Чтение на выходные «Будущее разума» Митио Каку

Природа сновидений

Сновидения, какими бы загадочными они ни были, — это вовсе не излишняя роскошь и не бесполезные навязчивые воспоминания бездействующего мозга. Строго говоря, сновидения необходимы для выживания. Методы сканирования мозга позволяют показать, что у некоторых животных такая активность мозга тоже наблюдается. Лишенные сновидений, эти животные часто умирают даже быстрее, чем умерли бы от голода, поскольку подобная депривация серьезно подрывает их метаболизм. Увы, наука до сих пор не знает в точности, почему так происходит.

Кроме того, сновидения — существенная часть цикла сна. Мы проводим за сновидениями примерно два часа каждую ночь, когда спим, причем каждое сновидение длится от пяти до двадцати минут. Если разобраться, то в среднем за жизнь мы примерно шесть лет занимаемся только тем, что смотрим сны.

Кроме того, известно, что сновидения универсальны для 
всего рода человеческого. Ученые находят общие темы сновидений в самых разных культурах. За сорок лет профессор психологии Келвин Холл записал 50 000 сновидений; к ним он добавил тысячу рассказов о сновидениях, написанных студентами колледжа. Он обнаружил, и это не удивительно, что большинство видит во сне примерно одно и то же: к примеру, сюжеты на темы личных переживаний предыдущих дней или недель. (Однако животные, судя по всему, видят другие сны. Так, у дельфина полушария мозга спят по очереди и никогда не спят одновременно, чтобы не потерять контроля и не утонуть, ведь дельфин — млекопитающее и дышит легкими, а не жабрами, как рыба. Так что если дельфины и видят сны, то тоже, вероятно, только одним полушарием.)

Мозг, как вы понимаете, не цифровой компьютер, скорее это нейронная сеть определенного типа, которая перекоммутируется при усвоении новой информации и освоении новых навыков. Но ученые, работающие с нейронными сетями, заметили кое‑что интересное. При избытке информации такие системы часто переходят в режим насыщения и вместо того, чтобы и дальше обрабатывать информацию, входят в состояние «сновидения», в котором, пока нейронная сеть пытается переварить весь новый материал, случайные воспоминания могут плавать, сходиться, смешиваться и иногда объединяться. 

Так что сновидения, возможно, отражают процесс «уборки», при котором мозг пытается более рационально организовать воспоминания (если это так, то, вполне возможно, все нейронные сети всех способных к обучению организмов время от времени впадают в режим сна, цель которого — привести в порядок память. Вероятно, сновидения служат именно этой цели. Некоторые ученые даже предполагают, что самообучающиеся роботы со временем тоже будут видеть сны).

Похоже, что неврологические исследования подтверждают такую точку зрения. Эксперименты показали, что сохранность воспоминаний можно повысить, если между событием и испытанием уделять достаточно времени сну. На снимках можно было видеть, что во время сна активны те же области мозга, что и при освоении новых навыков. Возможно, сновидения полезны для консолидации и закрепления этой новой информации.

Сновидения могут также включать события, имевшие место несколько часов назад, непосредственно перед сном. В основном, однако, в них фигурируют воспоминания давностью в несколько дней. К примеру, эксперименты показали, что если человек станет носить розовые очки, то его сновидения окрасятся в розовый цвет лишь через несколько дней.

Снимки сновидений

В настоящее время снимки (сканы) мозга раскрывают перед нами некоторые загадки сновидений. В обычных условиях ЭЭГ показывает, что мозг в состоянии бодрствования испускает стабильные электромагнитные волны. Когда же мы постепенно засыпаем, волны электрической энергии исходят из мозгового ствола вверх и поднимаются к коре, в первую очередь к визуальной ее части. Тем самым подтверждается, что визуальные образы являются важным компонентом сновидений. Наконец, мы входим в состояние сновидения, и помимо мозговых волн возникают быстрые движения глаз (БДГ). У некоторых млекопитающих фаза быстрого сна тоже присутствует, из чего мы можем сделать вывод о том, что они тоже видят сны.

Пока визуальные области мозга активны, деятельность остальных областей, отвечающих, в частности, за обоняние, вкус и осязание, в основном подавляется. Почти все образы и ощущения, которые обрабатывает при этом организм, генерируются в нем же и происходят от электромагнитных колебаний в мозговом стволе, а не от внешних раздражителей. Тело при этом в основном изолировано от внешнего мира. Кроме того, когда мы видим сны, мы в значительной мере парализованы. Возможно, этот паралич бережет нас от физических действий в состоянии сна, которые могут привести к катастрофическим последствиям. Около 6% людей страдает от расстройства, известного как сонный паралич, при котором они, просыпаясь после сновидения, все еще находятся в состоянии ступора. Часто такие люди просыпаются в ужасе и в полной уверенности, что кто‑то давит им на грудь, держит руки и ноги. На картинах Викторианской эпохи можно увидеть женщин, которые просыпаются и видят у себя на груди жуткого гоблина, наблюдающего за ними. Некоторые психологи считают, что именно сонным параличом можно объяснить происхождение историй о похищении людей инопланетянами.

Когда мы спим, гиппокамп активен, и это позволяет предположить, что сновидения вытаскивают из хранилища какие‑то воспоминания. Мозжечковая миндалина и передняя поясная кора также активны, а значит, сновидения могут порождать всплеск эмоций — и в них часто присутствует страх.

Еще интереснее посмотреть, какие области мозга при этом бездействуют: в их числе дорсолатеральная часть префронтальной коры (командный центр мозга), орбитофронтальная кора (которая может проверять факты и осуществлять цензуру) и височно-теменная область (она занимается обработкой сенсорно-моторных сигналов и пространственными ощущениями).

Когда дорсолатеральная префронтальная кора бездействует, мы не можем рассчитывать на рациональное плановое начало. Вместо этого мы бесцельно дрейфуем в своих сновидениях, а визуальный центр снабжает нас образами без всякого рацио­нального контроля. Орбитофронтальная кора — то место, где проверяются факты, — при этом тоже неактивна. Поэтому сюжет сновидения развивается свободно, без оглядки на законы природы или здравый смысл. Бездействует также височно-затылочная доля, которая помогает нам координировать ощущение своего положения в пространстве при помощи зрения и внутреннего уха; именно этим могут объясняться случаи внетелесных переживаний во сне.

Как мы уже подчеркивали, человеческое сознание в основном представляет мозг, который непрерывно строит модели внешнего мира и прогнозирует их поведение. Если это так, то сновидения представляют иной способ моделирования будущего, при котором законы природы и социальные взаимодействия временно отставляются в сторону.

Как мы видим сны?

Но это оставляет открытым еще один вопрос: откуда берутся сновидения? Что их генерирует? Одним из крупнейших в мире специалистов по сновидениям является доктор Аллан Хобсон, психиатр Гарвардской медицинской школы. Он утверждает, что сновидения, особенно в фазе БДГ, можно изучать на неврологическом уровне и что сновидения возникают, когда мозг пытается разобраться в случайных по большей части сигналах, исходящих от мозгового ствола.

Когда я брал у него интервью, доктор Хобсон рассказал, что после нескольких десятилетий сбора и каталогизации сновидений он выделил в них пять базовых характеристик.
1. Интенсивные эмоции — благодаря активизации мозжечковой миндалины, вызывающей эмоции, в частности страх.
2. Алогичное содержание — сновидения могут мгновенно переключаться с одной сцены на другую вопреки всякой логике.
3. Ложные сенсорные ощущения — сновидения дают нам ложные ощущения, которые на самом деле генерируются непосредственно в мозгу.
4. Некритичное восприятие событий сна — мы принимаем все на веру, алогичная природа сновидения кажется нам естественной.
5. Трудность вспоминания — сновидения быстро, буквально через несколько минут после пробуждения, забываются.

Доктор Хобсон (совместно с доктором Робертом МакКарли) вошел в историю, предложив первый серьезный пересмотр теории сновидений Фрейда, известной как теория активации-синтеза. В 1977 году они выдвинули идею, согласно которой сновидения возникают от случайных срабатываний нейронов мозгового ствола, которые направляются вверх в кору, которая затем, в свою очередь, пытается разобраться в этих случайных сигналах.

Ключ к сновидениям лежит в узлах, обнаруженных в мозговом стволе — самой древней его части; она выделяет особые химические вещества, получившие название адренергиков, помогающих сохранять внимание. Засыпая, мозговой ствол активирует другую систему — холинергическую; та, в свою очередь, выделяет химические вещества, вводящие нас в состояние сновидения.

Пока мы видим сны, холинергические нейроны мозгового ствола начинают срабатывать, испуская хаотичные импульсы электрической энергии, известные как понто-геникуло-затылочные волны (волны PGO). Эти волны идут вверх по мозговому стволу и попадают в зрительную кору, стимулируя ее и побуждая создавать сновидения. Клетки зрительной коры начинают резонировать сотни раз в секунду, но нерегулярно; вероятно, именно этим можно объяснить бессвязную иногда природу сновидений.

Эта система также выделяет химические вещества, разделяющие те части мозга, что отвечают за разум и логику. Рваную и бессвязную природу сновидений можно объяснить недостатком проверок со стороны префронтальной и орбитофронтальной коры, а также невероятной чувствительностью мозга в эти моменты к случайным мыслям.

Исследования показали, что можно войти в холинергическое состояние и без сна. Доктор Эдгар Гарсия-Рилл из Арканзасского университета утверждает, что такое состояние может быть вызвано медитацией, тревогой или полной изоляцией от всяких шумов. Пилоты и водители, по много часов подряд наблюдающие монотонную картину за лобовым или ветровым стеклом, тоже иногда впадают в такое состояние. В ходе экспериментов доктор Гарсия-Рилл обнаружил, что в мозговом стволе шизофреников содержится необычно большое число холинергических нейронов; именно этим, по его мнению, могут объясняться их галлюцинации.

Для большей эффективности исследований доктор Аллан Хобсон надевал на испытуемых специальный ночной колпак, ведущий во время сновидения автоматическую запись данных. Один из сенсоров этого головного убора регистрировал движение головы человека (поскольку человек обычно двигает головой, когда сон заканчивается); другой измерял движение век (поскольку во время быстрой фазы сна веки спящего движутся). Проснувшись, испытуемые сразу же записывали все, что видели во сне, и эти рассказы вместе с информацией с датчиков вводились в компьютер.

Таким образом доктор Хобсон собрал громадное количество информации о сновидениях. «Так в чем же смысл сновидений?» — спросил я его. Он уверенно отбрасывает «мистику судьбы в интерпретации сновидений», как он это называет, и не видит в них никаких тайных посланий из космоса.

Он считает, что после того, как понто-геникуло-затылочные волны поступают из мозгового ствола в различные области коры, кора пытается разобраться в этих беспорядочных сигналах и как‑то их осмыслить, в результате чего складывается связная (или не очень) история на их основе — сновидение.

Как сфотографировать сновидение

В прошлом большинство ученых избегало участвовать в исследовании сновидений, поскольку они очень субъективны и связаны давними историческими ассоциациями с мистикой и пара­психологией. Но теперь с появлением метода МРТ-сканирования мозга сновидения потихоньку открывают ученым свои тайны. Мало того, поскольку сновидениями управляют почти те же самые мозговые центры, что и зрением, появляется возможность сфотографировать сновидение. Новаторские исследования на эту тему ведутся в Киото (Япония) специалистами Лаборатории вычислительной нейробиологии ATR.

Сначала испытуемого помещают в аппарат МРТ и показывают ему 400 черно-белых изображений, каждое из которых представляет собой серию точек в квадрате десять на десять. Картинки появляются последовательно, по одной, а аппарат регистрирует реакцию мозга на каждый набор точек. Как и в других подобных исследованиях, экспериментаторы постепенно создают энциклопедию изображений, где каждому набору точек соответствует конкретный МРТ-кадр. Здесь ученые могут идти от обратного и верно восстанавливать по МРТ-снимку, сделанному во время сна испытуемого, сгенерированный автоматически образ.

Руководитель научной группы ATR Юкияси Камитани говорит: «Такую технологию можно применять и к другим чувствам, не только к зрению. В будущем, возможно, мы на­учимся читать чувства и сложные эмоциональные состояния». Вообще‑то таким способом можно получить изображение любого ментального состояния мозга, включая и сновидения, достаточно найти однозначное соответствие между конкретными ментальными состояниями и параметрами МРТ-снимков.

Ученые из Киото сосредоточились на анализе неподвижных фотографий, сгенерированных мозгом. В главе 3 упоминался аналогичный подход, разрабатываемый доктором Джеком Галлантом, когда вокселы трехмерного МРТ-снимка мозга используются для реконструкции при помощи сложной формулы реального изображения, увиденного глазом. Мало того, аналогичный процесс позволил доктору Галланту и его команде приблизительно воссоздать видео сновидения. В лаборатории в Беркли я разговаривал с одним из сотрудников, доктором Синдзи Нисимото, который позволил мне посмотреть видео одного из своих сновидений — одного из самых первых записанных сновидений. Я увидел серию лиц, сменяющих друг друга на компьютерном экране; это означало, что субъекту (в данном случае самому доктору Нисимото) снились люди, а не животные или неодушевленные предметы. Это было пора­зительно. К несчастью, технология пока недостаточно разработана, чтобы можно было рассмотреть конкретные черты мелькающих лиц, так что следующим шагом, вероятно, будет увеличение числа пикселей, чтобы можно было разбирать более сложные картинки. Еще одним шагом, вероятно, будет замена черно-белых образов цветными.

Затем я задал доктору Нисимото главный вопрос: «Откуда вы знаете, что ваше видео соответствует действительности? Откуда вы знаете, что машина не выдумывает попросту эти картинки?» Он немного сконфузился и ответил, что в этом заключается слабое место его исследований. Обычно у человека есть всего несколько минут, сразу после пробуждения, когда он может записать свой сон. После этого большинство сновидений пропадает в тумане сознания, так что проверить результаты эксперимента непросто.

Доктор Галлант сказал мне, что эксперименты по записи сновидений на видеопленку пока идут и, в частности, поэтому его результаты еще не готовы к публикации. Ученым предстоит еще многое сделать, прежде чем мы сможем посмотреть вчерашние сновидения в записи.

Осознанные сновидения

Кроме того, ученые исследуют тип сновидений, который когда‑то считался несуществующим. Речь идет об осознанных сновидениях, или сновидениях, которые человек видит при не полностью выключенном сознании. Звучит довольно нелепо, поскольку одно слово откровенно противоречит другому, но само явление подтверждается результатами сканирования мозга. В осознанных сновидениях человек не только понимает, что спит и видит сон, но и сознательно контролирует развитие сюжета. Наука лишь недавно начала экспериментировать с осознанными сновидениями, но рассказы об этом явлении известны с древности. В буддизме, к примеру, есть книги, в которых рассказывается о людях, умеющих контролировать сновидения, и о том, как при помощи специальных тренировок стать таким человеком. За последние столетия несколько человек в Европе подробно описали свои осознанные сновидения.

Сканирование мозга людей, видящих осознанные сновидения, показывает, что это явление реально; в фазе быстрого сна у них дорсолатеральный участок префронтальной коры, который при обычном сне бездействует, активен. Это означает, что человек, видя сны, частично остается в сознании. Более того, чем ярче и осознаннее сновидение, тем активнее дорсолатеральный участок префронтальной коры. А поскольку
дорсолатеральная префронтальная кора представляет сознательную часть мозга, человек, по идее, должен осознавать свое состояние.

Доктор Хобсон рассказал, что при помощи определенных техник любой человек может научиться осознанным сновидениям. В частности, тем, кто уже видит такие сновидения, следует обязательно вести записи. Прежде чем ложиться спать, им следует напоминать себе, что в середине сновидения они «проснутся» и поймут: то, что они видят, происходит в мире сновидений. Очень важно заранее соответствующим образом настроиться. Тело в фазе быстрого сна практически парализовано, поэтому спящему сложно подать сигнал о начале осознанного сновидения. Однако доктор Стивен Лаберг из Стэнфордского университета исследует людей (включая и его самого), которые видят осознанные сновидения и при этом способны во время сна подавать сигналы окружающему миру.

В 2011 году ученые впервые воспользовались аппаратами МРТ и ЭЭГ для изучения содержания сновидений и даже для связи со спящим человеком. В Институте Макса Планка в Мюнхене и Лейпциге подобрали несколько человек, способных видеть контролируемые сновидения, и установили на их головах датчики ЭЭГ, чтобы точно определять момент входа в фазу быстрого сна. Затем испытуемых поместили в аппарат МРТ. Предварительно с ними была согласована система сигналов (движения глаз и ритм дыхания) — что‑то вроде азбуки Морзе. Испытуемым сказали, что с началом контролируемого сновидения им следует в течение десяти секунд попеременно сжимать кулаки — сначала правый, потом левый, чтобы таким образом подать сигнал о том, что они видят сон.

Ученые обнаружили, что после входа в состояние контролируемого сновидения у испытуемых активировалась чувственно-моторная кора мозга (отвечающая за движения, такие как сжимание кулаков). По МРТ можно было определить, что кулаки сжимаются; мало того, можно было определить, какой кулак сжимается первым. Затем при помощи другого датчика (спектрометра ближнего инфракрасного диапазона) ученые смогли убедиться в том, что активность той области мозга, где происходит планирование движений, тоже повысилась.

«Таким образом, наши сновидения — не «кино», где мы просто пассивно наблюдаем за происходящими событиями. В них задействована активность областей мозга, влияющих на содержание сновидения», — говорит Майкл Чиж, руководитель группы в Институте Макса Планка.

Как попасть в сновидение

Если можно обмениваться информацией со спящим человеком, то можно ли изменить чье‑то сновидение? Думаю, это возможно.

Во-первых, как мы уже видели, первые шаги к видеозаписи сновидений уже сделаны, и в ближайшие годы, скорее всего, появится возможность гораздо более точной фото- и видеофиксации сновидений. Поскольку ученым уже удалось установить связь между реальным миром и спящим, находящимся в фантастическом мире контролируемого сновидения, то в принципе у них должна быть и возможность намеренно изменить характер сновидения. Представьте, что ученые могут просматривать видеозапись сновидения, получаемую с аппарата МРТ, в реальном времени. Пока спящий бродит по миру своих грез, ученые смотрят, куда он направляется, и подсказывают ему, куда лучше двигаться.

Так что не исключено, что в ближайшем будущем можно будет смотреть в реальном времени сон человека и реально влиять на общее направление сюжета. Но в фильме «Начало» герой Леонардо Ди Каприо заходит гораздо дальше — он умеет не только смотреть чужие сны, но и проникать в них. Возможно ли такое?

Ранее мы уже видели, что во время сна человек недвижим и не может реализовать фантазии, возникшие в сновидении (и это хорошо, ведь подобные действия могли бы привести к катастрофическим последствиям). Однако если человек ходит во сне, то глаза его при этом часто открыты, хотя и кажутся остекленевшими. Получается, что лунатики живут в двух мирах одновременно — в мире реальном и в мире сновидений. Есть много документально подтвержденных свидетельств, как люди ходят вокруг дома, водят машину, рубят дрова и даже кончают жизнь самоубийством, находясь в состоянии такого сна, где неразрывно смешаны реальность и фантазия. Следовательно, вполне может оказаться, что физические образы, которые глаз действительно видит, могут свободно взаимодействовать с воображаемыми образами, которые мозг генерирует во время сновидения.

Таким образом, чтобы попасть в чужое сновидение, потребуется, возможно, надеть контактные линзы на глаза спящего, способные проецировать изображения непосредственно на сетчатку. Прототипы подобных линз уже разрабатываются в Университете Вашингтона в Сиэтле. Так что, если наблюдателю понадобится проникнуть в чужой сон, сначала ему нужно будет пойти в студию и сняться на видео. Затем его изображение нужно будет спроецировать на сетчатку спящего, создав таким образом композитное изображение (при этом образ наблюдателя наложится на воображаемую картинку, сгенерированную мозгом спящего).

Интересно, что наблюдатель, попав в чужой сон, мог бы тоже видеть это сновидение, ведь на нем тоже будут интернет-линзы. На его линзы будет посылаться МРТ-изображение сна после компьютерной расшифровки.

Более того, при желании вы могли бы изменить содержание сна, в который проникли. Бродя по пустой студии, вы будете видеть в своих контактных линзах, как разворачивается сновидение, а значит, сможете взаимодействовать с предметами и людьми, которые в нем появляются. Это будет очень не­обычный опыт, ведь фон будет меняться без предупреждения, образы будут появляться и пропадать без всякой на то причины, а о законах природы вообще можно будет забыть. Во сне может произойти всякое.

Не исключено, что еще через какое‑то время появится возможность проникать в чужие сны путем непосредственного соединения двух спящих людей. Мозг каждого нужно будет соединить с МРТ-сканерами, подключенными к центральному компьютеру, который будет создавать из двух сновидений одно общее. Сначала компьютер расшифрует оба МРТ-сигнала, превратив их в видеоизображение. Затем отправит сновидение одного участника в сенсорные области мозга второго, и наоборот; смешивание сновидений будет происходить уже в мозгах участников. Однако для того, чтобы такое стало возможным, необходимы технологии видеозаписи и расшифровки сновидений весьма высокого уровня.

Но возникает еще один вопрос: если можно изменить чужое сновидение, не означает ли это, что можно управлять не только сновидениями другого человека, но и вообще его сознанием? Во времена холодной войны такой вопрос рассматривался весьма серьезно: и СССР, и США вели смертельную игру, пытаясь при помощи психотехник взять под контроль волю человека.