Немного науки. История изучения сна
Вопреки извечному человеческому очарованию снами, они, до второй половины XX века, не рассматривались в качестве предмета исследований. Одной из причин этого было то, что «снам» пришлось ждать возникновения экспериментальной психологии в девятнадцатом веке и развития ее в двадцатом. Другой причиной оказался технический фактор: вплоть до недавнего времени инструментарий для исследова¬ния снов просто не был разработан. Сложные и чувствительные электронные приборы, компьютеры, используемые в современных исследованиях сна и сновидений, занимаются измерением, проверкой и записью тончайших нюансов сна и биологической активности. До их изобретения у ученых не было возможности отслеживать изменения биоэлектрического потенциала, происходящие в мозгу спящего, сопровождающие (и, может быть, порождающие) события, переживаемые человеком во сне. Некоторая историческая информация может помочь пытливому читателю в понимании того, каким же образом свершилась эта техническая революция.
Начало эпохи электричества восходит, как мы помним из курса средней школы, к одному из самых зна¬менитых за всю историю науки экспериментов, проведенному в XVIII веке итальянским физиологом Луиджи Гальвани, – эксперименту, в ходе которого было открыто «животное электричество». Гальвани был крайне удивлен, что когда он прикасался к отсеченной лягушечьей лапке двумя кусочками различных металлов, то та начинала дергаться, как живая. Кроме того, когда Гальвани, подсоединив к ней про¬вода, сделал примитивное устройство для определение электропотенциала, он обнаружил, что и в самом деле «вырабатывается» электричество. На этом Гальвани и построил свою теорию о том, что нервы ноги служат источником электричества, а затем обобщил предположение, заключив, что все ткани организма продуцируют «животное электричество» как результат процессов жизнедеятельности живых существ.
Через некоторое время после этого открытия другой итальянец, физик Алессандро Вольта, доказал ошибочность теории Гальвани в отношении источника электричества, приводившего в движение лапку ля¬гушки. Вольта показал, что электрический потенциал (названный в честь ученого voltage) происходил из сочетания медной и стальной проволоки, контактировавшей с влажной тканью. Другими словами – из примитивной батарейки, достаточно мощной для того, чтобы стимулировать рефлекторную мышеч-ную активность. Позже Гальвани все же доказал, что, как и было открыто, активность мышечных и нервных клеток приводит к микроскопическим изменениям электрического заряда – к «биологиче¬скому электричеству».
К середине XIX века научное понимание электричества достигло уже достаточного уровня, чтобы стало возможным качественное измерение электрической активности нейронов на любом участке нервной системы. Когда одно окончание периферического нерва подвергалось активной стимуляции, на другое его окончание постоянно передавался электрический импульс. Ричард Кейтон из Ливерпульского уни¬верситета заключил, что это и есть способ передачи импульсов по периферической нервной системе (к которой принадлежат органы чувств и двигательные нервы, расположенные вне центральной нервной системы), а также, возможно, и в центральной нервной системе (головном и спинном мозге). Таким об¬разом, если в результате измерения электропотенциала мозга отмечаются какие-либо изменения, то они должны быть следствием сенсорной стимуляции мозга.
В то же время мозг рассматривался всего лишь как нейронная сеть – орган, всецело зависящий от внешних стимулов, и сам по себе ничего не делающий; иначе говоря, не способный давать что-либо, кроме ответов на заданные вопросы. В 1875 году Кейтон попытался измерить предполагаемую реакцию мозга на сенсорную стимуляцию. Подвергнув собаку анестезии, он вскрыл ей черепную коробку и обна¬ружил поверхность полушарий ее мозга. Когда Кейтон подсоединил электроды к коре головного мозга собаки, у нее случился шок, и это не был электрошок. Собака была под анестезией, следовательно, воз¬можности получать какую-либо сенсорную информацию у нее не было, и Кейтон не ожидал никаких физиологических изменений в ее мозговой активности. Но, вопреки ожидаемой стабильности потен¬циала, в мозгу собаки происходили непрерывные изменения, быстрые колебания напряжения. Произо¬шедшее послужило явным доказательством того, что мозг не является только лишь аппаратом реагирования на стимулы: нейтральным его состоянием оказался не полный покой, а активность. По крайней мере, это можно было утверждать о мозге «друга человека».
Чтобы сделать записи мозговой активности добровольцев из человеческого племени, пришлось ждать изобретения альтернативной экспериментальной техники, поскольку иначе потребовалось бы вскрывать слишком много черепных коробок. Дело в том, что биоэлектрический потенциал мозга очень слаб – порядка милливольта и меньше (милливольт – одна тысячная вольта; для сравнения: напряжение в обычной пальчиковой батарейке равняется полуторам тысячам милливольт). Очевидно, электропотенциал мозга достаточно слаб даже при измерении его непосредственно на поверхности мозга, и во много раз слабее, если ему приходится преодолевать сопротивление оболочек, особенно костной. Даже самые чув¬ствительные приборы, применявшиеся в XIX веке, были недостаточны, чтобы воспринимать и записы¬вать сигналы, амплитуда которых не превышала нескольких микровольт (миллионные доли вольта). Изобретение электронной лампы-усилителя в начале XX века обеспечило возможность ведения измере¬ний с необходимой точностью, а также обусловило появление высококачественной звукозаписи, телеви¬дения и компьютеров, на одном из которых и пишется этот Сонник.
Этим не преминул воспользоваться Ханс Бергер, немецкий нейропсихиатр, получивший возможность при помощи новых приборов записывать электрическую активность человеческого мозга, не нарушая целостности черепов добровольцев. Каково же было его удивление, когда результаты оказались не ме¬нее сенсационными, чем открытие, сделанное Кейтоном за 50 лет до него. В опытах с человеком Бергер ожидал получить такие же беспорядочные колебания напряжения, как и при проведении опытов с жи¬вотными. Но колебания напряжения у человека оказались неожиданно ритмичными.
Бергер назвал записи мозговых волн электроэнцефалограммой (ЭЭГ) и отметил, что, как только субъект был в состоянии лечь, закрыть глаза и расслабиться, колебания его мозговых волн становились регулярными, с перио¬дичностью повторения примерно 10 раз в секунду. Это и был знаменитый «альфа-ритм» (названный так его первооткрывателем), свидетельствующий о состоянии расслабления (равно как и о погружении в медитацию). Бергер обнаружил, что частота (количество пиков в секунду) колеблется между 8-ю и 12-ю, и альфа-ритм исчезает, как только из внешнего мира поступает неожиданный стимул (например, звук щелчка пальцами). Наконец-то у науки появилось окно, открытие которого обещало пролить свет на природу сознания.
Занятно, что наблюдения, сделанные Бергером, поначалу были восприняты в научных кругах с изрядной долей скепсиса. Большинство электрофизиологов сочли обнаруженный Бергером альфа-ритм результа¬том определенного рода ошибки в измерениях, а не следствием естественной активности мозга. Эксперты двояко обосновывали свои сомнения: во-первых, они были уверены, что единственный тип электрической активности мозга – это пиковые всплески потенциала, связанные с работой мозговых клеток; во-вторых, в альфа-ритме, о существовании которого заявил Бергер, наблюдалась регулярность такой степени, которую в живой природе встретить никто не ожидал; так что полученный результат проще было приписать сбоям в работе аппаратуры. Лишь после повторения этого опыта исследователями из Кембриджского университета, основополагающее открытие Бергера было наконец принято, и тем самым положено начало энцефалографии как науки. Среди исследований связи между состоянием созна¬ния и состоянием мозга (в которых Бергер также был пионером) была и первая электроэнцефалограмма спящего человека.
Исследования изменений ЭЭГ в процессе сна, впервые выявленных Бергером, были продолжены в 30-е годы в Гарвардском университете. На основе записей ЭЭГ бодрствования и сна пяти уровней там пришли к заключению, что сновидения имеют место во время более поверхностного сна. В подобной же серии исследований в Чикагском университете изучалась разница между изменениями умственной ак¬тивности у бодрствующего и у спящего субъекта. Был сделан вывод, что в фазе глубокого сна сны снятся очень редко. Эти исследования позволили предположить, что изучение сновидения могло бы стать более объективным и научным, если бы существовали какие-то способы удостовериться, видит данный человек сны, или нет – и если видит, то когда. Но прежде чем ученые реализовали эту возможность, прошло несколько десятилетий.
В конце 40-х было обнаружено, что стимуляция нервной структуры ствола мозга (основания мозга), называемой ретикулярной формацией, ведет к активизации коры больших полушарий. Стимуляция рети¬кулярной формации у спящей кошки, к примеру, приводила к пробуждению, а разрушение приводило, наоборот, к состоянию перманентной комы. А коль скоро главным источником активизации ретикуляр¬ной формации являются сенсорные сигналы, была предложена теория, согласно которой сон может по¬рождать процессы торможения в ретикулярной системе. Так что погружение в сон может зависеть от снижения ретикулярной активности вследствие уменьшения количества поступающих сенсорных сигналов.
Отношение к засыпанию как к пассивному процессу, по всей видимости, заслуживало внимания. И в самом деле: разве в темной, тихой комнате заснуть не проще, чем в шумной и ярко освещенной?! Но теория засыпания как всего лишь пассивного следствия снижения количества информации, воспринимаемой органами чувств, имела явные недостатки. В конце концов, как бы тиха и темна ни была комната, если вы не хотите спать, вы не уснете. С другой стороны, если вы не выспались и очень устали, вы будете в состоянии уснуть где угодно, даже стоя на рок-концерте! Таким образом, совершенно очевидно, что засыпание не могло быть объяснено только этой теорией. Поэтому обнаружение через некоторое время в основании мозга, лобных долях и других его частях активных гипногенных центров, электро- или нейрохимическая стимуляция которых вела к засыпанию, не стало неожиданностью.
К концу 40-х годов это было существенным достижением в научном изучении биологии сна. Сон рассматривался как конец континуума бодрствования. В другом конце этого континуума было состояние полного бодрствования, поделенное на промежуточные стадии: от расслабления, через состояние внимания и до состояния полной умственной подвижности, достигающей крайней степени в маниакальных состояниях или в панике. В каком месте этой шкалы вы находитесь, зависит от состояния вашей ретикулярной формации. При таком подходе сон становится банальностью, и степень погружения в него определялась по шкале бодрствования. Сновидения, отмечавшиеся чаще всего во время неглубокого сна, выглядели как занятные отклонения в сторону состояния частичного бодрствования при частичном функционировании аппарата мышления.
Наука шла дальше и в результате важных открытий 50-х годов, эти взгляды были пересмотрены.
В 1952 году студент Чикагского университета Юджин Асерински, работая под руководством Натаниэля Клейтмана, изучая картину сна у младенцев, сделал важное наблюдение. Он заметил, что периоды движения глаз и других проявлений активности, регулярно перемежаются периодами относительно спокойного сна. Эти повторяющиеся периоды быстрых движений глаз (БДГ) легко наблюдать при помощи электродов, прикрепленных у глаз наблюдаемого. Получившуюся запись назвали электроокулограммой (ЭОГ). Одновременное снятие записей ЭЭГ и ЭОГ показало, что периоды БДГ соответствуют поверхностному сну. Больше того, когда субъекты (в данном случае – взрослые) бывали разбужены после БДГ-периодов, они обычно сообщали об очень ярких снах; после же пробуждения от других фаз сна они рас¬сказывали, что видели сны только в одном случае из пяти (другие фазы называются не-БДГ-сон, или НБДГ).
Наконец-то у науки появился ключ к снам или, по крайней мере, к разрешению таких загадок, как частота и длительность сновидений, а также вопроса о том, бывают ли люди, невидящие снов, или они их просто не помнят.
Среди тех, кто работал в лабораториях Клейтмана, был медик-второкурсник Уильям К. Демент, защитивший по окончании медицинского колледжа докторскую диссертацию по физиологии под руково¬дством Клейтмана. Демент для своей диссертации провел обширную серию экспериментов, направленных на дальнейшее прояснение того, какое отношение имеет БДГ-сон к сновидениям (БДГ-сон – термин, предложенный Дементом). Новые исследования Демента обнаружили множество основных характеристик БДГ-снов. Среди прочего было открытие связи между продолжительностью БДГ-сна перед пробуждением и длиной последующего отчета о сновидении: чем больше времени проведено в БДГ-сне, тем длиннее сновидение. Это дало первое (хотя и косвенное) доказательство существования соответствия между физическим временем и временем сновидения. Демент также предположил, что существует соответствие между движениями глаз и изменением направления взгляда во сне. Предположение, что БДГ являются следствием движений глаз спящего в его сновидении, вызвало в дальнейшем значительные дискуссии. Надо отметить, что следствием основополагающих работ Асерински, Демента и Клейтмана в последующие 30 лет стали тысячи исследований сна и сновидений.
Почему после открытия БДГ-сна тема исследования сновидений стала престижной и широко распространенной? Ответ на этот вопрос был дан в статье Джоан Стойва и Джо Камия, опубликованной под названием «Электрофизиологические исследования сна, или прототип новой стратегии в изучении сознания». Исследования сна, о которых упоминается в названии, состоят в установлении связи между электрофизиологическими измерениями и субъективными отчетами. По мнению Стойва и Камия, это пример согласованных действий, при которых совпадение объективных измерений и субъективных отчетов обеспечивает некоторую степень достоверности гипотетического (невозможного для проверки извне) психического состояния. Так как субъективный отчет – самое доступное описание психических процессов человека, ученым хотелось извлечь из него максимум пользы. Однако на их пути возникла проблема. Гераклит назвал чувства плохими свидетелями, а интроспективные чувства представляются наиболее ненадежными из этих «плохих свидетелей». В силу того, что все сообщения о направлении взгляда в сновидении являются интроспективными свидетельствами, нам нужно каким-то образом удостовериться в их истинности. Сопутствующие физиологические измерения могли бы иногда предоставлять необходимые доказательства истинности субъективных отчетов.
В 1957 году Демент и Клейтман предложили к рассмотрению совокупность критериев классификации фаз сна, принятую впоследствии в качестве базовой. Но по причине разночтений по поводу применимости некоторых критериев, между различными группами исследователей возникли разногласия, связанные с точностью определения фаз сна. Это означало, что результаты опытов, проводимых в одной лаборатории, не всегда соответствовали результатам опытов в других лабораториях. Чтобы избавиться от возникавших в связи с этим серьезных помех, Информационный центр исследова¬ний мозга UCLA финансировал проект по разработке единого руководства по классификации фаз сна.
Специальная комиссия привела оригинальный набор критериев Демента и Клейтмана к единому, не до¬пускающему разночтений виду и издала материалы под названием «Руководство но стандартизации терминологии, приемов исследования и классификации фаз сна человека». Благодаря умелой организации удалось достичь согласованности в работе разных лабораторий.
В соответствии с «Руководством…» для стандартной классификации фаз сна требовалась одновременная запись 3-х параметров: мозговых волн (ЭЭГ), движений глаз (ЭОГ) и мышечного тонуса. Каждый из них обычно регистрировался прибором, напоминающим «детектор лжи». Прибор вычерчивал кривую данных несколькими самописцами на движущейся бумажной ленте. За одну ночь, проводимую одним ис-пытуемым в лаборатории сна, тратились километры бумаги! А в результате получалось краткое резюме того, что эта запись могла сказать опытному взгляду исследователя сновидений, того, что вы можете пережить за обычную ночь.
Когда вы, расслабившись, лежите в постели, даже если вы еще бодрствуете, на вашей ЭЭГ будет регистрироваться, скорее всего, альфа-ритм Бергера (практически непрерывный); ваша ЭОГ может показывать подрагивание век и отдельные быстрые движения глаз, и, наконец, ваша ЭМГ (электромускулограмма) покажет наличие мышечного тонуса – в большей или меньшей степени. Если же вам тяжело расслабиться, альфа-ритм зарегистрирован не будет, или будет дискретным. Зато ЭМГ покажет высокую степень мышечного напряжения. Пока вы бодрствуете, ваше состояние называется фаза «W». Может показаться странным, но, вместо того чтобы бодрствовать и в субъективном, и в физиологическом смысле этого слова, люди не так уж редко рассказывают о живейших грезах, переживаемых в состоянии умственной активности фазы «W».
Полежав некоторое время в тихой, затемненной комнате, вы начнете погружаться в дремоту. Ваше субъективное сонное состояние объективно регистрируется благодаря изменению характера ваших мозговых волн: ваш ранее непрерывный альфа-ритм постепенно разбивается на все укорачивающиеся серии альфа-волн и замещается низковольтной ЭЭГ-активностью. Когда альфа-ритмом станет занято меньше половины каждой серии, будет отмечено начало сна как такового. Это классифицируется как 1-я фаза сна. В этот момент ЭОГ зафиксирует медленные движения глаз (МДГ), мышечный тонус будет на более низком или на том же уровне.
Проснувшись в этот период, вы сможете рассказать о «гипнагогической» (ведущей ко сну) череде образов, которые могут быть крайне живыми и причудливыми, как, например, вот в этом случае: «Я рассматривал внутреннюю поверхность плевральной полости. Там, как в комнате, жили маленькие человечки, волосатые, как обезьянки. Стены полости были скользкими, сделанными изо льда. Посередине стояла скамеечка, на которой тоже сидели человечки. Некоторые перебрасывались сырными шариками возле внутренней стенки».
Кроме явно бессмысленных аберраций, как в предыдущем примере, череда образов фазы 1 (гипнагогической) может носить уникальные архетипические черты. В качестве иллюстрации к этому утверждению можно рассмотреть опыт другого субъекта. «Я увидела мощный мужской торс, – рассказывает участница эксперимента, – поднимающийся из синей морской пучины. Откуда-то мне было известно, что это бог. Вместо головы у него на плечах был широкий золотой диск с гравировкой в очень древнем стиле. Он продолжал подниматься из моря. По лучам света, выбивавшимся из-за его спины, я поняла, что садится солнце. Люди в темных одеждах погружались в его лицо – золотой диск. Я знала, что они мертвы, и мне почему-то казалось, что, таким образом, они искупают свои грехи. Этот образ оказался очень значимым для меня, хотя до сих нор не знаю, почему».
Фаза 1 – это состояние неглубокого сна, большинством субъектов определяемая как «дремота», или погружение в сон. Обычно она длится всего несколько минут перед тем, как изменение показаний ЭЭГ обозначит переход в следующую фазу.
Далее возникает фаза 2. На ЭЭГ это отмечается появлением сравнительно высокоамплитудных медленных волн, называемых «К-комплексами», так же как волны 12—14 гц называются веретена «сна». Ваша ЭОГ будет в основном регистрировать небольшие движения глаз, а ЭМГ – некоторое понижение мышечного тонуса. Сообщения о ментальной активности на этой фазе имеют менее причудливую и более рациональную направленность, чем для фазы 1. Как бы то ни было, но после пробуждения из фазы 2, особенно позже, ночью, вы можете вспомнить длительные и яркие сны, особенно если вы спите неглубоко.
Высокоамплитудные медленные волны называются дельта-волнами. Когда по крайней мере 20 процентов периода будет заполнено дельта-волнами (1—2 гц), отмечается начало фазы 3. Эта медленноволновая активность обычно нарастает до тех пор, пока не возобладает в вашей ЭЭГ. Когда дельта-волны займут 50 процентов в периоде на вашей ЭЭГ, фаза 3 перейдет в фазу 4, – глубокий сон. Фазы 3 и 4 обычно объединяются под общим названием «дельта-сон». Во время дельта-сна ЭОГ не регистрирует движений глаз; мышечный тонус бывает обычно низким, хотя может быть и сравнительно высоким (в тех случаях, когда спящий говорит или ходит в своем сновидении). Воспоминания, остающиеся от проявлений мозговой активности дельта-сна, обычно бывают скудными, отрывочными и больше напоминают размышления, чем грезы.
По прошествии примерно полутора часов пофазовое развитие сна поворачивает вспять, и вы проходите по циклу обратно 3-ю, 2-ю и снова 1-ю фазу. Когда вы пересечете границу между 2-й и 1-й фазами, ваша ЭЭГ покажет, что вы в фазе 1; ЭМГ не обнаружит никакой активности, показывая тем самым, что ваш мышечный тонус достиг низшего возможного уровня; ЭОГ зарегистрирует возникновение движений глаз – вначале редких, но постепенно учащающихся. В это время вы, несомненно, видите сон (находи-тесь в состоянии БДГ-сна). Это состояние упоминается также как «парадоксальный сон», восходящая фаза 1 БДГ и, с недавних пор, как «активный сон», в противоположность НБДГ-сну, называемому также спокойным сном. В лабораториях сна 80— 90% разбуженных во время БДГ-сна с легкостью вспоминают живые, яркие и порой предельно насыщенные сновидения.
После того как БДГ-сон, длящийся обычно 5—15 минут, завершится, спящий проходит весь цикл снова, видя яркие сны еще 3—4 раза за ночь, с двумя существенными изменениями. Первое – это уменьшение медленноволновой активности, регистрируемой вашей ЭЭГ (сокращение фаз 3 и 4, или дельта-сна), с каждым новым циклом. Позже ночью, после 2-го или 3-го БДГ-сна, дельта-сон не возобновляется вовсе, только фаза 2 НБДГ-сна и БДГ-сон. Другое изменение в цикле сна состоит в том, что по ходу ночи каждый следующий период БДГ-сна длиннее, чем предыдущий. Если первый БДГ-период длится 5—15 минут, то следующий занимает уже 30—40 минут. В то время как БДГ-периоды удлиняются, интервалы между ними сокращаются – от 90 минут, характерных для начала ночи, до 20— 30 минут поздним утром.
Все эти подробности могут показаться чересчур научныит и представляющими интерес только для специалистов, но, думаю, это не так. Знание того, что БДГ-периоды становятся длиннее и чаще в течение ночи, имеет огромную практическую важность для сновидящих: из 7 часов непрерывного сна 50 процентов ваших снов придется на последние 2 часа. Если вы проспите еще час, то практически весь этот час вы будете видеть сны. Если у вас есть желание культивировать свою жизнь-в-сновидении, спите подольше. Хотя бы по выходным.