Фильм "Начало" Обзор нейроученого часть 1.
Публикуется с разрешения автора Астры Бриант.(Astra Bryant).
"Предистория: недавно я отправилась смотреть новый фильм Кристофера Нолана "Начало" с большой компанией друзей. Так как я оказалась единственным нейроученым в группе, то естественно, меня спросили о том, насколько этот фильм достоверен с научной точки зрения. Попросив некоторое время на обдумывание, я поняла, что из ответа получится хороший пост для блога. Четыре дня и шесть страниц текста, предлагают первую часть моего обсуждения "Начала".
(Примечание автора. Небольшое предостережение - пост ниже содержит некоторые спойлеры, поэтому будет гораздо понятнее для тех, кто уже насладился фильмом. Во-вторых, я не занимаюсь специально исследованиями сна, и не в коем случае не являюсь экспертом в области сложных биологических процессов, происходяших в период сна. И в завершение - значительная часть моих знаний биологии сна почерпнута из превосходного учебника "Основы Нейронауки" - 2008.
Я по настоящему насладилась "Началом". Полагаю, что это достаточно сложный фильм, иногда требующий того, чтобы аудитория была образована. Хотя фильм и содержит большое количество пиротехнических эффектов, что вполне ожидаемо от Кристофера Нолана, само действие окрашено господствующими психологическими темами. С моего зрительского места, основными темами "Начала" являются восприятие наших снов, как бесконечно поля боя и мощного оружия с одной стороны и с другой - тема того, что наше сознательное восприятие реальности является чрезвычайно хрупкой конструкцией. Учитывая это, по сюжету трудно избежать предположений о природе снов и сознания. К тому же, учитывая особенности воспроизводимой истории, вполне предполагалось и использование различных вымышленных технологий, позволявших режисеру воплощать свои ментальные проделки; это все меня не разочаровало. Еще в прошлом, я обнаружила , что лучшим способом просмотра подобных фильмов, чей сюжет сбивается в область нейронауки - убежденно не верить тому, что показывается и говорится; это спасает меня от большого количества душевных страданий при сравнении реальности наших знаний/технологий с принципами (как теоретическими, так и практическими) представляемых аудитории в вымышленных фильмах.
Тем не менее, в случае с "Началом", мне бы хотелось привести краткий анализ тех самых разнообразных принципов, которых он касается. Так как этот фильм - очень сложная история, то в нем правдоподобность различных кусков колеблется от чистой фантазии до того, что основано на современных знаниях. "Начало" - длинный фильм и детальный разбор достоверности отдельных моментов требует значительных усилий. Поэтому я буду обсуждать только те моменты фильма, которые непосредственно соприкасаются с темами нейронауки, а также уделю внимание тому, что сегодняшняя нейронаука знает о снах и сновидениях. Я бы еще раз не советовала читать пост в том случае, если вы еще не посмотрели фильм.
И, как я отмечала ранее, "Начало" - очень длинный фильм, касающийся очень многих концепций, относящихся к нейронауке сновидений, и я не буду стараться охватить их все - но, постараяюсь пролить свет на наиболее интересные. Конечно, наиболее выдающимся примером псевдо-нейронауки является концепция совместно переживаемых сновидений, на которой основан весь фильм. Наше введение в этот основополагающий принцип происходит в самом начале фильма, и хотя по ходу сюжета объясняются и другие аспекты состояния сновидения ( к примеру, роль Архитектора в создании ландшафта сновидений), сам принцип того, что могут быть совместные сны без какой-либо помощи внешней технологии - не обсуждается и не ставится под сомнение. Исследование этого утверждения в этом посте будет началом длинного обуждения природы сознания и сновидений. Так как я приступаю к рассмотрению этих вопросов (многие из которых будут обсуждаться в последующих постах), то для начала я оставлю в стороне псевдо-нейронауку и рассмотрю некоторые другие связанные с этой наукой темы содержащиеся в "Начале". Во-первых, я кратко рассмотрю цикл сна, сравнивая то, что показывают исследования с версией, представленной в фильме. Потом я обсужу те области мозга, которые активны во время сновидений и могут ли они демонстрировать выдающиеся когнитивные способности, демонстрируемые персонажами "Начала" исходя из того, что мы уже знаем о спящем мозге. И в завершении я поговорю о технологиях (или отсутствии таковых) используемых для содействия состояниям сна в "Начале".
ЦИКЛ СНА.
Приход техник нейроизображений, таких как МRI, позволил ученым отследить активность мозга во время всех классических состояний, включая сон. Поэтому у нас есть достаточно хорошее понимание того, что происходит в различных областях мозга в это время. Классические исследования выделяют множественные уровни сна ( лучше из нашей Вики - понятнее:Вики о структуре сна. от автора поста не отличается). У каждого уровня - свой характерный профиль активности. Между тем сон в "Начале" необыкновенно однороден. Исследования же показали нам, что сновидения случаются только во время быстрого сна (хотя кошмары случаются и в другие фазы). Более того, последовательность прохождения через различные фазы сна во время его цикла - очень периодична, каждый цикл длится 90-100 минут. Цикл сна любого человека (а во время сна мы проходим через несколько циклов) включает в себя 20-25% быстрого сна, остальное время приходится на глубокий. Соотношение между быстрой и медленной фазами сна изменяется в течении ночи, в начале господствует медленный сон, а быстрый или краток или не существенен. Это все переворачивается к завершению сна. В фильме "Начало" - немедленное вхождение актерами в сновидение является невероятным - любому сновидящему пришлось бы пройти через множественные фазы сна, прежде чем оказаться в сновидении, или по крайней мере побыть в медленной фазе без сновидений, перед тем, как в них попасть (возможные исключения будут обсуждаться позднее).
СПЯЩИЙ МОЗГ.
Переход от бодрствования ко сну характеризуется широко распространенной деактивацией мозга, в частности переднего мозга и стволового. Активность мозга еще больше снижается по мере того, как сон переходит от медленного уровня 1 к медленному уровня 2, а потом к собственно медленно-волновому. Во время сна со сновидениями отдельные участки мозга демонстрируют реактивацию до уровней эквивалентных и выше состояния бодрствования; эти области включают в себя стволовой мозг, diencephalic, subcortical limbic, cortico-limbic и ряд областей связанных с кортикальной. В дополнение к этому, быстрый сон характеризуется активным подавлением моторной деятельности и пресимпатическим торможением сенсорных сигналов.
Эти паттерны активности (или отсутствия таковой) прямо связаны с характерными чертами сна, отличающими его опыт восприятия от состояния бодрствования. Феноменология состояния сна описывается следующим образом:"Восприятие, вместо того, чтобы формироваться внешними стимулами, характеризуется галлюцинациями." Способность к познанию путается таким же образом. Вместо временной ориентации, спящий ум теряет связь со временем, местом и личностью. Вместо активного и критического мышления, спящий ум предается иллогическим капризам, причудливым объяснениям и не согласованным построениям. Память во время сна - фрагментарная, поскольку отделена от текущих событий и более того, испытывает их сильный дефицит.Эмоции вместо того, чтобы быть сдержанными и представлять ответ на воспринимаемое и мысли, становятся доминирующими и организуют очень яркие переживания спящего сознания. Активация лимбического мозга, по всей видимости лежит в основе сильной эмоциональной значимости сновидений, тогда как продолжительная деактивация префронтальных областей приводит к не логической природе снов, а также к нехватке познавательных способностей и памяти. Подавление активной моторики предохраняет нас от действий во сне, пресимпатическое торможение сенсорных сигналов препятствует обработке внешних сенсорных сигналов.
Мы можем сравнить некоторые специфические детали состояния сновидения "Начала" с нейронаучными принципами сна, выведенными из наблюдения паттернов активности мозга во время сна. Лучшим примером является высказывание героя (Ди Каприо) в отношении того, какая логика и время во сне. В сцене, где Ди Каприо объясняет Эллен Пейдж состояние сна, он демонстрирует (в кафешке) не линейность сновидений, в частности то, как течение времени внутри сна может прерываться непредсказуемыми скачками. Однако, несмотря на это словесное признание, действия внутри сновидений совершаются с удивительной логикой, а сновидящие демонстрируют потрясающий уровень когнитивных способностей, ориентации и памяти - что не подтверждается нейронаукой из-за значительной деактивации префронтальных областей мозга, особенно во время медленного сна.
Другим примером частичной правдоподобности является фокусировка на эмоциональной составляющей снов. Основные сюжетные представления подсознания Ди Каприо, проникающие в содержание его сновидений связаны с эмоциями связанными со смертью его жены. Во время быстрого сна (сновидений), лимбические структуры, такие как амигдала, демонстрируют высокий уровень активности, а само содержание снов действительно очень сильно эмоционально окрашено. Однако, учитывая деактивацию областей памяти, сновидение не может сопровождаться высокоточной памятью и теми связными эмоциональными построениями, которые производит подсознание Ди Каприо. Более вероятным будет полное погружение в эмоции и возникновение конструкций, связанных с эмоциональным содержимым; если особое эмоциональное событие (смерть жены) будет проигрываться во сне, скорее всего память будет дефрагментирована. Более того, нейронаука предскажет, что герой Ди Каприо будет испытывать огромный дефицит во вспоминании частных моментов, лежащих в основе его эмоции, а не той точности, которую он демонстрирует в сцене, где героиня Пейдж вводится в его сон.
Я кратко хотела бы упомянуть еще об одном моменте - идее выхода из сна. Учитывая длину поста, я детально обращусь к переходу от сна к бодрствованию позднее, но определенную подготовку к этому сделаю сейчас. "Начало" очень связано с переходом от сна к бодрствованию. И на самом деле, развитие у сновидящих способности распознавать момент перехода - одна из основных тем фильма, которой уделяет много времени герой Ди Каприо. Исследования установили, что в отличие от тщательно разрабатываемых усилий, демонстрируемых нам на протяжении всего фильма, человек очень легко пробуждается от быстрого сна любым значимым стимулом (например его именем), хотя при этом может и не реагировать на внешние шумы. Опять таки, в последуещем посте я планирую обсудить то, что мы знаем о биологии, лежащей в основе перехода сон-бодрствование, действительно ли Нолану необходимо было окунать Ди Каприо в ванну с холодной водой, а также возможно ли существание нарушений сна, схожих с теми, которые были у жены Ди Каприо.
А сейчас вернемся к обсуждаемому ранее. Тому, что мгновенный переход в состояние сновидения в "Начале" игнорирует свидетельства нейронауки о прогрессии уровней при переходе от бодрствования к состоянию сна со сновидениями. Сам сон представляет из себя серию переходов между различными состояниями мозга. Стоит отметить, что изучение осознанных сновидений, говорит о возможности прямого перехода от бодрствования в сновидения. Идея осознанных сновидений выглядит основополагающим принципом, заложенным в основу "Начала". Осознанное сновидение определяется как таковое, в котором спящий осознает что он/а спит. К несчастью, изучение осознанных сновидений не встречает поддержки в солидных научных изданиях (хотя в университете Стэнфорда, др. Стивен Лаберже сделал первые шаги в этом направлении еще в конце 70-х. С тем, чтобы представить ОС для изучения психофизиологами. Отмечу, что Лаберже основал компанию LUCIDITY INSTITUTЕ посвященную обучению искусству осознанных сновидений. Поиск статей в PubMed дал всего 40 результатов И всего три статьи за последнее время. Самая интересная Восс (2009) посвящена исследованиям ОС во время которых велась запись, в ней наблюдалось увеличение силы различных частот и степень синхронности различных отделов мозга. Из полученных результатов авторы делают вывод о том, что активность мозга во время ОС сходна с активностью во время бодрствования. Они предполагают, что осознанные сновидения вовлекают в деятельность префронтальные области, которые обычно дезактивированы во время быстрого сна. К сожалению, прямая проверка этой гипотезы, что ОС связаны с реактивацией префронтальных областей невозможна при приминении ЭЭГ (которая не устанавливает точную локализацию сигнала). Я не нашла свидетельств опубликованных данных fMRI по изучению активности мозга при ОС, весьма вероятно, что подобные исследования вообще пока не проводились, что не позволяет нейронауке сказать что-либо о механизмах, лежащих в основе ОС и о том, являются ли состояния сновидения "Начала":
1. Примерами Осознанных Сновидений
2. Если так, являются ли такие состояния биологически возможными.
(Читатели данного сообщества могут ознакомиться с описанием исследований Восс , на которые ссылается Астра в этом посте.)
Технологии "Начала".
Третий комментарий в отношении технологий, используемых в "Начале". Переход от бодрствования к неосознанному состоянию - сложный биологический процесс, включающий скоординированную активность разнообразных областей мозга. К настоящему моменту, все взаимоотношения еще не поняты полностью, однако существует огромное количество исследований описывающих то, какую роль играют собственные нейрохимические вещества человека, как и то, как воздействуют определенные медицинские препараты на вхождение в бессознательное состояние.
Нейронные механизмы, ответственные за переход от бодрствования к состояниям сна, являются предметом изучения нескольких лабораторий - и их работа описывает различные области мозга и их взаимодействие с химическими веществами. Я не буду в это углубляться, но упомяну о том, что существуют сложные и разнообразные взаимодействия, лежащие в основе цикла сна. В контексте фильма, который по большей части избегает обсуждения неоднородности самого сна (см. выше) я упомяну о том, что обнаружено то, что определенные химические вещества могут порождать различные фазы сна - решающее значение для достоверности "Начала" является обнаружение того факта, что фосфороорганические инсектициды прямо активируют нейронные цепи отвечающие за сновидения, а потому вызывают яркие сновидения и сно-подобные галлюцинации во время бодрствования.
В фильме, важность успокоения для вхождение в сновидение - играет важную сюжетную роль. Понятно, что сценарий осторожен в названиях химических препаратов. Однако известно, что диссоциативные препараты вызывают когнитивные состояния сходные с описываемыми в фильме. В отличие от психоделиков (при использовании которых когнитивные изменения происходят в состоянии бодрствования), большинство диссоциантов дейсьвуют как успокоительное, в дополнение к этому вызывая яркие сновидения. Однако существует мало научных исследований о воздействии этих химических препаратов на мозг человека, учитывая тот факт, что большинство диссоциантов имеют сомнительную законность. Тем не менее, мы можем предположить, что седативные лекарства, показанные в "Начале" могут воздействовать как индукторы подобных состояний сновидения. Кроме того, эти вымышленные химические вещества должны были бы способствовать переходу от бодрствования к бысрому сну, а в дальнейшем предотвращать естественный переход между фазами сна, эффективно удерживая спящего в быстром сне.
Цель Сновидений:
Одним из первых вопросов, который мне задали после фильма, был: "А почему собственно мы спим?".
Хороший вопрос. Хотя нейронаука уже совершила солидный прорыв в отношении того, как различные области функционируют во время сна и сновидений, основной нерешенный вопрос - точная функция сна и сновидений. Многие исследователи, ищущие ответ на этот вопрос, говорят о том, что сон необходим для поддержания метаболизма, теплового баланса, теплового равновесия, иммунной системы и консолидации в память, полученной информации. Последняя функция широко изучена, исследования демонстрируют, что различные фазы сна критически важны для объединения различных форм памяти: быстрый сон для кратковременной, медленный для явной/повествовательной памяти, а они оба для эмоциональной памяти. Что касается сновидений, то их исследование показало их важность в модуляции эмоциональных состояний во время бодрствования. В дополнение к этому, сновидения играют критически важную роль в укреплении сетей ассоциативной памяти. Но, исчерпывающего объяснения того, почему мы спим и видим сны у нейронауки пока нет.
На этом заканчивается первая часть моего обзора. Я надеюсь вскоре представить вторую часть, обсуждающую переход от сна к бодрствованию и концепцию совместных сновидений."