Экология сна

Продолжаю публиковать выдержки из книги "Сон под микроскопом". Сегодня из главы об экологии сна.

Сон и бодрствование определяются прежде всего взаимодействием между организмом и окружающей средой. Сон невозможно определить и вообще представить на уровне отдельного индивида в пустоте. Сон не в нас, а между нами и окружающим миром.

Знаменитый физик и философ Дэвид Бом как-то заметил: «…слово теория, как и слово театр, происходит от греческого theoria, что означает рассматривать или представлять. Таким образом, можно сказать, что теория — это взгляд на мир, способ его рассмотреть или постичь, а не представление о том, каков мир есть на самом деле»....

Экологию сна невозможно обсуждать отдельно от его филогенеза — учения об эволюционном развитии видов. Традиционный взгляд на эволюционный процесс заключается в установлении роли мутаций, часто незначительных и происходящих случайным образом, которые и способствуют выживанию организма в суровых условиях окружающей среды, сохраняются и передаются из поколения в поколение. Ключевой аспект выживания организма — адаптация к внешним факторам природы, иными словами, приспосабливание к окружающей среде. Фенотипические модификации — результаты мутаций — должны улучшать приспособленность организмов к их окружению. Именно поэтому философ Грегори Бейтсон в книге «Шаги к экологии разума» в качестве единицы выживания в первую очередь рассматривал «организм-в-окружающей-среде», а не просто «сам организм». Исключить из уравнения окружающую среду невозможно — организмы живут не в пустоте, и только их пребывание в определенных внешних условиях, адаптация к ним, наделяет их даром жизни. Умберто Матурана и Франсиско Варела — чилийские биологи и философы — предлагали характеризовать живые системы как «единицы взаимодействия», существующие исключительно в «амбиенсе»: «С чисто биологической точки зрения они [живые системы] не могут быть поняты независимо от той части окружения, с которой они взаимодействуют, иначе: вне их ниши, а ниша эта, в свою очередь, не может быть определена независимо от живой системы, которая ее определяет».

Единство и неразделимость организма и окружающей среды иллюстрируется многочисленными адаптациями, которые совершенно бессмысленны и недоступны для понимания и описания вне контекста окружающей среды. Поэтому организм, по мнению чилийских ученых, в каком-то смысле является ее отражением. Птицы на отдаленных от материков островах, потерявшие способность к полету из-за отсутствия к этому необходимости, наглядный тому пример. Другой пример, утрата REM-фазы сна у ряда морских млекопитающих и обретение ими удивительной способности к однополушарному сну — как адаптация к водному существованию. Но самое любопытное в том, что в некоторых случаях гибкость в проявлении определенных фенотипических признаков сохраняется. Пример ушастых тюленей (к ним относятся морские котики, морские львы, сивучи), которые полностью восстанавливают свою способность к REM-фазе сна после возвращения на сушу, подтверждает влияние окружающей среды на них, а также напоминает о том, что смысл многих фенотипических признаков невозможно полостью постичь, если рассматривать организмы вне контекста их окружения. Если бы мы изучали сон ушастых тюленей только на суше, мы никогда не обнаружили бы, что в определенных условиях они могут легко отказаться от важной его части. И трудно представить, сколько открытий мы еще сделаем, изучая, как животные спят в дикой природе, иначе: в их естественных условиях, к которым они адаптировались в течение миллионов лет эволюции. Ведь сон, прежде всего, определяется именно тем, как организм взаимодействует (и не взаимодействует) с окружающей средой.

Понятие окружающая среда слишком размыто и недостаточно определено, и прежде всего, в представлениях об эволюционной динамике сна, роли конкретных факторов и их сочетаний в формировании поведенческих и физиологических его составляющих. Поэтому необходимо ввести в обсуждение еще несколько положений. Вышеупомянутая идея экологической ниши, изначально определенная американским орнитологом Джозефом Гринеллом как среда обитания организма, к которой тот адаптирован, была развита британским экологом Чарльзом Элтоном, уточнившим, что «ниша животного означает его место в биотической среде, его связь с пищей и врагами». Потом это представление было разработано в более сложной и абстрактной форме зоологом Эвелином Хатчинсоном, который определил саму «физическую (биотическую) среду» как пассивное сочетание множества факторов, связанных или не связанных между собой различными способами, и тех специфических агентов окружающей среды, биологически значимых для организма, с которыми он взаимодействует и которые определяют его выживание.

Для описания экологической ниши Хатчинсон использует метафору: ниша рассматривается как многомерный «объем» или, точнее, гиперпространство, которое определяет адаптации и ими же и определяется, а также приспособлениями и способностями вида в целом и отдельных его особей в частности. Понятие «экологическая ниша» представляет собой нечто принципиально отличное от хорошо знакомого трехмерного пространства, которое мы, как привыкли полагать, занимаем. Требуется немного воображения для того, чтобы принять экологическую нишу как некую абстракцию, нечто намного сложнее, чем просто трехмерный физический мир, учитывая обилие факторов, одновременно играющих роли различной важности и взаимодействующих друг с другом. В качестве аналогии приведем гомункулус — гомункулус Пенфилда — изображение человечка с искаженными размерами частей тела, отражающий их представленность в нашей сенсорной коре. Начиная с ранних экспериментов нейрохирурга Уайлдера Пенфилда было установлено, что части человеческого тела непропорционально представлены в собственном мозге. Так повышенная чувствительность кончиков пальцев и губ отражается в несравненно большей поверхности коры, реагирующей на их стимуляцию. Похожим образом, если мы представим выраженность факторов окружающей среды по мере их важности для нашего выживания, то «проекции» самых незначимых из них будут просто отсутствовать в нашем восприятии, даже если они занимают доминирующее место в физическом мире, и наоборот. Ключевым понятием здесь является то, что многомерное пространство, в котором существует организм (будь это растение или животное), должно быть для него биологически значимым.

С другой стороны, значение экологической ниши определяется существованием живых организмов, ее занимающих. Без конкретного животного, который занимает свою нишу, последняя просто не существует, в отличие от декоративных ниш, используемых в качестве архитектурного элемента, которые строятся для того, чтобы что-то поместить внутрь, например вазу или статую, но которые могут существовать, оставаясь пустыми. Пустых же экологических ниш по определению не существует.

Любопытно, что архитектурные метафоры достаточно широко используются в биологическом контексте. Один из самых известных примеров — это пространство между двумя арками, называемое антревольтом или спандрелем, на которое обратили внимание американские биологи Стивен Джей Гоулд и Ричард Левонтин во время посещения базилики Сан-Марко в Венеции. В статье «Спандрели Сан-Марко и панглосская парадигма: критика адаптационной программы» авторы обсуждают явления или адаптации, которые на первый взгляд могут казаться непосредственным объектом эволюционного процесса, играющим немаловажную роль для выживания. Изысканно сложные и продвинутые, они (адаптации) при более близком рассмотрении оказываются всего лишь побочным продуктом процесса отбора, не имеющим ровным счетом никакого приспособительного значения самим по себе. Так и в знаменитой базилике архитектурным элементом, который находится под «адаптивным отбором» или дизайном, является сама арка, в то время как антревольты только заполняют пространство, которое создается при конструкции основной «адаптации». Художник может украсить их, наполнить глубоким смыслом, используя библейские сюжеты, как это было сделано в кафедральном соборе Венеции. При наличии достаточного уровня мастерства художника такие изображения могут стать едва ли не главным элементом восприятия, и для наивного туриста антревольты базилики начинают жить собственной жизнью, словно арку построили ради этого художественного впечатления, а на самом деле — это лишь побочный продукт строительного решения архитектора.

Здесь уместно задать вопрос, а не является ли и сон всего лишь антревольтом, который просто заполняет промежутки между более важными приспособлениями? Может быть, это просто экзаптация — эволюционный процесс замены функции? И может быть, сон изначально не выполнял никакой полезной функции или играл некую давно забытую и утраченную в веках роль, давно изменившуюся в ходе адаптации к изменяющемуся миру?

Основатель биосемиотики немецкий профессор Якоб Иоганн фон Икскюль разработал новое понятие, назвав его «умвельтом». Концепция «умвельта» разделяет некоторые важные концептуальные сходства с идеей гиперпространства экологической ниши, но имеет более выраженный акцент на способности организма извлекать смысл из окружающего мира, для того чтобы выжить. В некотором роде Икскюль рассматривал индивидов, которые существуют исключительно в собственных мирах, состоящих целиком из явлений или знаков, которые читаются, интерпретируются и активно используются организмом в его повседневной жизни. С учетом факта, что организм и его окружающая среда не могут быть разделены — организмы не существуют и никогда не существовали вне окружающей среды, — способность извлекать смысл из внешних признаков и формировать соответствующий ответ является само́й сущностью процесса выживания. Эта идея перекликается с мнением Бейтсона о том, что единицей выживания, которая в конечном счете должна быть постоянной, является «организм-в-окружающей-среде». Продолжая мысль, выведем: бессмысленные для организма стимулы — те, которые нельзя легко использовать для его целей и которые не действуют на организм, угрожая нарушить его гомеостаз, — фактически не существуют, по крайней мере, с точки зрения организма. И по аналогии, организм не существует непосредственно для тех аспектов окружающей среды, которые находятся за пределами его «умвельта».

Очевидно, что это отсутствие не подразумевается в отношении объективно существующей физической реальности. Ни сам организм, ни соответствующие части окружающей среды не исчезают из мира бесследно. Чтобы объяснить, что мы имеем в виду, уместно будет привести сравнение с любопытным состоянием, которое называется односторонним пространственным игнорированием и возникает в результате избирательного поражения зрительной коры в области, получающей или обрабатывающей зрительную информацию, которая поступает от противоположного глаза. Как объясняет оксфордский профессор неврологии Масуд Хуссейн, в этом состоянии «нарушение может быть настолько серьезным, что пациенты теряют способность замечать даже большие по размеру объекты, включая людей, если они находятся на стороне противоположной той, где поврежден мозг. Они могут есть только с одной стороны тарелки, пишут на одной стороне страницы, бреются или наносят макияж только на одной стороне лица... На их рисунках могут отсутствовать элементы, обращенные к игнорируемой стороне, например, при размещении цифр на циферблате. Многие пациенты часто также не осознают, что с ними вообще что-то не в порядке...». Кстати, в психиатрии для описанного есть свое название — анозогнозия. Несмотря на то, что синдром игнорирования — серьезная проблема, требующая лечения, стоит признаться, что игнорировать большую часть мира — это наше обычное состояние. Немецкий философ Томас Метцингер назвал «туннельным видением» эффект, когда человек, по существу, смотрит не на мир, а сквозь него, и поэтому воспринимает лишь его крошечную часть. Остальное для него просто не существует, как и он сам, в свою очередь, не существует для большей части окружающего мира — до поры до времени, пока не вступит в прямой с ним контакт, угрожающий гомеостазу или же наоборот — когда это способствует его спасению....

Ученые оксфордского факультета зоологии Майкл Бонсэлл и его аспирант Джаред Филд недавно выдвинули любопытную гипотезу о том, что эволюция сна в некотором роде диктовалась существованием тонкого баланса между усилиями, которые требуются для получения новой информации и связанными с этим энергетическими и прочими затратами, — и пользой знаний для выживания организма. Авторы идеи пришли к неожиданному выводу: в интересах организма, оказывается, часто удобно оставаться в неведении. Иными словами, эволюционный смысл сна заключается в том, чтобы сократить время бодрствования, когда индивидуум тратит энергию и рискует в процессе поиска и обработки информации. Чем меньше риска, тем лучше! Мы должны знать ровно столько, сколько нам положено, а чтобы совладать с соблазном познания ненужного, приходит сон, во время которого сбор информации просто невозможен.