В числе других видных ученых в этой области в конце 1990-х был немецкий нейробиолог Ян Борн, который значительно расширил выводы Стикголда.

Биографии этих ученых показательны: окольные пути в науке могут привести к фундаментальным открытиям.

Ян Борн — уроженец Целле, маленького городка на севере Германии. Согласно легенде, несколько веков назад его добродетельные обитатели, чтобы сохранить честь своих дочерей, предпочли вместо университета построить тюрьму.

Когда Борн окончил среднюю школу, его отец, работавший судьей, предложил сыну стать военным, поскольку он недостаточно умен для юриспруденции. Но мальчик не послушался и выбрал психологию. Незадолго до получения диплома Борн занялся поведенческой нейробиологией (в то время она называлась биологической психологией). Он считал, что психоанализ стимулирует научный интерес, а его собственные психологические исследования по большей части лишены прочной экспериментальной основы.

После защиты докторской диссертации Борн внес последнюю решающую корректировку в свою деятельность. Любопытство и желание повысить эффективность маленькой лаборатории в Ульмском университете, которая простаивала по ночам, подтолкнула ученого заняться исследованием сна. На тот момент это казалось темным пятном посреди прекрасного ландшафта бурно развивавшейся нейробиологии.

Борн знал, что две половины сна различаются уровнем кортизола, а также продолжительностью медленного и быстрого сна. Возможно ли, что подавление выброса кортизола во время медленного сна необходимо для консолидации декларативной памяти? И что можно утверждать о влиянии сна на недекларативную память (процедурную), необходимую для совершения скоординированных двигательных действий вроде езды на велосипеде или игры в футбол? Возможно ли, что каждая фаза сна важна для разных видов памяти?

Борн и докторант Вернер Плихал провели полисомнографические записи, психологические тесты и применили лекарственные препараты. Результаты показали: медленный сон необходим для укрепления декларативной памяти, а процедурная память в большей степени нуждается в фазе быстрого сна. Введение во время медленного сна аналога кортизола мешает консолидации декларативных воспоминаний, однако не затрагивает процедурной памяти.

В последнее десятилетие американский психолог Кен Паллер из Северо-Западного университета расширил эту картину. Он показал, что быстрый сон играет важную роль в консолидации декларативных воспоминаний, в том числе и тогда, когда стоит более сложная задача, требующая большей интеграции коры головного мозга, например при усвоении новой лексики.

Сон в школе

За последние 20 лет упомянутые ученые и ряд их коллег продемонстрировали роль сна в укреплении и перестройке воспоминаний и даже в их избирательном забывании. Эти открытия имеют значение как для повседневной жизни, так и для прогресса чистой науки. Подобные эффекты были продемонстрированы на обезьянах, крысах и мухах.

Основная социальная польза этих исследований заключается в оптимизации режима сна в соответствии с когнитивными или метаболическими задачами в образовательных или терапевтических целях. Наиболее многообещающая среди альтернатив — сиеста, то есть дневной сон, в школьной среде ради повышения успеваемости.

Недавно были опубликованы первые исследования в этой области. В 2013 году Ребекка Спенсер и ее команда из Массачусетского университета в Амхерсте показали: сон после игровых занятий на память повышает эффективность обучения детей в детском саду пропорционально количеству сонных веретен на ЭЭГ.

Исследование, которое я провел в 2014 году совместно с магистранткой Наталией Лемос и лингвистом Янаиной Вайсхаймер (мы работали в Федеральном университете Риу-Гранди-ду-Норти), показало: короткий дневной сон после учебы увеличивает у шестиклассников продолжительность декларативной памяти о знаниях, приобретенных на уроках.

Биолог Тьяго Кабраль под моим руководством завершил магистерское исследование, в котором продемонстрировал: декларативная память улучшается, если после обычного урока дети на полчаса-час ложатся спать. В настоящее время мы вместе с докторанткой Аной Ракель Торрес и бразильским нейробиологом Фелипе Пегадо из университета Экс-Марсель изучаем эффективность обучения с последующим сном для прочного закрепления узнавания букв у детей в возрасте 5–7 лет.

Результаты показывают, что сон после уроков закрепляет умение различать буквы, а скорость чтения удваивается. Отсутствие такого сна приводит к значительному снижению успеваемости через четыре месяца.

Применение сна для оптимизации школьного обучения по-прежнему не слишком популярно, но его постепенное внедрение представляется неизбежным. В числе биологически наиболее разумных идей для системы образования — создание комнат для отдыха или сиест-клубов, а также индивидуальных капсул для сна.

Похоже, более позднее начало уроков тоже полезно, особенно для подростков. Физиологические изменения, связанные с началом полового созревания, смещают время засыпания и пробуждения, в результате чего молодые люди всегда с утра приходят на занятия сонными. В средних школах Сиэтла в 2016 и 2017 годах начало уроков передвинули почти на час. Это позволило ученикам значительно увеличить продолжительность ночного сна — и средний балл повысился на 4,5%.

В области фундаментальной науки наглядная демонстрация когнитивной роли сна породила более глубокие вопросы. Они не могли попасть в повестку дня до тех пор, пока не удалось покинуть тупиковую ситуацию, созданную в прошлом.

Какие биологические механизмы отвечают за этот весьма полезный психологический эффект? Какие изменения электрической активности нейронов объясняют формирование воспоминаний? Какие молекулярные и клеточные изменения позволяют понять их накопление в течение всей жизни? В следующих трех главах мы подробно рассмотрим эти вопросы и роль генов, белков, электрических колебаний и нейронных цепей, активируемых во время сна, в реверберации воспоминаний. В главе 13 мы вернемся к основным темам книги и подойдем к ее центральной идее. А сейчас самое время начать или возобновить дневник своих сновидений.

Глава 10. Реверберация памяти

Исследование механизмов, приводящих к реверберации воспоминаний во сне, — это сага об идеалистах, подобных Дон-Кихоту. Они отважились перейти мост между биологией и психологией, когда об этом еще только начинали задумываться. Интеллект этих ученых-тяжеловесов по масштабу сравним только с их упорством. История изучения реверберации воспоминаний во сне восходит к новаторским исследованиям электрической активации в рекуррентных нейронных цепях, проведенным в 1930-х годах Рафаэлем Лоренте де Но.

Этот блестящий ученик Сантьяго Рамона-и-Кахаля эмигрировал в США из Испании в 1931 году. Пять лет спустя он поселился в Нью-Йорке и устроился на работу в крупный биомедицинский научно-исследовательский институт, который через несколько лет был преобразован в Рокфеллеровский университет.

К этому времени не по годам развитый в научном смысле Лоренте де Но уже стал знаменитостью — на его счету был ряд важных открытий. Он одним из первых предположил колончатую организацию коры головного мозга: группирование нейронов в вертикальные колонки, или цилиндры, работающие как функциональные единицы.

Кроме того, Лоренте де Но одним из первых подробно описал внутреннюю структуру гиппокампа — участка мозга с очень древней эволюционной историей (о чем свидетельствует его присутствие у птиц, рептилий и млекопитающих). Функция гиппокампа на тот момент изучена не была.

Солидная репутация и авторитет в области нейроанатомии позволили Лоренте де Но получить новую академическую