Вопросы психофизиологии интеллекта

Место психофизиологических исследований сна в изучении мышления

Важным направлением исследований является изучение мышления человека при различных психических состояниях. Сон как функциональное состояние мозга долгое время находился вне поля зрения исследователей, занимающихся проблемой мышления. Это объяснялось методическими трудностями изучения особенностей мышления во время сна, отсутствием научно обоснованных представлений об этом состоянии и как следствие априорными теоретическими представлениями о сне как о состоянии покоя и бездеятельности мозга.

Между тем догадки о роли сна в процессах творческого мышления высказывали многие мыслители начиная с глубокой древности. Демокрит считал, что во сне происходит автоматическая переработка дневных восприятий. Лукреций Кар в поэме "О природе вещей" писал:

 Я в тайны природы проникнуть стремлюсь,
 Мой ум озабочен загадкой глубокой,
 И даже во сне я мечтаю, несусь
 К решенью загадки и тайны высокой.

Имеется много описаний процессов "озарения" во сне, принадлежащих выдающимся деятелям культуры (А. С. Пушкин, Д. И. Менделеев, Г. Гельмгольц). Один из авторов этой главы сталкивался с описаниями быстрого решения задачи-головоломки сразу после пробуждения, хотя предпринимавшиеся в течение вечера настойчивые попытки решить эту задачу не приводили к успеху.

Попытки объяснить эти факты были предприняты только в последнее время в связи с представлениями об активном характере сна, и такие объяснения не были однозначными. Так, в частности, по мнению Б. М. Кедрова, во сне возможна только доработка по существу уже решенной проблемы. Но было бы преждевременным, с нашей точки зрения, без специальных исследований отрицать возможность творческого преобразования задачи в период сна и процесса созревания решения. Заметим, что процесс созревания часто выделяется в качестве одной из решающих фаз творческого процесса, хотя его психофизиологическая сущность еще должна быть предметом анализа.

В последние десятилетия представления о природе сна, о физиологических и психических процессах, происходящих во время сна, претерпели значительное изменение. Этому способствовало появление новых методов исследования, таких, как полиграфическая регистрация и изучение активности отдельных структур и одиночных нейронов мозга во время сна с помощью вживленных электродов. Было показано, что сон представляет собой динамически меняющуюся и сложноорганизованную активность мозговых структур и включает по меньшей мере два принципиально различных состояния: так называемый медленный, синхронизированный сон и быстрый, или парадоксальный, сон. Эти два состояния различаются по характеру биоэлектрической активности мозга, по биохимическим и вегетативным сдвигам и по особенностям психической активности. Во время быстрого сна имеет место высокочастотная низкоамплитудная активность на ЭЭГ, напоминающая активность в период напряженного бодрствования, регистрируются быстрые движения глаз при закрытых веках, учащение и аритмичность дыхания и пульса и др. Уплощение на ЭЭГ, падение мышечного тонуса считаются тоническим компонентом быстрого сна, а быстрые движения глаз - его фазическим компонентом. Порог пробуждения в этой фазе сна довольно высок.

Исследования на животных показали, что во время быстрого сна импульсная активность церебральных нейронов выше, чем во время активного бодрствования, "рисунок" этой активности напоминает таковой в бодрствовании [130]. Характерным для быстрого сна является тэта-ритм гиппокампальных структур [142], который в бодрствовании является индикатором мотивационного напряжения и поведенческого поиска путей разрешения этого напряжения.

Медленный сон в свою очередь по характеру биоэлектрической активности мозга подразделяется на несколько стадий: дремоту (стадия 1-В, характеризующаяся низкоамплитудной медленной и быстрой активностью), поверхностный сон (стадия 2 - С, характеризующаяся веретенной активностью частотой 12-14 в 1 сек.) и глубокий сон, характеризующийся высокоамплитудной дельта-активностью 0,5-4 сек., причем в зависимости от представленности дельта-волн глубокий сон делится на сон средней глубины (стадия 3 - Д, дельта-волны занимают 30-50% сна) и максимально глубокий сон (стадия 4 - Е, дельта-волны занимают свыше 50% сна). Как уже явствует из опресделения стадий, порог пробуждения последовательно повышается от 1 к 4 стадии. Параллельно с углублением медленного сна урежается частота дыхания и пульса. В дельта-сне происходит повышенная экскреция гормона роста.

"Рисунок" активности одиночных нейронов в медленном сне принципиально отличается от такового в бодрствовании, и количество активных нейронов в период медленного сна в среднем меньше, чем во время бодрствования. Однако речь идет только об относительном уменьшении числа активных нейронов, и это уменьшение не так существенно, чтобы можно было говорить о медленном сне как о состоянии пассивности мозговых клеток. Скорее, судя по изменению "рисунка" активности нейронов, можно говорить о качественно особой деятельности мозга в период медленного сна [130].

Весь ночной сон состоит из четырех-пяти циклов, каждый из которых начинается с первой стадии медленного сна и кончается быстрым. Средняя длительность цикла составляет до 90-100 мин. В первых двух, циклах сна здоровых субъектов преобладает дельта-сон и мал удельный вес быстрого сна, тогда как в последующих циклах уменьшается представленность дельта-сна и увеличивается содержание быстрого сна. Для качественной характеристики сна очень важно процентное соотношение отдельных стадий. Другими важными показателями являются латентные периоды стадий сна. Так, латентный период быстрого сна (время от начала засыпания до появления первого эпизода быстрого сна) отражает потребность мозга в быстром сне.

Изложив вкратце основные сведения о феноменологии и физиологии сна, существующие на сегодняшний день, мы остановимся более подробно на тех аспектах проблемы, которые более тесно связаны с общей психологией и психологией мышления. Такими аспектами являются: 1) характер психической активности в разных стадиях сна, 2) специфическая психологическая значимость разных стадий сна, 3) значение процессов, происходящих во сне, для основных психических функций (восприятия, памяти и т. д.).

Многочисленные исследования с пробуждениями из разных фаз сна показали с определенностью, что пробуждения из быстрого сна у здоровых испытуемых примерно в 80%: случаев сопровождаются отчетами о сновидениях. Данные об осознаваемой психической активности в медленном сне очень разноречивы. Имеются, по-видимому, большие индивидуальные различия, поскольку одни авторы получали отчеты о такой активности в 8-10% всех пробуждений, а другие - в 60-70%. Но тщательное сопоставление отчетов, полученных в медленном и быстром сне, указывает на их качественные различия. Отчеты в медленном сне менее подробны, менее образны, менее эмоциональны, более фрагментарны, менее необычны, в большей степени связаны с событиями или мыслями предшествующего дня и в целом в большей степени носят характер понятийных, а не образных обобщений [275, 277].

Типичные оновиденческие отчеты при пробуждении из медленного сна встречаются значительно реже, чем при пробуждении из быстрого и согласно некоторым пока немногочисленным исследованиям [277], такие типично сновиденческие отчеты могут быть получены только тогда, когда в медленный сон включены короткие эпизоды фазическои активности экстраокулярных мышц или когда наблюдаются движения глаз, которые можно зарегистрировать с помощью специальных электродов. Есть основания предполагать, что эти эпизоды являются своеобразными эквивалентами быстрого сна. Таким образом, сновидения являются характерной принадлежностью быстрого сна или его эквивалентов.

Специальные исследования показали [256], что высокий порог пробуждения в быстром сне обусловлен именно сновидениями. Это согласуется с гипотезой о том, что сновидения являются охранителями сна. В исследованиях [256] вскрывается своеобразный механизм такой протекторной активности сновидений: предъявляемый пробуждающий стимул трансформируется таким образом, что входит в сюжет сновидения, утрачивая тем самым свое пробуждающее значение. Получены также данные, что активность в сновидениях способствует осознанию сна, его глубины и длительности. Следовательно, сновидения являются важным фактором в субъективном восприятии качества собственного сна [167].

Возникает вопрос, в чем же качественные особенности психической активности з медленном и быстром сне? Как непосредственный анализ ее результатов, так и эксперименты с использованием специальных тестов [240] приводят к выводу, что сновидения, характеризующие быстрый сон, могут рассматриваться скорее как вариант образного мышления, тогда как в медленном сне преобладает активность, приближающаяся к типу понятийного мышления.

Однако нет ли противоречия в том, что об образном мышлении мы судим по словесному отчету испытуемого? Во-первых, поскольку речь идет об интегральной активности целого мозга, можно говорить только о преобладании того или иного типа мышления, а не о его исключительной представленности. Во-вторых, и это еще более важно, вербализация сновидений носи! й значительной степени формальный характер, поскольку семантика образа может оставаться скрытой.

Признание невербально-образного типа мышления в сновидении как определяющего является принципиально важным. За последние годы получен и обобщен ряд фактов, позволяющих предположить особую роль невербального мышления в таких интригующих аспектах деятельности мозга, как интуиция и творчество. В данной книге мы не можем остановиться на этом вопросе подробно, укажем только, что подлинно творческое решение (т. е. находка принципиально нового подхода), как правило, лежит вне рамок строго логического, линейного мышления, включается обычно тогда, когда возможности логического мышления уже исчерпаны, и процесс такого решения, в отличие от последовательных этапов логического мышления, как правило, не может быть объяснен даже после достижения эффективного результата.

Многочисленные сообщения о "творческих озарениях" во сне или после сна в сочетании с данными об образном типе мышления в сновидениях делают правомерным предположение, что творческий поиск происходит как раз во время быстрого сна. Это предположение подкрепляется и некоторыми физиологическими находками: гиппокампальный тэта-ритм, отражающий поисковую активность в условиях высокой мотивации, является одним из характернейших показателей быстрого сна [142].

Возникает вопрос, является ли творческий поиск во время сновидения неспецифическим и относится к любой возникающей перед субъектом задаче, требующей нестандартного подхода, или он связан с вполне определенными и относительно ограниченными задачами? С определенностью ответить на этот вопрос пока трудно; возможно, что альтернативного ответа нет.

Исследования на животных показали, что быстрый сон необходим для адаптивного поведения в условиях, когда удовлетворение первичных потребностей невозможно без научения новому типу поведения. Это может свидетельствовать о важной роли быстрого сна в такого рода научении. Но возможно и другое объяснение. Эксперименты с депривацией быстрого сна у животных показали, что быстрый сон необходим для предотвращения деформации поведения первичными потребностями, поскольку при лишении быстрого сна эти первичные потребности избыточно активизируются и делают поведение животного не вполне адаптивным. Поэтому нельзя исключить, что научение новому типу поведения в условиях воздействия на первичные потребности было бы невозможно, если бы одновременно не усиливались процессы, способствующие эмоционально-мотивационной стабилизации (поскольку известно, что при избыточном мотивационном напряжении возникает состояние тревоги, препятствующее новому обучению). Быстрый сон может быть связан именно с эмоциональной стабилизацией, а не первично - с новым обучением.

Однако в экспериментах [274] показано, что лишение быстрого сна приводит к замедленному угашению выработанных ранее условных рефлексов в ситуации их неподкрепления, что может свидетельствовать и о первичном участии быстрого сна в процессах обучения.

Исследования, проведенные на людях, показали, что быстрый сон тесно связан с процессами психологической защиты (под психологической защитой авторы понимают бессознательный психологический механизм, защищающий личность от стыда, тревоги, потери самоуважения и т. д.). И поскольку психологическая защита у людей с разными особенностями личности осуществляется по-разному, потребность в быстром сне также индивидуально варьирует. Имеются данные [252], что потребность в быстром сне и сновидениях у высокосенситивных личностей выше, чем у тех, кто реагирует на конфликтные ситуации защитой по типу перцептуального отрицания. Показано, что субъекты с высокой психологической устойчивостью легче переносят лишения быстрого сна [239].

В серии исследований [248] показано, что лишение быстрого сна уменьшает устойчивость субъекта к психологическому стрессу, облегчает выявление с помощью прожективных тестов некоторых патологических тенденций поведения и скрытых мотивов, активизирует невротическую защиту по типу вытеснения. Эти же авторы показали, что потребность в быстром сне, определяемая по времени до появления первого эпизода быстрого сна (латентный период быстрого сна), меняется в зависимости от степени напряжения психологических защит.

Можно предполагать, что психическая активность в быстром сне под влиянием психологического стресса будет меняться по-разному, в зависимости от индивидуальных потенциальных возможностей самого компенсаторного механизма сновидений. Так, одни субъекты после демонстрации стрессирующего фильма обнаруживают увеличение образности и необычности сновидений (при отсутствии прямого отражения сюжета или мотивов фильма в сновидениях), а у других субъектов увеличивается количество таких отчетов при пробуждении из быстрого сна, когда они осознают, что видели какое-то сновидение, но не могут даже фрагментарно пересказать содержание.

Авторы предполагают, что в этом последнем случае психологическая активность сновидений, спровоцированная фильмом, оказывается неприемлемой для сознания субъекта и подвергается вытеснению. Вне зависимости от верности или ошибочности такого предположения, подобную реакцию сновидений нельзя назвать адаптивной, поскольку для большинства здоровых испытуемых показан рост активности сновидений при увеличении психологической нагрузки.

Таким образом, в большинстве наиболее строго поставленных исследований на человеке, показана роль быстрого сна и сновидений в процессах психологической защиты. Мы считаем возможным связывать эти процессы с творческой деятельностью, поскольку их суть сводится к преобразованию поведенческих установок субъекта (Ф. В. Бассин [11]), к изменению отношений к внешней среде и собственным мотивам.

Имеются различные типы проявления психологической защиты в бодрствовании, но для большинства людей этого оказывается недостаточно. И тогда во время быстрого сна "включается" образное мышление, связанное с преобразованием переживаний и мотивов, поиском оптимального способа их взаимного примирения (В. С. Ротенберг). Поиск этого способа безусловно является творческим процессом. Неизвестно, остается ли при этом возможность для других видов творчества. Экспериментальная проверка такой возможности представляется затруднительной, поскольку творческая задача сопряжена с высоким уровнем мотиваций и с отрицательными эмоциями при недостаточно успешном ее решении.

Психологическая значимость медленного сна изучалась значительно менее интенсивно. Показано, что при лишении дельта-сна и при лишении сна вообще [231] имеет место сонливость, снижение общей активности, субдепрессия, снижение способности к выполнению задач на внимание. Исследованиями Г. А. Манова [122] показано, что дельта-сон играет важную роль в процессах памяти: воспроизведение бессмысленных слогов, не вызывающих никаких ассоциаций, пропорционально представленности дельта-сна. Можно предполагать в этой связи, что во время дельта-сна происходит такая реорганизация полученных в течение дня впечатлений, чтобы они были максимально удобны для извлечения и оперирования ими в бодрствовании в зависимости от их значимости. Менее значимые впечатления оказываются вне оперативной памяти, что предохраняет ее аппараты от перегрузки.

Быстрый сон также играет определенную роль в процессах памяти, но эта роль более сложна. Воспроизведение непосредственно после эпизода быстрого сна хуже, чем до эпизода, что, может быть, можно объяснить интерференцией между образами сновидений и тем материалом, который должен быть воспроизведен. Но в то же время существует прямая зависимость между положительным влиянием дельта-сна на воспроизведение и интенсивностью фазических компонентов быстрого сна. Поскольку показана связь между фазическими компонентами быстрого сна и интенсивностью сновидений, можно считать, что для выявления позитивного влияния дельта-сна на воспроизведение необходима достаточная сновиденческая активность. Это может быть объяснено следующим образом: если быстрый сон выполняет функцию эмоционального стабилизатора, то это должно оказывать положительное влияние на память, ибо эмоциональное напряжение должно мешать процессу воспроизведения.

Таким образом, психическая активность во сне весьма многообразна и играет важную роль в общей структуре психических функций. Целый ряд вопросов еще недостаточно ясен. Многие из полученных фактов противоречивы. Но очевидно, что психофизиологические исследования сна весьма перспективны для углубления представлений о природе интеллектуальной деятельности человека.

В изложенном ниже экспериментальном исследовании мы предприняли попытку выявить связь между продуктивностью интеллектуальной деятельности в разных условиях и качеством сна. Специально исследовалось, как восстанавливается нормальная продуктивность в зависимости от особенности ночного сна. Ведь ночной сон у разных людей может существенно отличаться по своей физиологической структуре (соотношение стадий) в зависимости от индивидуальных условий и условий деятельности предшествующего дня. А за физиологической структурой сна скрывается его психологическая структура.

Исследования ночного сна с полиграфической записью психофизиологических индикаторов проводились на группе студентов из десяти человек в период экзаменационной сессии непосредственно в ночь после экзамена и повторно через 2-3 недели после окончания экзаменационной сессии, во время каникул. В эксперимент отбирались лишь те практически здоровые студенты, у которых в день экзамена артериальное давление было не ниже 140 мм рт. ст. и пульс - не реже 100 ударов в 1 мин. Учитывались также результат экзамена и мнение преподавателя, а также субъективное отношение к полученной оценке. Полиграммы сна анализировались по общепринятой классификации [277] с особым учетом следующих характеристик: процентного соотношения стадий, их абсолютной длительности, латентного периода до наступления этих стадий. В качестве контроля изменения психической продуктивности за ночь мы использовали модифицированный специально для наших целей тест Ровена. Этот тест содержит 60 заданий, упорядоченных по сложности. Не ставя перед собой цели определения умственных способностей, мы использовали его как четкий показатель умственной работы, имеющий два задания равной сложности, для сравнения. Поэтому мы разделили тест на две части, эквивалентные по содержанию, по 30 карточек каждая. Вечером предъявлялись для решения карточки с нечетными номерами, утром - остальные с четными. Разница в результатах между утренней и вечерней сериями принималась за показатель прироста продуктивности.

На первом этапе исследования (после экзаменационного стресса) мы брали два показателя продуктивности: общее количество правильно решенных заданий, без ограничения времени, и количество правильно решенных заданий за 10 мин., а также общее время, потраченное на решение. Конкретно это делалось так: за полчаса до сна (а утром сразу после пробуждения) испытуемый получал соответствующую пачку заданий и протокол, в который он записывал решения. Ему сообщалось, что время для решения ограничено, и когда оно истечет, его прервут. Экзаменатор садился рядом с секундомером, но в ход решения не вмешивался за исключением случаев, когда испытуемый отвлекался. При этом не представляло затруднений заметить, до какого задания добрался испытуемый за 10 мин.

На втором этапе исследования (контрольная ночь в период каникул) всякий эффект экзамена должен был уже сняться. Мы, правда, не учитывали различных случайных значимых событий, которые могли произойти в жизни испытуемых. Процесс исследования в лаборатории протекал так же, как и раньше. Только из двух показателей прироста продуктивности мы оставили один, "без ограничения времени", который себя больше оправдал.

Работа проводилась на базах ВНИИ железнодорожной гигиены.