В настоящее время, однако, большую роль в консолидации памяти отводят глубокому сну – во всяком случае, в консолидации эксплицитной памяти. Собственно говоря, люди видят сны и в этой фазе сна, но есть и более интересные наблюдения. К настоящему времени во многих исследованиях было показано, что сновидения не особенно важны для формирования декларативной памяти, так как консолидация происходит даже во время кратковременных эпизодов сна, в котором отсутствует фаза сновидений. Также и в сигналах, которые посылает нам головной мозг, есть некоторые особенности. Так, на фоне очень медленных волн, характерных для глубокого сна, то и дело появляются короткие всплески более частой активности, по форме напоминающие «веретена», которые так и называют сонными. Эти сонные веретена возникают в таламусе и коре большого мозга.
В расположенном в глубине мозга гиппокампе, напротив, имеют место быстрые осцилляторные колебания – это еще более быстрые волны, длительность которых составляет около 100 миллисекунд. Насчет этого тоже довольно давно известно, что эти колебания имеют отношение к консолидации памяти, так как такая консолидация тормозится при подавлении этой активности гиппокампа. Между тем удалось также показать, что эти колебания электрических полей связаны с повторными активациями гиппокампа. Каким образом связаны между собой все эти феномены, пока не вполне ясно. Согласно одной из общепринятых теорий, колебания электрической активности гиппокампа являются сигналами, направляемыми в кору большого мозга, где и происходит их консолидация. Эти сигналы влияют на медленные колебания, происходящие в коре, и ведут к повторению поступающей информации, то есть к разрядам расположенных там нервных клеток. На фоне этих повторных разрядов происходит разрастание синапсов между нервными клетками, что и приводит к отложению информации в долговременной памяти. Веретена же являются сигналами, синхронизирующими активацию коры мозга с быстрыми осцилляциями гиппокампа. При этом осцилляции подвергаются модуляции со стороны медленных колебаний коры.
Все это звучит довольно сложно, и так оно и есть на самом деле. Когда исследователи лучше разберутся в том, что происходит в мозге во время сна и сновидений, то и объяснения станут намного проще. Прибегнув к довольно грубому сравнению, можно сказать, что из временного хранилища новых сведений, полученных в течение дня (гиппокампа), снятые с полки свежие воспоминания передаются курьеру, который относит их в конечное хранилище (кору большого мозга), где информация упорядоченно раскладывается по полочкам, для чего надо приготовить соответствующее место. На фоне доставки в течение короткого времени наблюдается всплеск активности, во время которой происходит оценка, сортировка и раскладывание информации. В эти моменты кора нечувствительна к внешним раздражителям, и эта восприимчивость восстанавливается лишь после угасания активности.
Смысл всех этих обменов сигналами, согласно сегодняшним представлениям, состоит в том, чтобы сохранять осмысленные воспоминания, то есть укреплять нужные для этого синапсы и отбрасывать ненужную информацию. Это последнее тоже является очень важным этапом консолидации памяти, ибо активировать и выращивать все без исключения синапсы – задача непосильная и дорогостоящая даже для такого могучего инструмента, как головной мозг. То, что энергия стоит очень дорого, каждый из нас знает по счетам, которые присылают нам электрические компании. Кроме того, мозг не резиновый, и емкость его ограниченна. Поэтому обращаться с синапсами надо по возможности очень экономно. Согласно теории синаптического гомеостаза, сон, помимо всего прочего, выполняет функцию уменьшения числа и активности синапсов. В дневное время мы непрерывно чему-то учимся. Вследствие этого возникают новые связи. Некоторые из них крепче других, потому что постоянно возобновляются или лучше и удачнее встраиваются в сеть. Другие связи слабы, потому что возникают случайно или не имеют большого значения. Согласно предложенной модели, во сне происходит недифференцированное ослабление новых синапсов. Слабейшие перестают функционировать, а сильнейшие «выживают».
То, что так происходит отнюдь не всегда, доказывается упомянутыми выше наблюдениями обмена информацией между различными областями мозга. Информация, которая по замкнутым сетям передается из гиппокампа в кору большого мозга, во сне скорее усиливается. Следующее предположение заключается в том, что эта передача осуществляется в стадию глубокого сна по большей части в первой половине ночи. В это время опустошается гиппокамп, и утром мы просыпаемся свежими, отдохнувшими и готовыми снова принимать новую дневную информацию. Гиппокамп в этой ситуации напоминает подростка в доме: грязное белье в корзине, посуда на кухне вымыта, учебники и тетрадки разложены по полкам и ящикам письменного стола. Такой подросток утром может доложить родителям: «Чего еще вы от меня хотите? Моя комната чисто убрана!»
Возможно, такая уборка происходит во время сновидений, которые люди, как правило, видят во второй половине ночи, в последние часы перед пробуждением. Кроме того, фаза сновидений важна для формирования других видов памяти, а именно для консолидации процедурной памяти, и в тех случаях, когда в этом большую роль играют эмоции. И то и другое является, по существу, процессами обучения, в которых гиппокампу отводится довольно скромная роль. Мало того, во сне, помимо того что происходят когнитивные процессы, имеют место сильные колебания уровней гормонов и других биологически активных веществ. Уровень этих гормонов и активных соединений, а также их циклические изменения тоже очень важны для мозга. Недавно влюбившийся человек порой под влиянием сильного возбуждения чувств не спит ночами, а наутро не может ничего делать, воображая, что у него все валится из рук под влиянием гормонов любви, хотя на самом деле это всего лишь следствие недосыпания.
Хороший сон укрепляет память
Что мы можем делать во сне для того, чтобы укрепить память? Можно, например, заучивать иностранные слова во второй половине дня, поставив рядом с собой флакон с ароматической смесью, а затем взять этот флакон с собой в спальню, но это производит довольно слабый эффект. Он есть, но не стоит сильно на него рассчитывать. Возможно, стоит изобрести аппараты, способные связывать заучиваемые слова с определенными шумами, а затем с помощью этих аппаратов усилить способность к обучению во сне. Пока были созданы лишь опытные образцы, и существует опасность того, что такие шумы будут просто мешать людям спать. Это было бы весьма негативным последствием, ибо в нарушении сна не может быть ничего хорошего. То же самое относится и к алкоголю. Прием алкоголя на ночь нарушает сон и тормозит консолидацию памяти. Чаще всего соотношения фаз сна меняются под влиянием недосыпания, а надо учесть, что все фазы играют свои индивидуальные роли в процессах обучения. Некоторые снотворные средства усиливают выраженность определенных фаз сна, но нарушают другие его фазы и отрицательно влияют на протекание нормальных физиологических процессов сна в головном мозге. Самый лучший совет очень прост: сон должен быть крепким и достаточно продолжительным.
Пока неясно, какая глубина и продолжительность сна оптимальна для каждого отдельного человека. Нормальная длительность ночного сна у взрослых людей колеблется от пяти до девяти часов. Большое значение имеет и время суток. Существуют разные «хронотипы»: некоторые люди являются ранними пташками («жаворонками»). Такие люди охотно ложатся спать в девять вечера и просыпаются в пять утра. Другие, «совы», любят отходить ко сну около часа ночи и просыпаются в девять утра. Если «сова» ложится в девять вечера и спит привычные восемь часов, то положительная эффективность ее сна снижается. Проведите над собой несложное наблюдение: в какое время вы ложитесь спать, находясь в отпуске и имея возможность свободно решать, когда именно вам стоит лечь спать? Это очень хороший показатель. Если в выходные дни вам требуется дополнительный сон, чтобы хорошо себя чувствовать, то это означает, что вы не высыпаетесь в течение рабочей недели.
