, сразу почувствуете замечательную точность вашей памяти, поскольку сможете вспомнить гораздо больше объектов, реактивированных во время сна с помощью звуковых подсказок. Обратите внимание, что вся сотня продемонстрированных перед сном объектов прошла через ваш сон. Однако, используя звуковые сигналы, мы избежали неизбирательной активации всего, что вы видели. Подобно цикличному повторению плей-листа с вашими любимыми песнями в течение целой ночи, мы отбираем специфические кусочки информации вашего прошлого и старательно усиливаем их во время сна, используя персонализированные звуковые подсказки[60].

Уверен, вы способны представить бесчисленные варианты применения этого метода. В силу открывающейся перспективы вы можете почувствовать некий этический дискомфорт, поскольку у вас появится возможность написать и переписать в ваших воспоминаниях хронику собственной жизни или, что может беспокоить больше, — жизни другого человека. Эта моральная дилемма — дело далекого будущего, но если подобные методы будут совершенствоваться, то мы вполне можем с ней столкнуться.

<< | >>
Источник: Мэттью Уолкер. Зачем мы спим. Новая наука о сне и сновидениях. 2018

Еще по теме Спите ночью после учебы:

  1. Таблица 1.2 Количество закрытий с повышением после однократного закрытия вниз; Количество закрытий с повышением после двукратного закрытия вниз
  2. После присоединения
  3. После операции
  4. Неудачи после успехов
  5. Дожи после длинной белой свечи
  6. Страхование и Ллойд после неприятностей
  7. Психологический аспект неудач после успеха
  8. Развитие после 1970 г.
  9. После Банка папы
  10. Поражение после победы