Dlaczego śpimy. Matthew Walker
przenoszą fragmenty pamięci (świeże wspomnienia) z niepewnej przechowalni krótkoterminowej do trwalszego, a przez to bezpieczniejszego magazynu długoterminowego. Z tego powodu sądzimy, że o ile aktywność mózgu w stanie czuwania związana jest głównie z postrzeganiem zewnętrznego świata za pomocą zmysłów, o tyle stan głębokiego, wolnofalowego snu NREM jest poświęcony wewnętrznej refleksji – takiej, która sprzyja transferowi informacji i destylacji wspomnień.
Jeżeli stan czuwania jest zdominowany przez postrzeganie, a sen NREM przez refleksję, co dzieje się w śnie REM – w fazie wypełnionej marzeniami sennymi? Spójrzcie jeszcze raz na wykres 9 i ostatnią linię aktywności mózgu, którą mógłbym zaobserwować w laboratorium, gdybyście znajdowali się w fazie snu REM. Mimo że pozostawalibyście pogrążeni we śnie, obserwowane wtedy fale mózgowe przestałyby w jakikolwiek sposób przypominać te z fazy głębokiego, wolnofalowego snu NREM (środkowa linia). Aktywność mózgu w fazie REM jest niemal wierną kopią tej obserwowanej w czasie świadomego, aktywnego stanu czuwania – górnej linii z tego wykresu. Niedawne badania przeprowadzone za pomocą obrazowania metodą rezonansu magnetycznego pokazały, że niektóre obszary mózgu są aktywniejsze w czasie snu REM niż w stanie czuwania nawet o 30 procent!
Z tych powodów sen REM bywa nazywany snem paradoksalnym: mózg wydaje się obudzony, ale ciało pozostaje wyraźnie uśpione. Często nie da się odróżnić snu REM od stanu czuwania wyłącznie na podstawie elektrycznej aktywności mózgu. We śnie REM powracają zdesynchronizowane fale mózgowe o wyższej częstotliwości. Wiele tysięcy komórek mózgowych kory, które wcześniej łączyły się w powolnej, zsynchronizowanej rozmowie w czasie głębokiego snu NREM, zaczynają znów gorączkowo przetwarzać odrębne fragmenty informacji – z różną prędkością, w różnym czasie, w różnych obszarach mózgu (co było typowe dla stanu czuwania). Jednak człowiek się nie budzi, ale dalej leży wyraźnie pogrążony we śnie. Jakie zatem informacje ulegają wtedy przetworzeniu, skoro na pewno nie te pochodzące ze świata zewnętrznego?
We śnie REM, podobnie jak w stanie czuwania, otwierają się ponownie sensoryczne wrota wzgórza. Tyle że przybierają inną postać. Do kory mózgowej wpuszczają nie doznania pochodzące ze świata zewnętrznego, ale sygnały związane z emocjami, motywacjami i wspomnieniami (przeszłymi i bieżącymi), które wyświetlają się na wielkich ekranach wzrokowego, słuchowego i kinetycznego obszaru kory czuciowej. Każdej nocy sen REM zaprasza nas na groteskowe przedstawienie, w którym zostaje zaprezentowany dziwaczny, mocno skojarzeniowy korowód autobiograficznych wątków. Jeżeli chodzi o przetwarzanie informacji, stan czuwania można potraktować z grubsza jako postrzeganie (doświadczanie i nieustanne poznawanie otaczającego was świata), NREM jako refleksję (przechowywanie i wzmacnianie surowych składników, jakimi są nowe fakty i umiejętności), a sen REM jako integrację (łączenie tych surowych składników w większe całości, budowanie jeszcze dokładniejszego modelu wyjaśniającego funkcjonowanie świata, co oznacza między innymi dokonywanie twórczych spostrzeżeń, nabywanie umiejętności i rozwiązywania problemów).
Skoro elektryczne fale mózgowe snu REM i stanu czuwania są do siebie tak podobne, w jaki sposób potrafię rozpoznać, którego z tych stanów doświadczacie, leżąc w sypialni mojego laboratorium? W tej kwestii rozstrzygające jest zachowanie waszego ciała – a konkretnie jego mięśni.
Przed położeniem was do łóżka w laboratorium, przymocowalibyśmy elektrody nie tylko do waszej głowy, ale również do ciała. W stanie czuwania, nawet kiedy leżelibyście zrelaksowani na łóżku, obserwowalibyśmy ogólne napięcie mięśniowe, inaczej tonus. Taki równomierny szum mięśni można łatwo wykryć za pomocą elektrod umieszczonych na ciele. Z chwilą wejścia w sen NREM wspomniane napięcie mięśniowe częściowo zanika, niemniej znaczna jego część pozostaje. Dopiero kiedy organizm zbiera się do przeskoku w sen REM, dochodzi do niezwykłej zmiany. Na kilka sekund przed rozpoczęciem fazy marzeń sennych i później przez cały czas trwania snu REM, człowiek pozostaje całkowicie sparaliżowany. W mięśniach zależnych od naszej woli zanika napięcie. Wszelkie. Gdybyśmy weszli wtedy po cichu do pokoju i delikatnie unieśli wasze ciało, nie budząc was, byłoby całkowicie wiotkie, zachowywałoby się jak szmaciana lalka. Nie obawiajcie się, mięśnie niezależne od woli – czyli te, które kontrolują automatyczne czynności w rodzaju oddychania – nadal funkcjonują w czasie snu, utrzymując was przy życiu. Ale wszystkie pozostałe się rozluźniają.
Zjawisko to, zwane atonią (brak tonu, w tym wypadku tonusu, czyli napięcia mięśniowego), powstaje pod wpływem potężnego sygnału przesyłanego z pnia mózgu na całą długość rdzenia kręgowego. Posturalne mięśnie ciała, na przykład bicepsy w rękach albo mięśnie czworogłowe w nogach, tracą wtedy jakąkolwiek sztywność i siłę. Przestają odpowiadać na polecenia mózgu. Człowiek staje się w praktyce więźniem we własnym ciele, zesłanym tam przez sen REM. Na szczęście po odsiadce, równej długości cyklu snu REM, organizm zostaje uwolniony z tego fizycznego więzienia. Ten uderzający rozdźwięk w czasie fazy marzeń sennych, kiedy mózg jest bardzo aktywny, a ciało pozostaje unieruchomione, pozwala uczonym na łatwe rozpoznanie – a przez to odróżnienie – fal mózgowych snu REM od fal mózgowych stanu czuwania.
Dlaczego ewolucja postanowiła zakazać aktywności mięśniowej w czasie snu REM? Ponieważ dzięki temu nie będziecie odgrywali swoich marzeń sennych. W czasie snu REM przez mózg przepływa nieprzerwany strumień poleceń motorycznych, stanowiących podłoże bogatych w ruch przeżyć właściwych dla marzeń sennych. Matka Natura postąpiła zatem mądrze, zakładając nam na ten czas fizjologiczny kaftan bezpieczeństwa, który uniemożliwia realizację fikcyjnych ruchów, zwłaszcza że w czasie snu człowiek nie dysponuje zdolnością do świadomego postrzegania otoczenia. Łatwo sobie wyobrazić zgubne skutki odegrania jakiejś wyśnionej walki albo desperackiej ucieczki przed zbliżającym się we śnie wrogiem, kiedy mamy zamknięte oczy i nie jesteśmy w stanie pojmować otaczającego nas świata. Dość szybko opuścilibyśmy pulę genową. Mózg paraliżuje ciało, żeby sam mógł bezpiecznie śnić.
Skąd wiemy, że tego rodzaju polecenia związane z ruchem rzeczywiście są wydawane w czasie snu (jeśli nie liczyć informacji od osoby, która się obudziła i poinformowała nas, że śniło jej się, jak biega albo walczy)? Z powodu przykrej okoliczności, że ten mechanizm paraliżu zawodzi u niektórych ludzi, zwłaszcza w podeszłym wieku. W rezultacie przekładają oni te zrodzone w snach impulsy motoryczne na działania w realnym świecie. Jak się przekonamy w rozdziale 11, może to prowadzić do tragicznych skutków.
Na koniec wspomnę jeszcze o ważnym elemencie opisu snu REM, a mianowicie zjawisku, od którego wziął swoją nazwę: towarzyszących mu szybkich ruchów gałek ocznych. W czasie snu NREM spoczywają one nieruchomo w oczodołach19. W czasie marzeń sennych elektrody umieszczone pod oczami i nad nimi rejestrują zupełnie inny obraz: taki sam, jaki Kleitman i Aserinsky zaobserwowali w 1952 roku, obserwując sen noworodków. W fazie REM występują okresy, kiedy oczy miotają się jak szalone, poruszając się od lewej do prawej, od lewej do prawej i tak dalej. W pierwszej chwili uczeni założyli, że te rytmiczne ruchy gałek ocznych odpowiadają śledzeniu doświadczeń wzrokowych w snach. Ale to nieprawda. Ruchy gałek ocznych są ściśle powiązane z fizjologicznym procesem tworzenia snu REM i stanowią odzwierciedlenie czegoś jeszcze bardziej niezwykłego niż bierne podziwianie ruchomych obiektów występujących we śnie. Zjawisko to zostanie szczegółowo opisane w rozdziale 9.
Czy jesteśmy jedynymi istotami, które doświadczają różnych etapów snu? Czy u innych ssaków występuje faza REM? Czy śnią? Przekonajmy się.
4
MAŁPIE ŁÓŻKA, DINOZAURY I DRZEMKA POŁOWĄ MÓZGU
Kiedy istoty żywe zaczęły spać? Czy sen wykształcił się dopiero
Co osobliwe, w czasie przejścia ze stanu czuwania w stan lekkiego snu fazy 1 NREM wasze oczy zaczynają delikatnie i bardzo, bardzo powoli obracać się synchronicznie w oczodołach niczym dwie baletnice wykonujące idealnie zsynchronizowany piruet. Jest to charakterystyczna wskazówka informująca o nieuchronnym zbliżaniu się snu. Jeżeli dzielicie z kimś łóżko, spróbujcie poobserwować powieki tej osoby, kiedy będzie zapadać w sen. Zobaczycie odkształcenia zamkniętych powiek wynikające z ruchów gałek ocznych. Na marginesie dodam, że gdybyście zdecydowali się przeprowadzić taki eksperyment, powinniście mieć na względzie potencjalne konsekwencje. Trudno chyba o bardziej niepokojące doznanie, niż widok wiszącej nad nami, świdrującej nas wzrokiem twarzy partnera, kiedy nagle otworzymy oczy.