Spory o funkci fáze REM spánku

Proč to příroda zařídila tak, že třetinu svého života prospíme? Jaká je funkce spánku a jaký má spánek význam pro náš život? Tyto otázky si dnes kladou neurofyziologové, psychologové, vědci zabývající se kognitivní vědou a také nemnoho filozofů. Spánek se většinou netěšil velké pozornosti filozofů zkoumajících vědomí a poznávací procesy. Absence filozofických analýz této velmi významné části našeho života je propastná a nezbývá než se divit, jak je možné, že sice byly sledovány různé aktivity člověka, ale přibližně jedna třetina jeho života byla zcela zanedbána. Když si tedy položíme otázku, proč tak mnoho ze svého životního času prospíme, proč to příroda nezařídila jinak, začneme tušit, že spánek je významnou součástí našeho života.

Přitom aktivita mozku se při spánku, zejména v průběhu fáze REM, velmi podobá stavům, v nichž si všechno uvědomujeme. Zpomalující korové procesy jsou mnohem slabší a rovněž aktivita jednotlivých neuronů je téměř taková jako v bdělém stavu. Mozkové procesy jsou doprovázeny rychlými očními pohyby (Rapid Eyes Movement, zkráceně REM), které znamenají, že se aktivizují myšlenkové procesy. Během fáze REM mozek vklouzne do svých přirozených procesů, není ovlivňován žádnými subjektivními podněty (žádnou vůlí či svobodným rozhodnutím) a pravděpodobně zpracovává denní informace. Ty se po zpracování v průběhu spánku stávají součástí struktury osobnosti. K. H. Pribram píše: Jestliže po řadu hodin prohlížíme elektroencefalografické záznamy, jak je EEG registruje, pak nám po návratu domů, když se uložíme k spánku, defilují před očima záznamy z celého dne, ne však v normálním pořádku, nýbrž v opačném. Tento jev je znám jako efekt vodopádu. Zřejmě v nervovém systému nastanou změny, které umožní znovu přehlédnout jednotlivé záznamy, ale zároveň je jasné, že toto prohlížení probíhá z výhodnějšího bodu. Stejně hovoří i D. Lehmann a M. Koukon: Sny jsou myšlenkami, přemýšlením během spánku, vyvoláním a kognitivním zpracováním starých nebo nedávno získaných zkušeností.

Od doby, kdy N. Kleitmann, E. Aserinsky a W. C. Dement začali s empirickým výzkumem spánku, se naše vědomosti o něm prohloubily. Výzkum ukázal, že spánek má několik fází, které se v průběhu noci opakují. Jednotlivé fáze cyklu se projevují v odlišných biochemických procesech a v odlišné bioelektrické aktivitě našeho mozku. Jak je známo, cykly pozůstávají ze dvou pravidelně se střídajících typů spánku, NREM a REM.

Bioelektrické a biochemické procesy

• Bioelektrické procesy. To, co elektroencefalogram zaznamenává během spánku, je střídání vln theta a delta. Po usnutí se nejprve na krátkou dobu objeví vlny theta (1. stadium), potom přecházíme do stále hlubšího spánku, při němž ustane pohyb a zpomalí se elektrická činnost mozku. Nejprve se na EEG objeví vřetena a k-komplex (2. stadium), posléze vlny delta s frekvencí okolo 3,5 Hz s vysokou amplitudou ve 20–50 % záznamu (3. stadium), a potom vlny delta ve více než 50 % záznamu (4. stadium). Pak se pozvolna vracíme až do stadia REM s typickými vlnami theta, které se projeví očními pohyby a poklesem svalového napětí na bradě i krku. Uvedený cyklus se během noci opakuje čtyřikrát až pětkrát a jeden cyklus trvá 90–120 minut. Spánek NREM se postupně zkracuje a stává se mělčím, zatímco spánek REM se prodlužuje. Čas strávený v jednotlivých stadiích je u každého člověka trochu jiný – rozdíly do značné míry závisejí na tom, co jsme dělali během dne, jak se domnívá např. K. Pribram.
• Biochemické procesy. Ve fázi NREM se uvolňuje růstový hormon, zatímco lehký spánek a bdění jeho uvolňování potlačují. Spánek NREM vzniká buď vyplavením serotoninu z příslušných oblastí mozku, anebo jeho zvýšenou syntézou z aminokyseliny tryptofanu (proto beztryptofanová dieta vede k nespavosti). Ukončení této fáze spánku podmiňují enzymové aktivity (monaminooxidáza), které odbourávají serotonin. Tím se vytvářejí podmínky k působení noradrenalinu. Jeho účinku odpovídá REM-spánek, jenž je spjat s intenzivním sněním. Noradrenalin je pak katalytickým působením příslušných enzymů zbaven aktivity, což zase vytváří předpoklad pro účinky serotoninu. Celý proces se během noci opakuje asi pětkrát.

Střídání fází spánku v údobích života

Během života se délka fází mění. Po narození tvoří REM-spánek polovinu z celkového času spánku, v pátém roce života klesá na 30 % až 20 % a po 45. roce života tvoří 13 % celkové doby spánku. Ukazuje se také, že spánek nezačíná v různých stadiích vývoje toutéž fází. Až dosud se nejvíce sporů vedlo o funkci REM-spánku. Podle nejnovějších výzkumů však k analýze vztahu REM-spánku a poznání přibývá také NREM-spánek a jeho role.

Při REM-spánku se zřejmě něco děje se zpracováním informací, s nimiž jsme se během dne setkali. Nejvíce domněnek o funkci REM-spánku je spojeno s upevněním dlouhodobé paměti. Svědčí o tom některé z výzkumů. Např. I. Oswald uvádí: Jestliže necháme respondenta, aby se naučil nesmyslná slova nebo skupiny hlásek, a testujeme ho po 8 hodinách, během nichž nespal, nebo po 24 hodinách, během nichž měl čas i na spánek, jsou výsledky zapamatování lepší po 24 hodinách s vloženým spánkem. Zdá se, že paměťové stopy závisejí na proteinových molekulách, které jsou produkovány mozkem v REM-spánku.

V. Bloch, který rovněž uskutečnil sérii experimentů týkajících se konsolidace paměti ve vztahu k EEG-vlnám, tvrdí, že se paměťové záznamy vytvářejí ve dvou fázích informačního zpracování. V periodě, která bezprostředně následuje po procesu učení, a v periodě rychlých EEG-vln bez nějaké modifikace NREM-spánku. V poslední době uskutečnil sérii experimentů P. Maquet a dospěl ke shodným závěrům.

Výzkumů REM-fáze spánku ve vztahu ke upevňování paměti bylo uskutečněno mnoho, ale jejich výsledky jsou sporné. Jednou z nejnovějších studií na toto téma je práce R. P. Vertese a K. E. Eastmanové. Autoři v ní podrobně analyzují jednotlivé experimenty z posledních let, které se týkají především snové deprivace, a docházejí k závěru, že rytmus theta v průběhu REM-spánku je jen vedlejším produktem, který je způsoben aktivací retikulární formace mozkového kmene a pro upevňování paměti nemá žádný význam. REM-spánek je zde proto, aby zajišťoval stimulaci mozku. Na REM musíme pohlížet jako na součást spánku, nikoli jako na bdělý proces. Vertes a Eastmanová přitom vycházejí z vlastních výzkumů a poznamenávají, že rytmus theta, který máme v průběhu bdění, slouží paměťovým funkcím během bdění, avšak rytmu theta v průběhu REM-spánku se to netýká.

Naproti tomu se J. Winson domnívá, že paměťové záznamy, které jsou kritické pro přežití, se v REM-spánku upevňují selektivně. Obdobnou domněnku vyslovuje také A. Revonsuo: V dávné minulosti byl lidský život krátký a plný nebezpečí a každé jednání v nebezpečném prostředí, které poskytovalo pravděpodobnost reprodukčního úspěchu, bylo fixováno. Mechanizmus produkce snů, který směřoval k selekci nebezpečí v bdělých stavech a simuloval je v nejrůznějších kombinacích, mohl být hodnotný pro vývoj dovedností jak se nebezpečí vyhnout.

REM-spánek a snění

Mezi sněním a REM-spánkem je ovšem rozdíl – snění je subjektivní zážitek a REM-spánek je objektivní fyziologický proces. Proto se domněnky Winsonova a Revonsuova, přestože jsou si podobné, týkají odlišných věcí. Je totiž možné, že sny jsou jen průvodním jevem fyziologických procesů probíhajících v REM-spánku. Mnohé výzkumy prokazují, že snění je iniciováno ve specifických strukturách předního mozku nezávisle na REM-stavu (ten je iniciován v mozkovém kmeni). Existuje také domněnka, že snové představy jsou vytvářeny komplexem kognitivních procesů, nikoli chaotickou aktivací v předním mozku.

• Paměť ve snu. M. Solms dospěl k závěru, že …ačkoli existuje významné spojení mezi REM-spánkem a sněním, ve skutečnosti jde o odlišné stavy. REM-spánek se může odehrávat bez snů a snění může být bez REM-spánku. REM-spánek a snění jsou kontrolovány odlišnými mozkovými mechanizmy. Snění a REM-spánek nejsou v úplné korelaci. 5–30 % respondentů vzbuzených v REM-spánku o snech nehovoří, alespoň 5–10 % vzbuzených v NREM však hovoří o snech, které jsou nerozeznatelné od zpráv v REM-spánku. Může to být způsobeno buď problémem zapamatovat si sny v REM, nebo je možné, že si pamatujeme sny z REM-fáze, když jsme vzbuzeni v NREM. Je ale velmi pravděpodobné, že se i v NREM odehrávají určité snové aktivity, které jsou pokračováním REM.

  O této možnosti se zmiňuje také T. A. Nielsen: […] alternativní model předpokládá existenci procesů skrytého REM-spánku během NREM. Taková aktivita by mohla být odpovědná za snové poznávání ve fázi NREM. I když spory o vliv snů a REM-spánku na upevnění paměti stále přetrvávají, je zřejmé, že se v nás děje něco, co neovládáme, ale co je z hlediska každodenního prožívání světa významné. Jestliže platí, že REM-spánek (nebo snění a snad i NREM-spánek) výrazně ovlivňuje paměťové procesy (pravděpodobně upevňuje sémantickou a procedurální složku dlouhodobé paměti), pak to, co si zapamatujeme a jak bude formována naše zkušenostní báze, můžeme ovlivnit jen zčásti. Především tím, že svou mysl zásobujeme podněty, které budou ve spánku nějak automaticky a na našich tužbách nebo vůli nezávisle přehodnoceny. V tomto případě jsme z určité části přírodní automaty. Naše individuálnost splývá s přírodními biologickými procesy a ve svých důsledcích prolamuje Descartovu klatbu subjektivity. Pochopitelně je zde ještě velká část našeho vědomého života, kde vůle, svobodné rozhodnutí apod. mohou sehrávat důležitou roli, vždy však jen na určitém paměťovém a snad i zkušenostním základu, který lze obejít jen obtížně.

• Intelektuální problémy ve snu. Jinou otázkou je, zda lze v REM-spánku řešit intelektuální problémy. W. C. Dement podává zprávu o sérii pokusů, při kterých se 500 studentů snažilo 15 minut před spaním řešit stejný problém. Ráno popsali své sny, a pokud problém nebyl objasněn, strávili jeho řešením dalších 15 minut. Z 1148 pokusů byl ve snech problém vyřešen pouze v 7 případech (úspěšné bylo méně než 1 % snů).

  Je však otázka, zda 15minutové soustředění před spánkem na daný problém je dostatečné. Kdyby se daly během REM-spánku tvůrčím způsobem řešit problémy, pak by se tím problémem musel respondent zabývat bytostně, muselo by to být něco, co se dotýká celé jeho osobnosti. Jen v takovém případě by spící mozek mohl být daným problémem stimulován.

Spory o funkci spánku potrvají ještě dlouho

Z nejnovějších výzkumů vyplývá, že spory o funkci spánku a snění přetrvávají. Je to především tím, že experimenty zakládající fakta se týkají především subjektivní zkušenosti, kterou lze měřit jen obtížně. A tak vědci nebo psychologové a filozofové, kteří se zabývají poznáním a kteří se snaží o vhled do problematiky mysli, jsou nuceni spíše se opírat o koherenci ve svých úsudcích než o měřitelná fakta.

Mozek pracuje neustále, zpracovává minulé podněty a připravuje se na rozhodování o budoucích aktivitách. Chamtivě získává informace, požírá je, a pokud jimi není dostatečně zásoben, vytváří si je ze svých paměťových záznamů sám. Tak vzniká mnoho imaginativních a fantazijních produktů.

Aktuální myšlení bezprostředně odráží všechny naše činy i okolní realitu světa. Vedle této roviny však mysl obsahuje také něco, co vzniklo z dlouhodobého pozorování reality. V tomto smyslu je mysl vytvářena v historické dimenzi. Plány, očekávání, hodnoty, záměry, které jsou kritériem pro naše rozhodování, zkušenost, dlouhodobá paměť – to vše do této roviny mysli patří. Je sice možné, že sny jsou pouze vedlejším produktem vědomí, avšak mnohem pravděpodobnější je vysvětlení, že role spánku spočívá ve zpracovávání denních podnětů a vytváření základní endoceptivní struktury osobnosti (historicky utvářené struktury). Endocepty (životní plány, stupnice hodnot, zkušenost) jsou pravděpodobně každý den ráno bohatší o zážitky z minulých dnů, nebo naopak stabilnější, jestliže jsme v minulých dnech neprožili nic, co by bylo natolik nové, aby nás to proměnilo. Spory o funkci REM-spánku pravděpodobně potrvají ještě dlouho, orientace na tento výzkum však signalizuje, že spánku je nutno věnovat značnou pozornost.