Наш мозг слышит даже во сне

Наш мозг слышит даже во сне

Во сне мы также получаем акустическую информацию.

Наш мозг обрабатывает то, что мы слышим, даже во время сна. Но мы ничего не знаем об этом. © Изображение: Hank Grebe.

Хоть мы не взаимодействуем со средой, но мозг работает, — свидетельствует эксперимент. Согласно полученным данным, мозг во сне может отличить содержательные речи от лишенного смысла бормотания.

Интересно, что содержательные сообщения мозг обрабатывал приоритетно во всех фазах сна, кроме фазы активного сна, сообщают ученые в журнале «Current Biology». Почему — до сих пор не известно.

Без сна организм не может поддерживать жизнь. Когда мы отдыхаем, наш мозг использует паузу, чтобы отсортировать и сохранить воспоминания, перезарядить синапсы и избавиться от отходов. Во время сна мы воспринимаем раздражители из окружающей среды ограниченно и избирательно: будильник мы услышим, но не шум транспорта или разговор партнера.

Но почему? До сих пор неясно, как работает такое селективное подавление раздражителей. Возможно, существует фильтр, через который большинство акустических сигналов не может попасть в высшие мозговые центры. Или же входные сигналы считываются и обрабатываются полностью?

Чтобы это выяснить, ученые во главе с Мэтью Коромой (Matthieu Koroma) из Сорбоннского университета в Париже попросили 18 переутомленных подопытных задремать в лаборатории.

Во время засыпания и самого сна участникам на одно ухо рассказывали истории. В другое ухо ученые направляли бессодержательные звуки (бормотание). С помощью электроэнцефалограммы отслеживали, обрабатывал ли мозг языковые раздражители и как именно.

Для этого специальный алгоритм научили узнавать специфические для этого процесса мозговые сигналы и различать их.

1. На этапе обучения (см. рис.) бодрствующие участники прослушали 12 историй «в обоих ушах»: 6 информативных историй, а затем 6 т.н. «Джаббервоков» (Jabberwocky-истории имеют нормальные синтаксические и фонологические структуры, но составлены из новых/бессмысленных слов).

2. Потом участникам было дано указание сосредоточиться на информативной истории, которая проигрывалась на одно ухо, игнорируя Джаббервоки в другом (тестовая фаза).

3. После 8 испытаний, во время которых участники должны были выполнить задание в состоянии бодрствования (фаза пробуждения), участникам было разрешено заснуть, в то время как испытания из фазы пробуждения продолжались непрерывно (фаза сна: ~90 мин).

4. Далее информативные истории (синие) и Jabberwocky (красные) были проиграны, когда участники спали. Для отслеживания речевой обработки во время тестовой фазы сначала использовались тренировочные испытания, чтобы отобразить реакцию ЭЭГ на изменения звуковой огибающей (sound envelope).

5. Затем полученную линейную модель использовали для восстановления звуковой огибающей по отфильтрованной ЭЭГ, записанной во время пробных и тестовых испытаний. Оценка корреляции была рассчитана путем сравнения предсказанной звуковой огибающей с огибающей каждого слухового потока. Испытания с более высоким показателем реконструкции для информативной речи по сравнению с Jabberwocky были оценены как правильные. Процент правильных испытаний и определил эффективность декодирования.

Мозговые волны показали, что когда подопытные засыпали, их мозг продолжал слышать — хотя и очень селективно. Как и в состоянии бодрствования, содержательные сообщения во сне мозг обрабатывал усиленно и приоритетно. Зато лишенное смысла бормотание мозг подавлял. Такая селективная реакция на акустические раздражители в фазе легкого сна сохранялась и во время сновидений — так называемой фазы быстрого сна.

«Наши результаты подтверждают, что мозг спящего человека обрабатывает слуховые раздражители», — резюмируют Корома и его коллеги. — «Вместо того, чтобы отфильтровывать все акустические сигналы еще на первом уровне восприятия, мозг прислушивается во сне, поэтому может отличить содержательное сообщение от бессмыслицы. Это доказывает, что даже во сне продолжается обработка акустических раздражителей в высших центрах мозга». p />Однако во время фазы быстрого сна мозг временно менял свои реакции на акустические раздражители. Это происходило тогда, когда испытуемые во сне активно двигали глазами вперед-назад. Как только испытуемые переходили в эту фазу, их мозг переставал приоритетно обрабатывать содержательные речи. Он прицельно подавлял акустическую информацию. А сигналы псевдоязыка оставались стабильными на протяжении всей фазы быстрого сна — неважно, двигались глаза подопытных или нет.

По мнению ученых, это означает, что наш мозг не только постоянно прислушивается — он также подстраивает свои реакции в каждой из фаз. Соответственно, содержательные, потенциально важные стимулы обычно имеют приоритет. Но когда мы интенсивно спим — как это происходит во время движения глаз во сне — даже эти раздражители подавляются. «Это первое доказательство такого механизма селективного угнетения слуховых раздражителей во время фазы быстрого сна», — говорит Корома.

Почему во время этой фазы мозг специально игнорирует информацию извне, до сих пор неясно. Существует гипотеза, что так мозгу легче сосредоточиться на внутренних процессах. Ведь во время быстрого движения глаз сны особенно интенсивны, то есть мозг имеет много работы.

«Такие механизмы подавления раздражителей от органов чувств могут служить защитой сна и заботиться о том, чтобы информативные сигналы не помешали внутренний активности», — предполагают ученые. Последующие исследования должны выяснить, верно ли данное предположение.

Источники:

1. Auch im Schlaf hört unser Gehirn noch zu
2. Sleepers Selectively Suppress Informative Inputs during Rapid Eye Movements