Dlaczego śpimy. Matthew Walker
się na głębsze wody etapów 3 i 4 NREM, które określane są zbiorczą nazwą „snu wolnofalowego”. Spójrzcie raz jeszcze na wykres 9 przedstawiający zapis fal mózgowych – w szczególności na środkową linię – a zrozumiecie dlaczego. W głębokim, wolnofalowym śnie tempo aktywności mózgu drastycznie spada, nawet do zaledwie dwóch–czterech fal na sekundę: to dziesięć razy wolniej od szaleńczego tempa aktywności mózgu w stanie czuwania.
Co równie niezwykłe, wolne fale NREM są znacznie bardziej synchroniczne i przewidywalne od tych występujących w stanie czuwania. Są tak regularne, że można przewidzieć kilka następnych taktów elektrycznej melodii snu NREM na podstawie dźwięków, które usłyszeliśmy wcześniej. Gdybym miał przekształcić rytmiczną aktywność waszego mózgu pogrążonego w śnie NREM w dźwięki i puścić je wam po przebudzeniu rano (co również robiłem w czasie wspomnianego projektu udźwiękowienia snu), potrafilibyście wychwycić w nich rytm i kołysać się delikatnie do tego powolnego, pulsującego taktu.
Kołysząc się do pulsowania fal mózgowych zarejestrowanych w czasie głębokiego snu, zwrócilibyście uwagę na coś jeszcze. Od czasu do czasu na ten powolny falujący rytm nakładałby się nowy dźwięk. Byłby krótki, zaledwie kilkusekundowy, ale zawsze pojawiałby się w akcentowanej części cyklu powolnego falowania. Wasze uszy zarejestrowałyby go jako szybki tryl, przypominający nieco silne wibrujące „r” z niektórych języków, na przykład hindi czy hiszpańskiego, albo bardzo szybkie mruczenie zadowolonego kota.
Jest to tak zwane wrzeciono snu – dynamiczny skok aktywności mózgu przyozdabiający zwykle końcówkę wolnej fali. Wrzeciona snu występują w etapach głębokiego i płytkiego snu NREM, czyli zanim jeszcze powolne, potężne fale mózgowe głębokiego snu zaczną się formować i dominować w aktywności mózgu. Pełnią wiele funkcji, między innymi nocnych strażników chroniących ciągłość snu i osłaniających mózg przed dźwiękami z zewnątrz. Im potężniejsze i częstsze są poszczególne wrzeciona snu, tym skuteczniej odgradzają śpiącego od zewnętrznych dźwięków, które w przeciwnym razie by go obudziły.
Wróćmy do wolnych fal charakterystycznych dla głębokiego snu. Dokonaliśmy również fascynującego odkrycia na temat miejsca ich pochodzenia i tego, w jaki sposób przetaczają się po powierzchni mózgu. Przytknijcie sobie palec do skóry między oczami, tuż nad nosem. Następnie przesuńcie go w górę czoła na odległość około pięciu centymetrów. Kiedy położycie się później spać, właśnie w tym miejscu będą powstawały fale mózgowe związane z najgłębszym snem: dokładnie pośrodku płatów czołowych. Miejsce to można nazwać epicentrum albo ogniskiem, w którym rodzi się większa część głębokiego, wolnofalowego snu. Fale te nie rozchodzą się w idealnych okręgach. Niemal wszystkie fale mózgowe związane z głębokim snem przemieszczają się w jedną stronę: z przedniej części mózgu do tylnej. Przypominają fale dźwiękowe emitowane przez głośnik, które rozchodzą się głównie w jednym kierunku (przed głośnikiem jest zawsze głośniej niż za nim). Podobnie jak fale dźwiękowe rozchodzące się na dużej przestrzeni, powolne fale emitowane przez mózg stopniowo tracą siłę, przemieszczając się ku tyłowi mózgu; od niczego się nie odbijają ani nie wracają.
Kiedy w latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych naukowcy zaczęli mierzyć wolne fale, przyjęto zrozumiałe założenie: powolne, jakby leniwe, tempo elektrycznej aktywności mózgu musiało odzwierciedlać stan jego bezczynności czy wręcz uśpienia. Była to uzasadniona teza, biorąc pod uwagę, że najgłębsze, najwolniejsze fale mózgowe z fazy NREM przypominają czasami te obserwowane u pacjentów w stanie znieczulenia czy nawet niektórych odmianach śpiączki. Tyle że założenie to okazało się całkowicie nieprawdziwe. Jest dokładnie na odwrót. W głębokim śnie NREM obserwujemy tak naprawdę współpracę między neuronami na niespotykaną kiedy indziej skalę. Tysiące komórek mózgowych postanawiają się zjednoczyć w zdumiewającym akcie samoorganizacji i wspólnie „zaśpiewać” albo rozbłysnąć. Ilekroć mam okazję obserwować fascynujący akt neuronalnej synchronii zachodzący nocą w moim laboratorium badawczym, odczuwam wielką pokorę: sen jest doprawdy zjawiskiem godnym podziwu.
Wracając do analogii z mikrofonem zawieszonym na stadionie piłkarskim, przyjrzyjmy się rozgrywanemu właśnie meczowi snu. Widownia – tysiące komórek mózgowych – przerzuciła się z indywidualnych pogaduszek, którym oddawała się przed meczem (czyli w stanie czuwania), w stan zjednoczenia (głęboki sen). Głosy poszczególnych ludzi łączą się w miarowe, przypominające mantrę skandowanie – skandowanie głębokiego snu NREM. W pewnej chwili wszyscy jednocześnie wykrzykują coś na całe gardło, tworząc nagły skok aktywności mózgu, a potem na kilka sekund pogrążają się w milczeniu, które obserwujemy jako głęboką, długą dolinę fali. Za pomocą mikrofonu zawieszonego na stadionie wychwytujemy wyraźnie rozpoznawalny ryk widowni, po którym następuje długa przerwa na wzięcie oddechu. Uświadomiwszy sobie, że takie rytmiczne incantare głębokiego wolnofalowego snu NREM jest tak naprawdę przejawem niezwykle aktywnego, starannie skoordynowanego stanu mózgowej jedności, naukowcy musieli porzucić wstępne hipotezy na temat głębokiego snu jako stanu półhibernacji albo otępienia.
Zrozumienie tej zadziwiającej elektrycznej harmonii, która rozchodzi się falami po powierzchni mózgu setki razy każdej nocy, pomaga również wyjaśnieniu utraty świadomości świata zewnętrznego. Proces ten zaczyna się pod powierzchnią mózgu, we wzgórzu. Jak może pamiętacie, kiedy zasypiamy, wzgórze – wrota sensoryczne umiejscowione głęboko w środku mózgu – odcinają przesył sygnałów pochodzących od zmysłów (słuchu, wzroku, dotyku i tak dalej) do górnej części mózgu, czyli kory. Przecinając zmysłowe więzi ze światem zewnętrznym, nie tylko tracimy świadomość (co tłumaczy, dlaczego w głębokim śnie NREM nie występują marzenia senne ani nie mamy poczucia upływającego czasu), ale umożliwiamy również korze „wyciszenie się” w jej domyślny tryb funkcjonowania. A jest nim właśnie głęboki sen wolnofalowy, czyli aktywny, intencjonalny, ale wysoce zsynchronizowany stan aktywności. Stan przypominający nocną medytację mózgu, choć chciałbym zwrócić uwagę, że występujące w nim fale mózgowe różnią się znacząco od fal powstających w czasie świadomej medytacji.
W tym szamańskim stanie głębokiego snu NREM można znaleźć istną skarbnicę psychicznych i fizycznych korzyści dla (odpowiednio) mózgu i ciała – przeanalizujemy je dokładnie w rozdziale 6. Na tym etapie naszej opowieści warto jednak wspomnieć o jednej z korzyści płynących dla mózgu – zachowywaniu wspomnień – jako że stanowi elegancki przykład potencjału tkwiącego w głębokich, powolnych falach mózgowych.
Zwróciliście zapewne kiedyś uwagę podczas podróży samochodem, że sygnał stacji FM regularnie zanika, tymczasem stacje AM zachowują cały czas mocny sygnał. Być może dojechaliście w jakieś odludne miejsce i próbowaliście znaleźć nową rozgłośnię FM. Po kilku nieudanych próbach przełączyliście się na pasmo AM, gdzie znaleźliście kilka dostępnych rozgłośni. Wyjaśnienie tkwi w samych falach radiowych i dwóch różnych prędkościach transmisji AM i FM. System FM korzysta z fal radiowych o większej częstotliwości, które oscylują wielokrotnie częściej na sekundę niż fale radiowe AM. Jedną z przewag fal radiowych FM jest możliwość transmitowania większych, bogatszych pakietów informacji, dzięki czemu przenoszony przez nie dźwięk brzmi lepiej. Mają jednak jedną wielką wadę: fale FM szybko opadają z sił, zupełnie jak mocno umięśniony sprinter, który potrafi przebiec tylko niewielki dystans. Choć fale radiowe AM nie są w stanie przenieść głębokiej, dynamicznej jakości rozgłośni FM, ich spacerowe tempo pozwala na pokonywanie dużych odległości przy mniejszym spadku mocy sygnału. Dzięki temu wolniejsze fale AM umożliwiają transmisje dalszego zasięgu, co pozwala na komunikację między bardziej odległymi regionami geograficznymi.
Kiedy wasz mózg przełącza się z wysokiej częstotliwości stanu czuwania na wolniejszy, bardziej miarowy wzór głębokiego snu