Иван Пигарёв – ведущий сотрудник Института проблем передачи информации. Занимается физиологией сна. Его работы известны во всем мире, многие приборы создает сам дома и в лаборатории.
Теория известного ученого произвела сенсацию: по ночам мозг «общается» с внутренними органами и «латает» организм.
Что происходит, когда человек спит?
Долгое время считалось, что мозг, как мышцы в теле, устает и ночью просто расслабляется. Но позже эксперименты показали, что во сне он продолжает активно работать. Следующие предположения: он обрабатывает накопленную за день информацию, решает эмоциональные проблемы.
Но есть еще одна революционная гипотеза – о ней рассказал ученый с мировым именем, научный сотрудник Института проблем передачи информации РАН Иван Пигарёв.
Сон не потеря времени, а лекарство
С кем «общаются» сердце и желудок?
– Мою теорию принимают в медицине, но отвергают те, кто профессионально занимается сном – она ломает все устои. Объясню, как я к ней пришел: изучая вопросы сна, расхожие мнения, я задумался, что многие животные спят столько же, сколько и человек. Крыса, к примеру, даже больше. Но какую информацию обрабатывает во сне ее мозг? А что за нравственные и эмоциональные проблемы решают по ночам, скажем, утки или кроты?
Согласитесь, ответить сложно. И вот что еще ставило в тупик: во внутренних органах есть множество рецепторов, они постоянно собирают информацию – о температуре, кислотности, химических процессах. Куда она идет – загадка . Ведь сигналы от глаз обрабатывают две трети коры головного мозга, а, например, данные от желудка как будто туда и не поступают.
К тому же, сами за себя говорят опыты: когда крыс лишали сна и они умирали, вскрытие показывало, что никаких изменений в мозге грызунов не было, но сильно страдали внутренние органы.
Вот такие раздумья и многолетние эксперименты привели Ивана Пигарева к логичному выводу: во время сна мозг анализирует сообщения от внутренних органов, оценивает физическое состояние тела и занимается самолечением.
– Что же именно происходит?
– Каждую ночь наш организм проводит сканирование всех внутренних органов и первым делом приводит в порядок то, что больше всего нуждается в помощи. Дальше, если вы все еще спите, идет вторая очередь задач, третья.
Опять же имеет значение фаза сна. Основное взаимодействие внутренних органов с корой мозга происходит во время медленного сна. А вот во время быстрого сна, я считаю, мозг занимается собой – ведь он тоже внутренний орган, а не только управляющий центр.
Вообще, еще много загадок и открытий. Моя супруга Марина трудится в Институте высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, она также занимается проблемами сна. Благодаря своим экспериментам на крысах она выявила закономерность: нарушение сна непосредственно перед зачатием и на первой неделе беременности приводит к увеличению смертности потомства.
Разбудят звуки природы
– Получается, чем больше спишь – тем лучше?
– Спать нужно ровно столько, сколько хочется. Сон – это не потеря времени, как долго считалось. Некоторые ученые доходили до абсурда – пытались изобрести таблетки, которые позволили бы не спать.
Сон – важнейшая часть нашей жизни, во время которой мозг занимается сложной деятельностью. Возможно, даже более сложной, чем та, которой он занят во время бодрствования. И если мы хотим быть эффективными, здоровыми, нам нужен хороший полноценный сон. Без помех и неестественных укорачиваний.
– То есть будильники – вред?
– По сути – да, хотя понятно, что нужно делать поправку на современную жизнь. Если будильник необходим, стоит хотя бы постараться уменьшить вред от него: не ставить резких и громких сигналов, лучше использовать естественные звуки природы или вообще вибрацию.
– А как быть с пожилыми людьми? С возрастом начинаешь спать все меньше. Разве организм здоровеет?
– Мозг на протяжении всей жизни получает богатый опыт работы с нашим телом, учится. И постепенно может справляться с управлением разными органами тела все быстрее. Вот и получается, что здоровые люди с возрастом начинают спать меньше. Но, заметьте, если у пожилых возникают заболевания, продолжительность сна увеличивается.
Снотворное не панацея
– Можно ли применять сон в медицинских целях?
– Делались такие попытки. Но оказалось, что искусственное погружение в сон – не то же самое, что естественный процесс. Другими словами, вы засыпаете сами или пьете снотворное – совершенно разные вещи и разные результаты. Таблетка может облегчить засыпание, но она не включит механизмы управления внутренними органами. На данный момент нам известно как минимум пять блоков переключения информационных потоков, которые переводят нас от бодрствования ко сну.
Кстати, бессонница – большая проблема. В Америке ею страдает огромное количество людей, и в России цифры с каждым годом растут. Расстройство сна ведет к различным заболеваниям (та же язва желудка и т. д.), но к нему по-прежнему не относятся серьезно.
– Вы сами следуете своей теории?
– Сплю примерно по восемь часов, встаю без будильника, по четкому режиму. И отлично себя чувствую! Вообще, я уверен, что самый продуктивный возраст для человека – от 70 до 100 лет: опыта и знаний накоплено много, а физиологически ничто не мешает быть в хорошей форме. Так что, надеюсь, главные открытия еще впереди!
Иван Пигарёв: «Сон не потеря времени, а лекарство»
Лекция длинная, но стоит потратить время послушать ее, потому что она открывает тайны борьбы со стрессом. Весьма рекомендую. опубликовано
Сегодня мы продолжим исследовать тему сна. Начало этому разговору было положено в . В нашей беседе он помянул о так называемой висцеральной теории сна. Автором этой теории является Иван Николаевич Пигарёв , специалист в области физиологии зрения и физиологии сна, доктор биологических наук, главный научный сотрудник Лаборатории передачи информации в сенсорных системах Института проблем передачи информации РАН. Мне удалось пообщаться с Иваном Николаевичем.
Предлагаю вашему вниманию запись нашего разговора. Он получился сложным. Но я крайне рекомендую вам собраться с силами и прочитать все интервью. Гарантирую, что после этого в вашей картине мира появятся совершенно новые фрагменты .
Для чего нужен сон
Иван Николаевич, как родилась Ваша теория?
Несколько лет назад в области исследования сна сложилась довольно странная ситуация. С одной стороны, довольно давно отпала самая очевидная и самая простая теория сна, согласно которой сон требуется для того, чтобы дать отдых мозгу. Эта теория существовала ровно до тех пор, пока не научились фиксировать активность нейронов мозга. Как только это стало возможно, сразу выяснилось, что во время сна нейроны в коре головного мозга работают еще активнее, чем в состоянии бодрствования. Теория была отброшена.
Сразу возник вопрос: "Чем тогда эти нейроны во время сна занимаются? " Ведь во время сна у нас прерывается вход всей информации из внешнего мира. Например, сигналы из сетчатки глаза не доходят до участков коры, отвечающих за зрительное восприятие. Есть даже активный блок, который отвечает за блокирование этих сигналов. Такая же система существует на всех сенсорных входах. Это неоспоримый факт, который подтверждают данные приборов. Получается, что кора мозга во время сна должна "молчать". Но, как я уже сказал, этого не происходит. Мы наблюдаем сильную волновую активность и определенную ритмику. Причины возникновения этой активности оказались совершенно не понятны.
С другой стороны, когда хотели выявить назначение сна, то делали очень простые эксперименты – лишали животных сна. Результат у этих экспериментов всегда был одинаковый: после нескольких дней лишения сна животное погибало. Причем погибало оно не в силу "психических расстройств", а из-за несовместимых с жизнью болезней внутренних органов (обычно, язвы желудка, язвы кишечника и прочих висцеральных патологий). Конечно, до начала эксперимента никаких подобных заболеваний у животных не было. Тоже самое наблюдается у людей. Например, с неожиданно возникающей язвой желудка часто сталкиваются студенты, отказывающиеся от нормального сна во время подготовки к экзаменам. Но вернемся к животным. В ходе экспериментов было выявлено, что единственным органом, который никогда не страдает в результате лишения сна, является сам головной мозг.
Вот такую интересную картину мы имели в начале наших исследований.
Мы предложили гипотезу, которая за последние 20 лет полностью подтвердилась. В чем она состоит?
Мы предположили, что мозг (прежде всего, кора мозга) не является узкоспециализированным процессором. Раньше считалось, что, например, зрительная кора создана специально для обработки зрительной информации, и ничем другим заниматься не может. Это ее единственная функция. Если говорить в терминах компьютерной техники, то мозг рассматривался в виде набора специализированных компьютеров, каждый из которых исполняет только одну функцию. Как я уже сказал, мы выдвинули идею о том, что нейроны коры мозга являются гораздо более универсальными и могут обрабатывать совершенно разную информацию. Примерно так же как процессор современного компьютера способен производитель различные вычисления, независящие от конкретной предметной области.
Чем же тогда занята кора мозга во время сна? Согласно висцеральной теории, в этот период мозг занят обработкой не сигналов, поступающих из внешних сенсорных каналов (зрения, обоняния, осязания, слуха), а сигналов, идущих от внутренних органов. Основная задача, которую мозг решает во время сна – это задача поддержания работоспособности организма.
Как работает мозг во время сна
Какие именно задачи могут поступать в мозг от внутренних органов? На взгляд дилетанта, там все так хорошо устроено, что должно работать совершенно автоматически.
В конструкцию нашего тела не заложена возможность получать и осознавать ощущения, идущие непосредственно от внутренних органов. Мы не способны почувствовать непосредственно поверхность желудка, поверхность кишки или какой-то участок почки. У нас нет систем для этого. Обратите внимание, что, скажем, кожа устроена иначе. Если у вас возникает рана на коже, то вы абсолютно точно знаете, где именно случилось повреждение (даже, если не видите его).
Мы просто не способны своим сознанием судить о тех процессах, которые происходят в наших органах и, соответственно, о тех задачах, которые решает кора мозга в этом контексте.
Но мы ведь чувствуем боль в тех или иных органах. Разве нет?
Представим, что некий человек говорит вам, что у него болит живот. Что это означает? На самом деле, он не способен определить конкретный орган, который у него страдает в данный момент. Почему? Совсем не потому, что не знаком с анатомией. Просто точность его ощущений ограничена фразой "болит живот". Он переживает само субъективное чувство боли, а не болезненные ощущения от конкретного внутреннего органа.
Сегодня даже врачи знают, что, как правило, боль мы ощущаем в одном месте, а реальная патология находится совсем в другой области.
Итак, мозг располагает определенными "процессорными мощностями". В период бодрствования эти мощности задействованы преимущественно на обработку сигналов от внешних сенсорных каналов, а во время сна они переключаются на обработку данных от внутренних органов. Все так?
Да. Во всех наших внутренних органах и тканях тела есть так называемые интерорецепторы (хеморецепторы, терморецепторы, барорецепторы и т.д.), способные перерабатывать поступающие на них сигналы и передавать их в мозг. Например, на стенках желудочно-кишечного тракта расположено огромное количество интерорецепторов, пересылающих в мозг информацию о химическом составе веществ внутри и на поверхности кишечника, температуре, о механических движениях и о многом другом.
Сегодня мы не можем точно описать содержание этой информации. Но мы уже способны замерить ее объем. Исследования показывают, что он соизмерим с потоком данных, идущим от глаз. И это только поток данных от желудочно-кишечного тракта!
Насколько я помню, раньше считалось, что обработкой всей этой информации занимается автономная нервная система (АНС).
Это справедливо, но только для состояния бодрствования. АНС организована (в большей своей части) сегментарно. Каждый ее фрагмент получает информацию от конкретного органа или его части. И размеры АНС не соответствуют тому огромному потоку информации, который поступает от интерорецепторов, расположенных во всех органах тела, включая, в частности, и сам мозг. Соответственно, АНС не является и не может являться координирующей системой, способной обеспечивать работоспособность организма в целом. Такую задачу могут решить совместно кора мозга и ряд подкорковых образований. Например, гиппокамп, миндалина, гипоталамус и ряд других структур.
Чем тогда является сонливость?
Сонливость и усталость – это сигналы о том, что у нас в теле (а точнее, во внутренних органах) накопилось какое-то количество "нерешенных проблем" и для их обработки требуется подключение мощностей "центрального процессора". Иначе говоря, нам необходимо перейти в режим сна и дать возможность мозгу разобраться с накопившимися запросами.
Если этого своевременно не сделать, то могут начать возникать те самые патологии, о которых я рассказывал в самом начале нашей беседы. Помните о бедных зверюшках, погибших от болезней внутренних органов? Вот вам объяснение причины их болезней.
Любопытно, что если животное получает какое-то странное патологическое раздражение (например, легкий удар током по поверхности желудка), то оно сразу засыпает. Почему? Чтобы мозг начинал разбираться с причиной, вызвавшей непонятные сообщения, которые пошли по висцеральным нервам в мозг в ответ на нанесенное воздействие.
Теперь понятно, почему, когда человек болеет, ему рекомендуют больше спать. Так мы даем мозгу больше времени для восстановления нарушенных функций организма?
Да. Наши эксперименты это полностью подтверждают. Если хочешь быть здоровым, надо правильно спать. Тогда есть шанс прожить хотя бы до 120-150 лет.
Об акупунктуре
Мой Учитель говорил, что согласно даосской картине мира наши эмоции и даже многие наши действия определяются состоянием внутренних органов. Например, что усилие "хочу" идет от почек, а усилие "надо" — от печени. Ваша теория позволяет понять, каким образом подобные закономерности могут объясняться.
Да, на Востоке было получено много интересных наблюдений по поводу функционирования организма. Часть этих эмпирических находок сейчас подтверждается. Например, висцеральная теория позволяет сделать предположение о механизмах работы акупунктурных точек и рефлексотерапии. Я попробую пояснить.
Когда мы на экспериментах продемонстрировали ответы коры мозга на стимуляцию внутренних органов, возник следующий вопрос: "Каким образом весь объем висцеральной информации приходит в кору? " Анатомия проводящих путей от сенсорных каналов к тому времени была хорошо известна. Были так же исследования, касающиеся блуждающего нерва. Но мы четко понимали, что одного блуждающего нерва для передачи всего массива информации от внутренних органов не достаточно. Этот нерв слишком маленький. Мы начали искать другие объяснения.
Известно, что от различных участков кожи к позвоночнику идут нервные волокна. Дерматологами давно составлена подробная схема, показывающая соответствие различных участков поверхности тела и корешков спинного мозга. Позже выяснилось, что через эти же самые корешки к спинному мозгу приходят нервные волокна от внутренних органов. Более того, все эти волокна оканчиваются на одних и тех же нейронах спинного мозга. Они там смешиваются и далее передают информацию в головной мозг. Получается, что один и тот же нейрон может быть возбужден как сигналами, идущими от поверхности тела, так и сигналами, поступающими от внутренних органов. Только, согласно висцеральной теории, это никогда не происходит одновременно. Состояние сна выступает в качестве переключателя. Мы об этом уже говорили.
Теперь вернемся к акупунктуре. Если у человека есть патология в каких-то внутренних органах, то организм делает все для ускорения передачи информации от них в спинной и головной мозг. Он снижает пороги чувствительности соответствующих нейронов, чтобы улучшить проведение сигналов. Как еще можно побудить организм снизить эти пороги? Мы знаем, что на те же самые нейроны приходят сигналы от кожи. Значит, если начать раздражать соответствующие участки кожи, то мы получим нужную нам реакцию нейронов. Именно этим и занимается акупунктура.
Кстати, помните я рассказывал о том, что при любом странном патологическом воздействии животное засыпает? Ровно такой же эффект наблюдается у человека при введении игл во время сеанса рефлексотерапии. Человек начинает дремать или проваливается в сон. Теперь вы сами можете объяснить, с чем это связано. Мозг начинает разбираться с проблемой (для этого ему нужен режим сна) и, в первую очередь, запрашивать информацию от тех органов, которые соотносятся с "уколотыми" иглами участками кожи.
О сознании, подсознании и памяти
Сказанное Вами вполне объясняет еще один момент, характерный для восточных практик самосовершенствования. Известно, что они очень многое делают через медитацию, т.е. через состояние достаточно близкое ко сну. Получается, что медитация может использоваться для целенаправленной настройки работы внутренних органов?
Да. Хотя я очень сомневаюсь, что можно начать активно вмешиваться в деятельность органов. Но открыть возможность для проведения сигналов от органов в головной мозг, а также предоставить мозгу дополнительное время для "наведения порядка" с помощью медитации, вероятно, вполне возможно.
Здесь надо пояснить, что я понимаю под "наведением порядка". Речь об устранении любых расхождений между генетически заданными параметрами функционирования организма и его фактическим состоянием.
Давайте немного поговорим о сознании. Что это такое? Где находится сознание?
Из висцеральной теории следует, что сознание определенно не связано с корой головного мозга. Ведь сознание активно в бодрствовании и отключается во сне. А нейроны коры одинаково активны как в бодрствовании, так и во сне. А вот нейроны в структурах так называемых базальных ганглиев ведут себя именно таким образом. Они получают сигналы от всех участков коры и активированы в бодрствовании, а во сне проведение сигналов из коры в эти структуры блокируется и нейроны замолкают.
Кора же отвечает за работу подсознания. Точнее, за обработку того колоссального массива информации, который мы даже не осознаем.
Но мы можем уверенно утверждать, что сознание "живет" в мозге?
Упомянутого участка мозга для обеспечения работы такой чахлой составляющей человека как сознание вполне достаточно. Подсознательная деятельность дождевого червя с информационной точки зрения гораздо сложнее того, что делает наше с вами сознание.
Но я не могу сказать того же самого про память. Память – это совсем другое…
Поясните, пожалуйста.
Логично было бы предположить, что память должна храниться у нас в теле или хотя бы в мозге. Удивительное возникает, когда начинают исследовать мозг с этой точки зрения.
Свойства памяти обнаруживаются буквально в каждой его клетке. Но это выглядит скорее как та память, которая находится во всех наших информационных устройствах – принтерах, сканерах и т.п. C другой стороны, какого-то аналога основного накопителя информации типа жесткого диска или блоков твердотельной памяти, отвечающих за хранение основного массива жизненной и информации, до сих пор не обнаружено.
Предполагают, что память может быть рассредоточена по всей коре или даже по всему объему мозга. Есть соображения в пользу того, что память может записываться на тех же молекулах ДНК, которые несут в себе генетическую информацию. Но тут остается открытым вопрос о быстрых механизмах извлечения этой информации… Так что пока ответа на вопрос где же хранится память, нет.
Часто случалось, что подсказки физиологам давали успехи в развитии технических систем, и, в первую очередь, успехи в области информационных технологий. Если бы я занимался исследованиями памяти, то обратил бы сейчас внимание на облачные хранилища данных. Уж если люди додумались до того, что нерационально таскать с собой большие хранилища информации, а лучше организовать легкий доступ к этим хранилищам с любого места, то неужели конструктор человека не понял преимущества такой системы?
Вы считаете, что память хранится вне человека?
Да, я сейчас вполне допускаю такое. Но где именно и как именно она хранится, я, естественно, не знаю. Видимо, нам надо ждать открытия новой материальной субстанции, которая позволяла бы хранить подобную информацию и обеспечивать организмам быструю связь с этим хранилищем. Думаю, что вскоре физики такую субстанцию или такое поле обнаружат. Сейчас в исследовании мироздания открывается много удивительных вещей.
О полифазном сне и сновидениях
Что Вы думаете по поводу практик полифазного сна? Для читателей напомню, что полифазным (или многофазным) называется такой режим сна, при котором сон разбивается на большое количество периодов, распределенных в течение суток. Человек как бы спит "много раз по чуть-чуть".
Такая практика могла бы быть идеальной. По подобной модели работают многие зверюшки. Понаблюдайте. Они спят дробно, а не одним большим периодом.
Бороться с естественной сонливостью крайне вредно. Ведь сонливость означает, что в организме возникли сбои и требуется "наведение порядка".
Что такое сновидения?
Я думаю, что сновидения – это форма патологии. В норме (т.е. когда вся нейрология работает правильно) их быть не должно. Даже могу предположить, что человек, который никогда не видит снов, проживет на 20-30 лет дольше.
Что для Вас является самым удивительным в феномене сна?
Во сне все удивительно!
Основная задача, которую мозг решает во время сна – это задача поддержания работоспособности организма.
Автором висцеральной теории сна является Иван Николаевич Пигарёв, специалист в области физиологии зрения и физиологии сна, доктор биологических наук, главный научный сотрудник Лаборатории передачи информации в сенсорных системах Института проблем передачи информации РАН.
Предлагаем вашему вниманию запись разговора с Иваном Николаевичем.
Для чего нужен сон
-Иван Николаевич, как родилась Ваша теория?
Несколько лет назад в области исследования сна сложилась довольно странная ситуация. С одной стороны, довольно давно отпала самая очевидная и самая простая теория сна, согласно которой сон требуется для того, чтобы дать отдых мозгу. Эта теория существовала ровно до тех пор, пока не научились фиксировать активность нейронов мозга. Как только это стало возможно, сразу выяснилось, что во время сна нейроны в коре головного мозга работают еще активнее, чем в состоянии бодрствования. Т еория была отброшена.
Сразу возник вопрос: "Чем тогда эти нейроны во время сна занимаются?" Ведь во время сна у нас прерывается вход всей информации из внешнего мира. Например, сигналы из сетчатки глаза не доходят до участков коры, отвечающих за зрительное восприятие. Есть даже активный блок, который отвечает за блокирование этих сигналов. Такая же система существует на всех сенсорных входах. Это неоспоримый факт, который подтверждают данные приборов. Получается, что кора мозга во время сна должна "молчать". Но, как я уже сказал, этого не происходит. Мы наблюдаем сильную волновую активность и определенную ритмику. Причины возникновения этой активности оказались совершенно не понятны.
С другой стороны, когда хотели выявить назначение сна, то делали очень простые эксперименты – лишали животных сна. Результат у этих экспериментов всегда был одинаковый: после нескольких дней лишения сна животное погибало. Причем погибало оно не в силу "психических расстройств", а из-за несовместимых с жизнью болезней внутренних органов (обычно, язвы желудка, язвы кишечника и прочих висцеральных патологий). Конечно, до начала эксперимента никаких подобных заболеваний у животных не было. Тоже самое наблюдается у людей.
Например, с неожиданно возникающей язвой желудка часто сталкиваются студенты, отказывающиеся от нормального сна во время подготовки к экзаменам. Но вернемся к животным. В ходе экспериментов было выявлено, что единственным органом, который никогда не страдает в результате лишения сна, является сам головной мозг.
Вот такую интересную картину мы имели в начале наших исследований.
Мы предложили гипотезу, которая за последние 20 лет полностью подтвердилась. В чем она состоит?
Мы предположили, что мозг (прежде всего, кора мозга) не является узкоспециализированным процессором. Раньше считалось, что, например, зрительная кора создана специально для обработки зрительной информации, и ничем другим заниматься не может. Это ее единственная функция. Если говорить в терминах компьютерной техники, то мозг рассматривался в виде набора специализированных компьютеров, каждый из которых исполняет только одну функцию. Как я уже сказал, мы выдвинули идею о том, что нейроны коры мозга являются гораздо более универсальными и могут обрабатывать совершенно разную информацию. Примерно так же как процессор современного компьютера способен производитель различные вычисления, независящие от конкретной предметной области.
Чем же тогда занята кора мозга во время сна? Согласно висцеральной теории, в этот период мозг занят обработкой не сигналов, поступающих из внешних сенсорных каналов (зрения, обоняния, осязания, слуха), а сигналов, идущих от внутренних органов. Основная задача, которую мозг решает во время сна – это задача поддержания работоспособности организма.
Как работает мозг во время сна
- Какие именно задачи могут поступать в мозг от внутренних органов? На взгляд дилетанта, там все так хорошо устроено, что должно работать совершенно автоматически.
В конструкцию нашего тела не заложена возможность получать и осознавать ощущения, идущие непосредственно от внутренних органов. Мы не способны почувствовать непосредственно поверхность желудка, поверхность кишки или какой-то участок почки. У нас нет систем для этого. Обратите внимание, что, скажем, кожа устроена иначе. Если у вас возникает рана на коже, то вы абсолютно точно знаете, где именно случилось повреждение (даже, если не видите его).
Мы просто не способны своим сознанием судить о тех процессах, которые происходят в наших органах и, соответственно, о тех задачах, которые решает кора мозга в этом контексте.
- Но мы ведь чувствуем боль в тех или иных органах. Разве нет?
Представим, что некий человек говорит вам, что у него болит живот. Что это означает? На самом деле, он не способен определить конкретный орган, который у него страдает в данный момент. Почему? Совсем не потому, что не знаком с анатомией. Просто точность его ощущений ограничена фразой "болит живот". Он переживает само субъективное чувство боли, а не болезненные ощущения от конкретного внутреннего органа.
Сегодня даже врачи знают, что, как правило, боль мы ощущаем в одном месте, а реальная патология находится совсем в другой области.
-Итак, мозг располагает определенными "процессорными мощностями". В период бодрствования эти мощности задействованы преимущественно на обработку сигналов от внешних сенсорных каналов, а во время сна они переключаются на обработку данных от внутренних органов. Все так?
Да. Во всех наших внутренних органах и тканях тела есть так называемые интерорецепторы (хеморецепторы, терморецепторы, барорецепторы и т.д.), способные перерабатывать поступающие на них сигналы и передавать их в мозг. Например, на стенках желудочно-кишечного тракта расположено огромное количество интерорецепторов, пересылающих в мозг информацию о химическом составе веществ внутри и на поверхности кишечника, температуре, о механических движениях и о многом другом.
Сегодня мы не можем точно описать содержание этой информации. Но мы уже способны замерить ее объем. Исследования показывают, что он соизмерим с потоком данных, идущим от глаз. И это только поток данных от желудочно-кишечного тракта!
- Насколько я помню, раньше считалось, что обработкой всей этой информации занимается автономная нервная система (АНС).
Это справедливо, но только для состояния бодрствования. АНС организована (в большей своей части) сегментарно. Каждый ее фрагмент получает информацию от конкретного органа или его части. И размеры АНС не соответствуют тому огромному потоку информации, который поступает от интерорецепторов, расположенных во всех органах тела, включая, в частности, и сам мозг. Соответственно, АНС не является и не может являться координирующей системой, способной обеспечивать работоспособность организма в целом. Такую задачу могут решить совместно кора мозга и ряд подкорковых образований. Например, гиппокамп, миндалина, гипоталамус и ряд других структур.
- Чем тогда является сонливость?
Сонливость и усталость – это сигналы о том, что у нас в теле (а точнее, во внутренних органах) накопилось какое-то количество "нерешенных проблем" и для их обработки требуется подключение мощностей "центрального процессора". Иначе говоря, нам необходимо перейти в режим сна и дать возможность мозгу разобраться с накопившимися запросами.
Если этого своевременно не сделать, то могут начать возникать те самые патологии, о которых я рассказывал в самом начале нашей беседы. Помните о бедных зверюшках, погибших от болезней внутренних органов? Вот вам объяснение причины их болезней.
Любопытно, что если животное получает какое-то странное патологическое раздражение (например, легкий удар током по поверхности желудка), то оно сразу засыпает. Почему? Чтобы мозг начинал разбираться с причиной, вызвавшей непонятные сообщения, которые пошли по висцеральным нервам в мозг в ответ на нанесенное воздействие.
- Теперь понятно, почему, когда человек болеет, ему рекомендуют больше спать. Так мы даем мозгу больше времени для восстановления нарушенных функций организма?
Да. Наши эксперименты это полностью подтверждают. Если хочешь быть здоровым, надо правильно спать. Тогда есть шанс прожить хотя бы до 120-150 лет.
Об акупунктуре
- Мой Учитель говорил, что согласно даосской картине мира наши эмоции и даже многие наши действия определяются состоянием внутренних органов. Например, что усилие "хочу" идет от почек, а усилие "надо" - от печени. Ваша теория позволяет понять, каким образом подобные закономерности могут объясняться.
Да, на Востоке было получено много интересных наблюдений по поводу функционирования организма. Часть этих эмпирических находок сейчас подтверждается. Например, висцеральная теория позволяет сделать предположение о механизмах работы акупунктурных точек и рефлексотерапии. Я попробую пояснить.
Когда мы на экспериментах продемонстрировали ответы коры мозга на стимуляцию внутренних органов, возник следующий вопрос: "Каким образом весь объем висцеральной информации приходит в кору?" Анатомия проводящих путей от сенсорных каналов к тому времени была хорошо известна. Были так же исследования, касающиеся блуждающего нерва. Но мы четко понимали, что одного блуждающего нерва для передачи всего массива информации от внутренних органов не достаточно. Этот нерв слишком маленький. Мы начали искать другие объяснения.
Известно, что от различных участков кожи к позвоночнику идут нервные волокна. Дерматологами давно составлена подробная схема, показывающая соответствие различных участков поверхности тела и корешков спинного мозга. Позже выяснилось, что через эти же самые корешки к спинному мозгу приходят нервные волокна от внутренних органов. Более того, все эти волокна оканчиваются на одних и тех же нейронах спинного мозга. Они там смешиваются и далее передают информацию в головной мозг. Получается, что один и тот же нейрон может быть возбужден как сигналами, идущими от поверхности тела, так и сигналами, поступающими от внутренних органов. Только, согласно висцеральной теории, это никогда не происходит одновременно. Состояние сна выступает в качестве переключателя. Мы об этом уже говорили.
Теперь вернемся к акупунктуре. Если у человека есть патология в каких-то внутренних органах, то организм делает все для ускорения передачи информации от них в спинной и головной мозг. Он снижает пороги чувствительности соответствующих нейронов, чтобы улучшить проведение сигналов. Как еще можно побудить организм снизить эти пороги? Мы знаем, что на те же самые нейроны приходят сигналы от кожи. Значит, если начать раздражать соответствующие участки кожи, то мы получим нужную нам реакцию нейронов. Именно этим и занимается акупунктура.
Кстати, помните я рассказывал о том, что при любом странном патологическом воздействии животное засыпает? Ровно такой же эффект наблюдается у человека при введении игл во время сеанса рефлексотерапии. Человек начинает дремать или проваливается в сон. Теперь вы сами можете объяснить, с чем это связано. Мозг начинает разбираться с проблемой (для этого ему нужен режим сна) и, в первую очередь, запрашивать информацию от тех органов, которые соотносятся с "уколотыми" иглами участками кожи.
О сознании, подсознании и памяти
- Сказанное Вами вполне объясняет еще один момент, характерный для восточных практик самосовершенствования. Известно, что они очень многое делают через медитацию, т.е. через состояние достаточно близкое ко сну. Получается, что медитация может использоваться для целенаправленной настройки работы внутренних органов?
Да. Хотя я очень сомневаюсь, что можно начать активно вмешиваться в деятельность органов. Но открыть возможность для проведения сигналов от органов в головной мозг, а также предоставить мозгу дополнительное время для "наведения порядка" с помощью медитации, вероятно, вполне возможно.
Здесь надо пояснить, что я понимаю под "наведением порядка". Речь об устранении любых расхождений между генетически заданными параметрами функционирования организма и его фактическим состоянием.
- Давайте немного поговорим о сознании. Что это такое? Где находится сознание?
Из висцеральной теории следует, что сознание определенно не связано с корой головного мозга. Ведь сознание активно в бодрствовании и отключается во сне. А нейроны коры одинаково активны как в бодрствовании, так и во сне. А вот нейроны в структурах так называемых базальных ганглиев ведут себя именно таким образом. Они получают сигналы от всех участков коры и активированы в бодрствовании, а во сне проведение сигналов из коры в эти структуры блокируется и нейроны замолкают.
Кора же отвечает за работу подсознания. Точнее, за обработку того колоссального массива информации, который мы даже не осознаем.
- Но мы можем уверенно утверждать, что сознание "живет" в мозге?
Упомянутого участка мозга для обеспечения работы такой чахлой составляющей человека как сознание вполне достаточно. Подсознательная деятельность дождевого червя с информационной точки зрения гораздо сложнее того, что делает наше с вами сознание.
Но я не могу сказать того же самого про память. Память – это совсем другое…
- Поясните, пожалуйста.
Логично было бы предположить, что память должна храниться у нас в теле или хотя бы в мозге. Удивительное возникает, когда начинают исследовать мозг с этой точки зрения.
Свойства памяти обнаруживаются буквально в каждой его клетке. Но это выглядит скорее как та память, которая находится во всех наших информационных устройствах – принтерах, сканерах и т.п. C другой стороны, какого-то аналога основного накопителя информации типа жесткого диска или блоков твердотельной памяти, отвечающих за хранение основного массива жизненной и информации, до сих пор не обнаружено.
Предполагают, что память может быть рассредоточена по всей коре или даже по всему объему мозга. Есть соображения в пользу того, что память может записываться на тех же молекулах ДНК, которые несут в себе генетическую информацию. Но тут остается открытым вопрос о быстрых механизмах извлечения этой информации… Так что пока ответа на вопрос где же хранится память, нет.
Часто случалось, что подсказки физиологам давали успехи в развитии технических систем, и, в первую очередь, успехи в области информационных технологий. Если бы я занимался исследованиями памяти, то обратил бы сейчас внимание на облачные хранилища данных. Уж если люди додумались до того, что нерационально таскать с собой большие хранилища информации, а лучше организовать легкий доступ к этим хранилищам с любого места, то неужели конструктор человека не понял преимущества такой системы?
-Вы считаете, что память хранится вне человека?
Да, я сейчас вполне допускаю такое. Но где именно и как именно она хранится, я, естественно, не знаю. Видимо, нам надо ждать открытия новой материальной субстанции, которая позволяла бы хранить подобную информацию и обеспечивать организмам быструю связь с этим хранилищем. Думаю, что вскоре физики такую субстанцию или такое поле обнаружат. Сейчас в исследовании мироздания открывается много удивительных вещей.
О полифазном сне и сновидениях
-Что Вы думаете по поводу практик полифазного сна? Для читателей напомню, что полифазным (или многофазным) называется такой режим сна, при котором сон разбивается на большое количество периодов, распределенных в течение суток. Человек как бы спит "много раз по чуть-чуть".
Такая практика могла бы быть идеальной. По подобной модели работают многие зверюшки. Понаблюдайте. Они спят дробно, а не одним большим периодом.
Бороться с естественной сонливостью крайне вредно. Ведь сонливость означает, что в организме возникли сбои и требуется "наведение порядка".
- Что такое сновидения?
Я думаю, что сновидения – это форма патологии. В норме (т.е. когда вся нейрология работает правильно) их быть не должно. Даже могу предположить, что человек, который никогда не видит снов, проживет на 20-30 лет дольше.
- Что для Вас является самым удивительным в феномене сна?
Во сне все удивительно! опубликовано
беседовал Сергей Сухов
Сколько существует человечество, столько оно пытается разгадать тайну сна. Для чего мы спим? Что происходит с нашим организмом во время сна? Почему одним снятся цветные сны, другим - черно-белые, а кому-то вообще ничего не снится? Что означают наши сновидения? Почему человек без сна умирает быстрее, чем без еды?
Недавно все научные представления о сне перевернула революционная гипотеза доктора биологических наук, главного научного сотрудника Лаборатории передачи информации в сенсорных системах Института проблем передачи информации РАН
Ивана Николаевича Пигарева. Мы связались с ученым, чтобы как можно больше узнать о его открытии, которое может изменить нашу жизнь.
Покой нам только снится
Иван Николаевич, раньше считалось, что сон необходим человеку для отдыха и восстановления физических сил. К каким выводам пришли вы? Каковы функции и задачи сна?
Действительно, долгое время считали, что сон нужен для отдыха мозга. Было хорошо известно, что во сне существенно затрудняется, а то и просто прекращается передача сигналов из окружающей среды в мозг. Одновременно прекращалась передача команд из мозга на мышцы тела, что приводило к их полному расслаблению, особенно в некоторые фазы сна, и к невозможности выполнения произвольных движений. Складывалось впечатление о полной изоляции мозга от окружающей среды во время сна. И это состояние было естественно рассматривать как отдых мозга после дневной работы. А яркие сновидения, о которых рассказывали люди после сна, подтверждали заключение о доминирующей связи состояния сна с процессами, происходящими в мозге.
Но эту картину подпортили первые электрофизиологические эксперименты, в которых была проведена регистрация активности нейронов мозга в процессе естественного сна. Оказалось, что нейроны мозга не только не отдыхают во время сна, но часто ведут себя более активно, чем в состоянии бодрствования. Кроме того, у теплокровных животных в состоянии сна нейроны в коре мозга переходят на очень похожий режим работы, названный режимом «пачка - пауза». Нейроны периодически сильно активируются на короткое время, а затем замолкают, и этот рисунок продолжается в течение всего периода первой фазы сна, которая была названа медленно-волновым сном. Во время бодрствования, или во вторую фазу сна, так называемую фазу быстрых движений глаз, эти волны прекращаются, а нейроны переходят на неритмичную высокочастотную импульсацию. Стало ясно, что сон - это не отдых нейронов, а некоторая активная деятельность, значение которой оставалось полной загадкой.
Еще в конце ХIХ века до первых электрофизиологических экспериментов врач Мария Михайловна Манасеина попыталась исключить сон из жизни животного и посмотреть, что получится. Затем этот же прием применили в лаборатории академика К. М. Быкова в Ленинграде в 30-е годы ХХ века. И только после большого цикла аналогичных работ, сделанных в лаборатории Аллана Рехтшафена в США в 90-е годы, на результат этих исследований обратили внимание. А результат был прост: после нескольких дней лишения сна животные погибали от множественных расстройств во всех внутренних органах. Удивительно, что наиболее устойчивым к лишению сна оказывался именно мозг, в котором не обнаруживали никаких видимых изменений даже у погибших от лишения сна животных.
Складывалась парадоксальная ситуация. Наша висцеральная теория сна как раз была призвана разрешить все спорные моменты. Мы предположили, что те же отделы коры мозга и те же самые нейроны, которые в состоянии бодрствования анализируют сигналы, приходящие из внешнего мира (зрительные, слуховые и т. п.), в состоянии сна переключаются на анализ сигналов, поступающих от внутренних органов нашего организма.
Последние 15 лет в Институте проблем передачи информации им. А. А. Харкевича РАН мы пытались экспериментально подтвердить нашу гипотезу - и добились успеха. Нейроны самых разных отделов коры мозга, которые в состоянии бодрствования были связаны с оценкой положения тела организма или сигналов, поступающих из внешнего мира, во сне начинали реагировать на сигналы, поступающие от желудка, кишечника, сердца, легких. Стало понятно, что нарушение нормального сна лишает внутренние органы центральной нервной регуляции и вскоре приводит к патологическим изменениям в их деятельности. Таким образом, состояние сна, которое некоторые люди считают бессмысленной потерей времени, на самом деле поддерживает работоспособность всего организма, в том числе и эффективность работы самого головного мозга, важнейшего висцерального органа тела животных.
Когда сон - это не сон
Раз уж мы заговорили о животных. Известно, что жираф спит 2 часа, морской лев - 6, собака - 10, белка - 14, а коалы - по 20-22 часа в сутки. Почему человеку нужно 8 часов для сна?
Во-первых, ко всем этим цифрам нужно относиться с большой осторожностью. Как оценить состояние сна? Человек лежит на диване с закрытыми глазами. Он спит или просто думает о чем-то? По поверхностному внешнему наблюдению мы не ответим на этот вопрос. Можно записывать электроэнцефалограмму. Но и это не спасение. В лабораторных условиях при неудобном положении и раздражающих электродах животные могут спать меньше, чем в норме. Если мы ведем запись дистанционно, без проводов, в естественных условиях, то оказывается, что картина электрической активности в активном бодрствовании часто не отличается от картины глубокого сна. Если мы исследуем сон домашних животных вроде собаки, то им нет нужды добывать себе пищу и от нечего делать они могут спать намного больше, чем минимальный прожиточный минимум. Длительность сна может зависеть от характера питания. Например, если животное настроено на питание одним определенным типом растений, то и поддержание работоспособности пищеварительной системой может требовать меньшего времени по сравнению с животными со смешанным типом питания. И таких факторов можно перечислить много. Ну а коалы едят только листья эвкалиптов, на которых живут и которых вокруг полное изобилие. Они просто могут сидеть в неподвижности от полного отсутствия необходимости в перемещении на другое место и переваривать съеденные листья, а со стороны это выглядит как очень длительный сон.
А длительность сна человека определяется его возрастом, полом и состоянием здоровья. Нет единственной цифры, справедливой для всех. Каждый должен прислушиваться к своему организму. Сонливость возникает тогда, когда из каких-либо систем внутренних органов начинают поступать сигналы о том, что параметры работы органа выходят за рамки нормальных и требуется вмешательство мозга для устранения неполадок.
- Есть ли какая-то удобная поза для полноценного человеческого сна? К примеру, летучие мыши спят вверх ногами, лошади - стоя, альбатросы могут спать во время полета.
Вопрос удобства позы каждый выбирает сам для себя. Летучие мыши не спрашивают у нас совета по этому поводу.
Известно, что школьник Рэнди Гарднер, решивший в 1965 году поставить эксперимент, не смыкал глаз 11 дней, за что и попал в Книгу рекордов Гиннесса. Чем чревато хроническое недосыпание? И каковы последствия лишения сна на долгий срок?
Последствие лишения сна на долгий срок - неминуемая смерть организма. Рэнди Гарднер, насколько я знаю, был последний, у кого этот рекорд зарегистрировали. Далее рекорды в этой номинации не регистрировали именно из-за сильнейшего вреда для здоровья. Уже на пятый день у этого школьника начались серьезнейшие психические отклонения. До того несомненно начались расстройства в работе ЖКТ. Но на эту сторону просто не обращали внимания, поскольку в те годы о связи сна с работой внутренних органов еще никто и не думал. Отдаленных последствий этого неумного рекорда я не знаю, но могу предположить, что жизнь этого парня складывалась не лучшим образом.
Только одна половина мозга дельфина способна спать в текущий момент. Во время сна одно полушарие переходит в фазу глубокого сна, а другое бодрствует. Данная особенность позволяет дельфинам спать под водой и не тонуть. В случае опасности бодрствующая половинка мозга будит спящую - и вместе принимают решение по дальнейшим действиям. А как всё устроено у человека?
Да, именно на дельфинах была открыта важная особенность протекания процесса сна. В особых условиях сон может охватывать не всю кору головного мозга, а лишь ее часть. Но именно на дельфинах было показано и то, что все-таки вовлечение в сон всей поверхности коры критически необходимо. Дельфины не могли долго переносить, когда им искусственно давали спать только одной половиной мозга и сон неминуемо распространялся на вторую его половину. Эти опыты проводили в лабораторных условиях, и животные, естественно, при этом не тонули.
Позже оказалось, что и у других животных, включая обезьян и людей, сон в особых условиях может захватывать не всю поверхность коры головного мозга. В наших экспериментах обезьяна работала на компьютере в довольно сложной задаче, связанной с необходимостью узнавания геометрических фигур и их сравнением с фигурами, показываемыми раньше. Мы при этом регистрировали активность нейронов в зрительных областях коры мозга и оценивали величину реакции этих нейронов на показываемые зрительные фигуры. Эти опыты занимали длительное время. Мы заметили, что в ряде опытов после часа работы в задаче реакции нейронов на те же самые фигуры начинали уменьшаться и, наконец, полностью прекращались. Вместо этого у нейронов появлялась типичная сонная активность - упомянутые выше «пачки-паузы». Но обезьяна при этом не спала, а продолжала хорошо работать. Дело было в том, что мы регистрировали нейроны не в первичной зрительной коре, а в так называемой зрительной зоне высокого уровня. Активация этой зоны, вероятно, была критична в особо сложных ситуациях, а нашу задачу обезьяна могла решать и без ее привлечения. Так было открыто явление локального сна отдельных корковых зон.
Видимо, локальный сон - очень распространенное явление. Весьма вероятно, когда люди говорят, что они спят сравнительно мало, в реальности они длительное время своего бодрствования находятся в состоянии частичного сна. Наши эксперименты на обезьянах и кошках показали, что локальный сон возникает именно в корковых зонах высокого уровня, необходимых для решения сложных задач в необычных условиях. В состоянии локального сна человек может вполне хорошо выполнять простую и хорошо знакомую работу. Но при возникновении критических ситуаций, требующих быстрых и необычных решений, совершаются ошибки, которые человек никогда бы не допустил в состоянии полного бодрствования. Именно с этим, скорее всего, связано то, что большинство техногенных катастроф, совершаемых по ошибке операторов, происходит в ночное время, в периоды максимального давления сна, когда вероятность развития такого локального сна наибольшая.
«И снится нам не рокот космодрома…»
- Все люди видят сны? И почему мы часто не помним увиденного во сне?
Наука не имеет возможности объективно зарегистрировать сновидение, время его появления и тем более его содержание. С моей точки зрения, сновидения - своего рода легкая патология сна, не требующая вмешательства врачей, пока она, конечно, не доходит до каких-то вредных форм типа ночных кошмаров. Физиологического смысла в сновидениях нет никакого. То, что сновидения быстро забываются, еще один аргумент в пользу их бессмысленности и ненужности.
Но сновидениям с давних времен придавалось огромное значение. К примеру, и по сей день западноафриканский народ ашанти воспринимает сны настолько серьезно, что мужчина, который видел в эротическом сне чужую жену, может подвергнуться уголовному преследованию. Как нужно относиться к увиденному во сне: не придавать значения или воспринимать как послание либо предупреждение, пытаясь разгадать и расшифровать?
То, что кто-то увидел во сне жену другого мужчины, можно узнать исключительно по его собственному рассказу. Пусть не болтает лишнего - и его не будут преследовать. Пытаться расшифровывать сновидение тоже не стоит. Но наше знание о вероятном механизме возникновения сновидений подтверждает положение Фрейда, что в сновидениях отражаются наболевшие жизненные ситуации. Потому рассказы о сновидениях часто помогают врачам психоневрологам в поисках причин заболеваний пациентов. Это, пожалуй, единственная польза от сновидений.
- Почему одним снятся черно-белые сны, а другим - цветные?
В коре мозга есть зрительные зоны, анализирующие цвет, а есть зрительные зоны, для которых цвет не имеет значения. Во время сна нейроны этих зон возбуждаются сигналами от разных внутренних органов и их активность не должна поступать в отделы сознания. Но иногда очень сильное возбуждение прорывается через барьер и попадает туда как шум, возбуждающий нейроны, связанные с ощущениями. Если приходят такие шумовые сигналы от цветовых зон, то они и расшифровываются как цветовые явления - и развитие событий в сновидениях пойдет по цепочкам цветовых ассоциаций. Аналогично прорвавшиеся сигналы от зон, не анализирующих цветовую информацию, запустят «черно-белые» ассоциации.
Если мы научимся правильно спать, то сможем жить хотя бы до 120-150 лет.
Как можно объяснить, что многие открытия в области науки, литературы и искусства сделаны во сне? Так, Элиас Хоуи изобретение швейной машинки связывал с кошмарным сном, в котором он был атакован каннибалами, вооруженными копьями в форме швейной иглы, которую он впоследствии и изобрел. Нильс Бор во сне увидел структуру атома, Менделеев - свою знаменитую таблицу.
Я слышал версию, в которой идея иглы с отверстием на конце приснилась Зингеру. Но картина в реальности была намного разнообразнее. Карл Вейзенталь еще 1755 году для своей швейной машины запатентовал иглу с двумя острыми концами и отверстием посередине. Позже Уолтер Хант создал свою версию машины, а Элиас Хоуи ее усовершенствовал. Так что все эти инженеры долго думали над своими проектами и мысленно приближались к реалистичному воплощению идей. Весьма вероятно, что случайно приснившаяся картина могла стать той каплей, которая привела к окончательному решению. Так и Нильс Бор, и Дмитрий Менделеев не вдруг увидели сон и заявили об открытии. Перед этим были десятилетия напряженной работы и интенсивного обдумывания этих проблем. Ну а случайный элемент сновидения мог подтолкнуть к последней точке на этом пути. Так случается не только во сне. И в состоянии бодрствования случайные явления могут подталкивать к великим открытиям.
- Здоровый и крепкий сон - это какой?
Это здоровый и крепкий сон. Уже научно подтверждено, что важна не просто длительность сна в сутки, но и сочетание сна с определенной фазой суточного ритма. Для людей это темное время суток. Хорошо, когда можно просыпаться, когда выспался, а не по будильнику. Но это, к сожалению, редко получается. Еще важно следить за дыханием во сне. Сейчас очень распространено заболевание, связанное со снижением тонуса гортанной мускулатуры во время сна. Это приводит к тому, что периодически во время сна у людей перекрывается поток воздуха и останавливается дыхание. С оговорками можно считать храп первым шагом к появлению этого заболевания. За этим нужно следить и при первом подозрении обращаться к сомнологам. Остановки дыхания во сне провоцируют многие тяжелые расстройства в работе нашего организма. Вообще от того, насколько наш сон будет здоровым, зависит здоровье всего организма. Сон не терпит непочтительного отношения к себе.
Беседовала Янина Милославская
