Сни та наука
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
В одній з кімнат лабораторії фізіології медичного факультету Ліонського університету, розтягнувшись в порожній клітці, спить кіт. Від його потилиці тягнуться електроди, що зв’язують його з якоюсь чорною коробкою. Це оніограф, прилад для «вимірювання» сновидінь. Доктор Жуве побудував його спеціально для запису котячих снів.
– Увага! Зараз ви побачите, як йому будуть снитися сни…
На смужку паперу, яку розгортає оніограф, перо завдає вертикальну риску. Раптово кіт схоплюється.
– Записуючи первісну стадію сновидіння, – пояснює доктор Жуве, – прилад в той же самий час дає поштовх, який будить кота. Кіт спить, але бачити сон ми йому заважаємо. Нам якраз і потрібно дізнатися, до яких це може призвести наслідків. На наших очах кіт знову здригається.
– Зараз я вам все поясню. Подивіться на ці записи: спочатку вертикальні лінії розташовуються на значній відстані одна від одної; поступово відстані зменшуються, і ось лінії майже збігаються. Це означає, що чим більше ми заважаємо коту бачити сни, тим більша в нього потреба в сновидіннях.
Що ж кіт може бачити уві сні? Цього, звичайно, ніхто не знає. Доктор Жуве тут же уточнює, що в строго науковому сенсі можна сказати, що кіт бачить сни; у всякому разі, довести це неможливо.
Але для нейрофізіологів це не має значення. «Наука сновидінь» не служить їм для тлумачення снів. Вчені досліджують об’єктивні, вимірні явища, що супроводжують сновидіння, а також нервові центри, які ними керують, Таким чином, неважливо, бачать коти сни чи ні, – факт той, що вони виявляють під час сну такі ж фізіологічні прояви, як і людина. До речі, це відноситься до всіх ссавців, хоча в силу дуже зрозумілих причин фізіологи не могли досліджувати у своїх лабораторіях деяких з них, наприклад, слона або кита.
У 1953 році американський вчений Клейтман відкрив один з таких «об’єктивних проявів» сну. Вночі, уві сні, людина кілька разів робить швидкі рухи очними яблуками. Якщо сплячих будити саме з цей момент, виявиться, що більшість з них – приблизно 80% – пам’ятає, що вони бачили сон, але якщо розбудити людину в спокійному стані, то майже напевно вона не зможе цього стверджувати. Відкрите ним явище Клейтман назвав «швидкими рухами очей».
Більш того, вчений стверджує, що рухи очей мають деяке відношення до змісту снів. Такий висновок можна було зробити, зіставляючи розповіді розбуджених людей про зміст бачених ними снів з характером рухів їхніх очей під час сну. Однак доктор Жуве наводить кілька фактів, що суперечать цьому твердженню: у новонароджених, які взагалі ще нічого не бачать, також спостерігаються ці рухи очних яблук. Відмічені вони і у сліпих від народження (правда, лише в перші роки їхнього життя). У цих випадках рухи очей не можуть супроводжувати образи, бо ні у новонароджених, ні у сліпих їх немає. Може бути, ці рухи є причиною, а не наслідком змісту сновидінь? Просте спостереження за сплячим не могли дати відповіді на це питання.
Продовжуючи свої дослідження разом з іншим вченим, Діментом, Клейтман встановив, що цим характерним рухам очей відповідає особливий електроенцефалографічний малюнок. Електроенцефалограма показала, що наступ сну пов’язаний з змінами, що відбуваються в головному мозку, в яких можна розрізнити чотири послідовні фази. Коливання високої частоти, характерні для бадьорого стану, поступово змінюються низькочастотними коливаннями з великою амплітудою, що свідчать про глибокий сон. За ними неодмінно слідують швидкі рухи очей, що супроводжуються смугою високочастотних хвиль, подібним хвилям першої фази засипання. Збіг на діаграмі ліній високої частоти з рухами очей дає можливість точно визначити моменти, під час яких людина бачить сни.
Наступ цієї фази супроводжується різким падінням м’язового тонусу. Дійсно, електроконтроль потиличних м’язів кішки показав, що легка м’язова активність, що супроводжує всі фази сну, що передують сновидінню, раптово зникає, як тільки починається сновидіння, і не з’являється до тих пір, поки воно не закінчиться. Це різке падіння тонусу і відзначається оніографом у вигляді вертикальної риски.
Навіть під час найжахливіших кошмарів ми поводимося вкрай мляво. Лише іноді у нас вириваються швидкі рухи. Може бути, саме цим і пояснюється знайоме всім відчуття того, що вас паралізувало. Вам загрожує небезпека, потрібно бігти, а ви не в змозі зрушити з місця.
Коту сни необхідні. Принаймні, йому потрібно те, що у нього відповідає нашим снам. До такого висновку прийшли дослідники з ліонської лабораторії фізіології.
– Коли ми заважаємо кішкам бачити сни, ми стикаємося у них з нездоланною потребою сновидінь, – продовжує розповідь доктор Жуве. – Зазвичай сновидіння у кішки слідують одне за одним з інтервалами від 10 до 30 хвилин. У кота, позбавленого можливості бачити сни протягом доби, ці інтервали зменшуються до хвилини. А як справи з людиною? Чи потрібні їй сновидіння?
Щоб відповісти на це питання, американські дослідники зробили спробу перешкодити своїм пацієнтам бачити сни, не позбавляючи їх при цьому сну. Як тільки на електроенцефалограмі з’являвся сигнал, що сповіщає наступ сновидіння, їх будили. Перша ніч пройшла спокійно. У другу і третю ніч розбудити їх було набагато важче. Починаючи з п’ятої ночі потреба людини бачити сни була настільки велика, що для того, щоб вивести її з сонного стану, потрібно було сприснути її холодною водою. Але вона тут же знову засинала, занурюючись у сновидіння. Таким чином, повністю позбавити людину сновидінь протягом тривалого періоду виявилося річчю нереальною, і важко сказати, до чого б це призвело.
Кішки, яким видаляли нервовий центр, необхідний, як з’ясувалося, для того, щоб викликати сновидіння, виявляються жертвами свого роду галюцинацій. Два-три дні потому вони починають тертися об грати своєї клітки, погляд їх стає нерухомим, зіниці розширюються; вони можуть несподівано кинутися на якийсь уявний предмет.
– Ці факти, – говорить доктор Жуве, – доводять, що існує функція сновидіння, яка має надзвичайно велике значення для життя, очевидно, таке ж, як дихальна або рухова функція. Різниця між ними полягає в тому, що ми ще не знаємо, для чого «служать» сновидіння, в той час, як нам добре відомо, навіщо людині потрібний подих.
В іншій кімнаті лабораторії доктора Жуве знаходиться близько двох дюжин кішок. Одні нормальні, інші були піддані операції: у них пошкоджені або видалені ті чи інші ділянки головного мозку. На голові у них, подібно ріжками, стирчать два електроди, завдяки яким можна одночасно отримувати електроенцефалограми і безпосередньо збуджувати нервові вузли.
Доктор Жуве видаляв різні ділянки нервової системи кішок з тим, щоб з’ясувати, яка з них «відає» сновидіннями. Виявилося, що цей центр знаходиться в нижній частині головного мозку, яку анатоми називають ретикулярною формацією. Після ампутації його тварина як і раніше може спати, але, цілком ймовірно, не здатна бачити сни.
І навпаки, стимуляція його мікроелектродами викликає сновидіння. Однак слід зазначити, що викликати сновидіння поспіль не можна: після кожної фази потрібно робити перерву в 10-15 хвилин, тільки тоді чергова електростимуляція буде ефективною. Це наводить на думку про те, що тут відіграє роль нейрогуморальний механізм: необхідно мати певний коефіцієнт накопичення якоїсь поки ще невідомої нам речовини, для того, щоб ретикулярний центр міг діяти.
Чотири фази сну, що починаються процесом засипання і закінчуються глибоким сном, вимагають обов’язкової участі кори головного мозку. У котів, позбавлених кори головного мозку, хвилі сну не спостерігаються. Для них характерні лише швидкі рухи очей і різкі смуги фази сновидінь. Що ж стосується сну, то він, очевидно, пов’язаний з корою великих півкуль, яка виконує функцію гальмування.
Якщо Клейтман розглядав сновидіння як кількісну зміну глибини сну, то доктор Жуве виявив якісну різницю між нервовими центрами сну і центрами сновидінь.
«Повільна стадія» сну являє собою явище гальмування, що вимагає участі кори головного мозку. М’язи при цьому ледь напружені. «Швидка» фаза сновидінь залежить від активної діяльності нейронів, розташованих в ретикулярній формації. Відправлені ними до кори головного мозку сигнали викликають новий вибух діяльності кори великих півкуль, що супроводжується «м’язовим сном». Можна сказати, що мозок в цьому випадку працює «під ковпаком», він ізольований від зовнішніх впливів.
Сплячого набагато важче розбудити в момент сновидіння, ніж під час інших фаз сну. Йдеться, таким чином, одночасно про більш «глибокий» сон (з погляду ізоляції від зовнішнього світу) та понад «легкий» (по відношенню до мозкової діяльності). Саме тому доктор Жуве воліє говорити про «якісну реорганізацію мозкової діяльності» під впливом поки ще маловивчених нейрогуморальних механізмів. «Для нейрофізіолога, – пише доктор Жуве, – ворота в область сновидінь ледь відчинені, ключ до них поки ще не знайдений. І якщо деякі моменти цієї області починають потроху прояснюватися, то функції сновидіння досі нам невідомі.
Однак образи сновидінь є складовою частиною нашого організму, взятого в цілому, так як вони, так само, як і регулюючі вегетативні та гомеостатичні центри, знаходяться в прямій залежності від діяльності групи клітин, розташованих всередині ретикулярної формації».
Автор: М. Пчелінцева.