Две фазы сна — быстрая и медленная — были впервые обнаружены у млекопитающих, а затем, в ходе исследований сна у других животных, выяснилось, что такие же фазы присутствуют и у рептилий, рыб, а также, возможно, у пауков и осьминогов. Однако по поводу пауков, осьминогов и рыб все еще существуют определенные сомнения относительно того, спят ли они в том же смысле, что и млекопитающие, с двумя фазами. Тем не менее, у птиц, помимо млекопитающих, точно наблюдаются как быстрый, так и медленный сон.
Считается, что во время быстрого сна, или REM-сна, мозг переживает сновидения, воспроизводя в них события, произошедшие с особью в реальной жизни. На самом деле сновидения могут возникать и в медленном сне, но в целом имеются достаточно убедительные доказательства того, что спящий мозг обрабатывает недавние события. Медленный сон играет важную роль в ряде физиологических процессов. В частности, в этой фазе мозг активно избавляется от молекулярного мусора, включая ненужные белки, которые могут накапливаться и приводить к нейродегенеративным заболеваниям. Удаление мусора из мозга происходит через особую глимфатическую систему, собирающую его в спинномозговой жидкости, которая затем стекает в желудочки мозга.
Исследователи из Института биологии интеллекта Общества Макса Планка совместно с коллегами из других научных учреждений Германии и Франции использовали функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) и инфракрасные камеры для наблюдения за спящими голубями. (Птиц специально обучали спать, не обращая внимания на окружающее оборудование.) В статье, опубликованной в журнале Nature Communications, отмечается, что процессы, происходящие в мозге птиц во время быстрого и медленного сна, схожи с теми, что наблюдаются у млекопитающих. Во время быстрого сна у голубей активно работала область мозга, отвечающая за восприятие зрительной информации, включая зоны, анализирующие обстановку во время полета. Также активировались участки, отвечающие за восприятие тела, особенно те, которые получают сигналы от крыльев. Это создавало впечатление, что голубям снятся полеты.
Кроме того, во время быстрого сна у птиц активно функционировало миндалевидное тело (амигдала), отвечающее за обработку эмоций, а зрачки под закрытыми веками сужались. У голубей зрачки сужаются во время брачных ухаживаний и в конфликтных ситуациях, что позволяет предположить, что птицам снились эмоциональные сцены подобного рода.
В целом, во время быстрого сна мозг птиц демонстрировал более высокую активность, чем у млекопитающих. Однако у этой активности есть и обратная сторона: как только у голубей начинался быстрый сон, у них резко снижался приток свежей спинномозговой жидкости из желудочков в ткань мозга, а эта жидкость способствует выведению мусора из мозга. Тем не менее, когда мозг начинал активно видеть сны, в него поступало много крови. Кровеносные сосуды расширялись, что способствовало движению спинномозговой жидкости в окружающих мозг тканях. Фаза быстрого сна у птиц короче, чем у млекопитающих, и происходит чаще в течение всего сна. Частые сужения и расширения сосудов, вероятно, компенсируют некоторую задержку в циркуляции спинномозговой жидкости. Так или иначе, птицы, похоже, не испытывают серьезных проблем с очисткой мозга.
Известно, что структура мозга птиц значительно отличается от мозга млекопитающих. Тем не менее, это делает еще более интересным тот факт, что физиология сна у птиц и млекопитающих имеет много общего. Возможно, сравнение фаз сновидений в мозге птиц и млекопитающих поможет нам лучше понять, как возникают наши сны.