Dlaczego śpimy. Matthew Walker
go w życie wydaje się zwyczajnie niepotrzebnym ewolucyjnym zachodem.
W środowisku naukowym nie istnieje konsensus co do tego, dlaczego nasz sen (podobnie jak sen wszystkich innych ssaków i ptaków) przybiera postać takich powtarzalnych, choć radykalnie asymetrycznych cykli, niemniej przedstawiono kilka konkurencyjnych teorii. Wyjaśnienie zaproponowane przeze mnie mówi, że nierównomierna przepychanka między snem NREM i REM jest konieczna do zgrabnego przebudowywania i uaktualnienia naszych obwodów neuronalnych, a przez to do zarządzania skończoną przestrzenią magazynową w mózgu. W związku z ograniczoną liczbą neuronów i połączeń między nimi w obszarach zajmujących się pamięcią nasze mózgi muszą znajdować „złoty środek” między zachowywaniem starych informacji i tworzeniem miejsca na nowe. Dokonanie takiego remanentu wymaga zidentyfikowania wspomnień świeżych i istotnych oraz tych, które częściowo się pokrywają, dublują albo zwyczajnie przestały mieć znaczenie.
Jak się przekonamy w rozdziale 6, kluczową funkcją snu NREM, który dominuje w pierwszej części nocy, jest odsiewanie i usuwanie zbędnych połączeń neuronalnych. Z kolei wypełniona marzeniami sennymi faza REM, która dominuje później w nocy, przyczynia się do wzmacniania tego rodzaju powiązań.
Wiedza na temat obu procesów pozwala nam na sformułowanie wstępnego wyjaśnienia, skąd bierze się naprzemienność obu rodzajów snu i dlaczego w tych cyklach dominuje początkowo sen NREM, a REM zaczyna rządzić dopiero w drugiej części nocy. Wyobraźcie sobie, że zabieramy się za stworzenie rzeźby z bloku gliny. Zaczniemy od umieszczenia dużej ilości materiału na cokole (będzie to cała masa przechowywanych wspomnień autobiograficznych, nowych i starych, składana co noc do snu). Następnie należy dokonać wstępnego usunięcia dużych ilości niepotrzebnego materiału (temu służą długie odcinki snu NREM), a dopiero potem można na chwilę zająć się wyodrębnieniem pierwszych detali (krótkie okresy snu REM). Po zakończeniu pierwszej sesji powracają dłonie uzbrojone w dłuto (kolejna faza snu NREM), a po niej znów pojawia się konieczność dopracowania struktur, które się wyłoniły (nieco dłuższy sen REM). Po kilku cyklach odwraca się zapotrzebowanie na czynności. Ponieważ wszystkie główne części zbędnego materiału zostały odrąbane z bloku, a na postumencie pozostała tylko glina tworząca rzeźbę, rzeźbiarz musi skoncentrować się na narzędziach, które pomogą mu w utrwaleniu istniejących elementów i podkreśleniu kształtów pozostałej bryły (występuje głównie zapotrzebowanie na umiejętności, którymi dysponuje sen REM, podczas gdy sen NREM nie ma już zbyt wiele do zrobienia).
W ten sposób sen w elegancki sposób rozwiązuje kryzys magazynowy w naszej pamięci: początkowo zaprzęga do pracy ociosujące dłuto fazy NREM, a po nich rysik fazy REM wygładza, tworzy połączenia i dodaje detale. Ponieważ nasze doświadczenie życiowe ulega nieustannym przemianom, wymagając niekończących się uaktualnień katalogu pamięci, autobiograficzna rzeźba przechowywanych wspomnień nigdy nie może zostać uznana za ukończoną. Mózg potrzebuje co noc nowej porcji snu z jego odmiennymi etapami, aby zaktualizować sieci pamięciowe o wydarzenia poprzedniego dnia. Jest to jedno (z wielu, jak podejrzewam) wyjaśnień cyklicznej natury snu NREM i REM oraz nierównowagi ich rozkładu w ciągu nocy.
W profilu snu, w którym faza NREM dominuje w pierwszej części nocy, a faza REM we wczesnych godzinach porannych, tkwi pewne zagrożenie, z którego większość ludzi nie zdaje sobie sprawy. Powiedzmy, że kładziemy się do łóżka o północy, ale zamiast wstać o ósmej, po pełnych ośmiu godzinach snu, musimy obudzić się o szóstej z powodu zaplanowanego na wczesną godzinę spotkania albo na przykład wczesnego treningu, którego wymaga od nas trener. Ile procent snu stracimy? Logiczna odpowiedź brzmiałaby: 25 procent, jako że budząc się o szóstej, skrócimy sobie normalny ośmiogodzinny sen o dwie godziny. Tyle że nie będzie to do końca prawda. Ponieważ nasz mózg rozpisuje większość snu REM na ostatnią część nocy, czyli w tym wypadku późne godziny poranne, stracimy 60–90 procent snu REM, mimo że będziemy spali tylko 25 procent krócej. Analogicznie, jeśli obudzimy się o ósmej, ale położymy do łóżka dopiero o drugiej w nocy, stracimy znaczny odsetek snu NREM. Podobnie jak w przypadku źle zrównoważonej diety, w której spożywamy tylko węglowodany, ale pozostajemy niedożywieni z powodu braku białek, ograbianie mózgu z fazy snu NREM albo REM – każda z nich pełni niezwykle ważną, choć odmienną funkcję w mózgu i ciele – przerodzi się w dolegliwości fizyczne i psychiczne, które omówimy w dalszych rozdziałach. Snu nie da się skracać z obu końców naraz – ani nawet z jednego – nie płacąc za to wysokiej ceny.
Jak wyglądałyby wasze fale mózgowe, gdybym dziś wieczorem przyprowadził was do mojego laboratorium na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley, przyczepił wam elektrody do głowy i twarzy, a potem pozwolił zasnąć? Czym różniłaby się aktywność mózgu od tej, której doświadczacie teraz, czytając to zdanie i nie śpiąc? Jak za pomocą zmian w aktywności mózgu można wyjaśnić, dlaczego w jednym stanie (czuwania) macie świadomość, w drugim ją tracicie (sen NREM), a w trzecim odzyskujecie, tyle że wypełnioną urojeniami (sen REM)?
Wykres 9. Fale mózgowe w stanie czuwania i we śnie.
Zakładając, że jesteście zdrowym młodym dorosłym albo osobą w średnim wieku (sen w dzieciństwie, w wieku starszym i w chorobie omówimy dalej), zarejestrowałbym w waszym mózgu trzy rodzaje aktywności, których odzwierciedleniem są pofalowane linie z wykresu 9. Każda z nich przedstawia półminutowy odcinek aktywności mózgu w trzech różnych stanach: (1) czuwania, (2) głębokiego snu NREM i (3) snu REM.
Przed położeniem się do łóżka mózg przejawia frenetyczną aktywność, co oznacza, że fale mózgowe wykonują 30–40 cykli na sekundę (skoków w górę i w dół), co przypomina bardzo szybkie uderzenia bębna. Mówimy, że aktywność mózgu odznacza się wtedy „wysoką częstotliwością”. Co więcej, fale te nie układają się w żaden przewidywalny wzór – bęben bije nie tylko szybko, ale i nieregularnie. Gdybym poprosił was o przewidzenie (na podstawie tego, co usłyszeliście wcześniej) kilku kolejnych sekund jego aktywności za pomocą bębnienia palcami do rytmu, nie bylibyście w stanie tego zrobić. Fale mózgowe są tak asynchroniczne, że nie da się z nich wyodrębnić żadnego rytmu. Nawet gdybym przekształcił je na dźwięki (co zrobiłem w moim laboratorium w ramach projektu udźwiękowienia snu, i co było dość upiornym doświadczeniem), nie bylibyście w stanie do nich zatańczyć. Tym właśnie charakteryzuje się stan pełnego przebudzenia: wysoką częstotliwością i chaotycznością fal mózgowych.
Spodziewaliście się być może, że w stanie czuwania wasze fale mózgowe będą generalnie odznaczały się piękną spójnością i dużą synchronicznością odpowiadającą uporządkowanym wzorom waszych (przeważnie) logicznych myśli. Obserwowany w rzeczywistości elektryczny chaos tłumaczymy tym, że różne części mózgu przetwarzają różne fragmenty informacji w różnych chwilach i na różne sposoby. Po ich zsumowaniu powstaje z pozoru nieskoordynowany wzór aktywności, który rejestrują elektrody umieszczone na głowie.
Wyobraźcie sobie duży stadion piłkarski wypełniony tysiącami kibiców. Pośrodku stadionu wieszamy mikrofon. Poszczególni ludzi zgromadzeni na stadionie odpowiadają komórkom mózgu; siedzą w różnych sektorach podobnie jak komórki w mózgu są pogrupowane w różne obszary. Mikrofon jest elektrodą umieszczoną na czubku głowy – urządzeniem nagrywającym.
Przed rozpoczęciem meczu wszyscy ludzie zgromadzeni na stadionie rozmawiają o różnych rzeczach w nieskoordynowany sposób. Nie prowadzą jednej zsynchronizowanej rozmowy. Indywidualne rozmowy są wręcz zdesynchronizowane. W rezultacie nasz mikrofon rejestruje chaotyczny gwar, w którym brakuje wyraźnego, ujednoliconego tonu.
Kiedy na głowie badanego umieszczamy elektrodę, jak to się czyni w moim laboratorium,