تا به حال فکر کرده‌اید که چرا انسان خواب می‌بیند؟

دیجیاتو: هنگامی که بن دو ساله بود، بینایی چشم چپ خود را از دست داد. مادرش او را پیش دکتر برد و خیلی زود معلوم شد که هر دو چشم بن به سرطان شبکیه دچار شده‌اند. بعد از تلاش‌های ناموفق با شیمی‌درمانی و پرتودرمانی، جراحان مجبور به تخلیه هر دو چشم او شدند. بن بینایی خود را برای همیشه از دست داد.

اما وقتی که به هفت سالگی رسید، تکنیکی برای شناسایی جهان پیرامون خود کشف کرده بود: او با دهانش صدای کلیک تولید می‌کرد و به پژواک‌های بازگشتی گوش می‌داد. این متد به بن اجازه داد که قادر به تعیین محل دقیق درب‌های باز، مردم، اتومبیل‌های پارک شده، سطل‌های زباله و چیز‌هایی از این دست باشد. او داشت پژواک‌یابی می‌کرد: صدا‌ها از روی اشیای موجود در محیط می‌جهیدند و با دریافت بازتاب آن‌ها، بن مدلی ذهنی از پیرامون خود می‌ساخت.

پژواک‌یابی شاید مثل دستاوردی غیرممکن برای انسان‌ها به نظر برسد، اما هزاران آدم نابینا در این کار مهارت فراوان یافته‌اند، درست مانند بن. حداقل از دهه ۱۹۴۰ میلادی درباره این پدیده نوشته شده و لغت «پژواک‌یابی» نیز برای نخستین بار در مقاله‌ای به نام «انسان‌های نابینا، خفاش‌ها و رادار» که در نشریه Science منتشر شد به کار رفت.

نابینایی چطور می‌تواند به ظهور چنین قابلیتی و درک محیط اطراف با استفاده از گوش منجر شود؟ پاسخ این سوال در هدیه‌ای نهفته که فرگشت در اختیار ذهن انسان گذاشته است: تطبیق‌پذیری در سطوحی غیر قابل باور.

هر بار که ما چیزی جدید می‌آموزیم، مهارتی جدید به دست می‌آوریم یا عادات‌مان را دستکاری می‌کنیم، ساختار فیزیکی مغزمان تغییر می‌کند. عصب‌ها، سلول‌هایی که مسئولیت پردازشی سریع اطلاعات را درون مغز برعهده دارند، در شبکه‌هایی بسیار عظیم به یکدیگر متصل شده‌اند. اما درست مانند دوستی‌های انسانی درون یک جامعه، ارتباط میان عصب‌ها مداوما تغییر می‌کند: گاهی تقویت می‌شود، گاهی تضعیف و گاهی هم شرکای جدید می‌یابند. متخصصین حوزه عصب‌شناسی به این پدیده «قالب‌پذیری ذهن» گفته و عقیده دارند که ذهن درست مانند پلاستیک قادر به یافتن اشکال تازه است.

کشف‌های تازه‌تر در حوزه علوم عصبی نشان می‌دهند که انعطاف‌پذیری ذهن به مراتب بیشتر از اینست که هر از چند گاهی شکلی تازه به خود بگیرد. برای اینکه این مفهوم بهتر منتقل شود، به این قالب‌پذیری ذهن «سیم‌کشی بلادرنگ» می‌گوییم تا بتوانیم توضیح دهیم که چطور سیستمی متشکل از ۸۶ میلیارد عصب و ۰.۲ کوادریلیون اتصال، در هر لحظه از زندگی شما خودش را از نو سیم‌کشی می‌کند.

عصب‌شناسان قبلا فکر می‌کردند که هر بخش از مغز، به صورت ذاتی برای انجام وظایفی خاص به کار گرفته می‌شود. اما کشف‌های تازه این نگاه سنتی را زیر سوال برده‌اند. یک بخش از مغز شاید در ابتدا وظیفه‌ای مشخص را برعهده گرفته باشد: برای مثال پشت ذهن ما «کورتکس بینایی» نام دارد، چون معمولا چشم ما را مدیریت می‌کند. اما همین بخش از مغز می‌تواند وظیفه‌ای دیگر را نیز برعهده بگیرد. عصب‌های موجود در کورتکس بینایی هیچ ویژگی خاصی ندارند: خیلی ساده این‌ها صرفا آن دسته از عصب‌هایی هستند که پردازش اشکال و رنگ‌ها در ذهن افرادی که چشم‌های سالم دارند را امکان‌پذیر می‌کنند. اما در ذهن افراد نابینا، همین عصب‌ها می‌توانند خودشان را به شکلی تازه سیم‌کشی کرده و به پردازش نوع دیگری از اطلاعات بپردازند.

مادر طبیعت انعطاف‌پذیری را در اختیار ذهن ما گذاشته تا بتوانیم با شرایط‌های مختلف تطبیق بیابیم

مادر طبیعت انعطاف‌پذیری را در اختیار ذهن ما گذاشته تا بتوانیم با شرایط‌های مختلف تطبیق بیابیم. درست به همان اندازه که دندان‌های تیز و پا‌های توانمند برای بقا ضروری هستند، توانایی مغز در پیکره‌بندی دوباره هم اهمیت دارد. سیم‌کشی بلادرنگ ذهن امکان یادگیری، حفظ کردن و توسعه دادن مهارت‌های تازه را امکان‌پذیر می‌کند.

در مورد بن، سیم‌کشی انعطاف‌پذیر مغزش به گونه‌ای انجام شد که کورتکس بینایی شروع به پردازش اصوات کرد. در نتیجه، بن عصب‌هایی بیشتر از انسان‌های عادی برای پردازش اطلاعات صوتی داشت و به همین ترتیب، او می‌توانست امواج صوتی را با جزییاتی حیرت‌انگیز تفسیر و ترجمه کند. توانایی ابرشنوایی بن یک قانون کلی را نشان می‌دهد: هرچه بخش‌های بیشتری از مغز در اختیار یک حس قرار بگیرند، عملکرد آن حس بهتر خواهد بود.

در دهه‌های اخیر مکاشفات مهمی راجع به سیم‌کشی بلادرنگ عصب‌ها داشته‌ایم، اما احتمالا غافلگیرکننده‌ترین نکته، سرعت کار باشد. مدار‌های مغز نه‌تن‌ها در افرادی که تازه نابینا شده‌اند پیکره‌بندی دوباره می‌شوند، بلکه در افرادی که بینایی خود را موقتا از دست داده‌اند هم تغییر می‌کنند. در یک پژوهش، مشارکت‌کنندگانی که بینایی کامل داشتند به سرعت خواندن زبان بریل را آموختند. نیمی از آن‌ها در جریان این آزمایش، چشم‌بند به صورت زده بودند. بعد از گذشت ۵ روز کامل، آن‌هایی که چشم‌بند پوشیده بودند به شکل بهتری نسبت به آن‌ها که چشم‌بند نزده بودند تفاوت‌های ظریف در حروف بریل را تشخیص می‌دادند.

هرچه بخش‌های بیشتری از مغز در اختیار یک حس قرار بگیرند، عملکرد آن حس بهتر خواهد بود

حتی جالب‌تر این بود که مشارکت‌کنندگان چشم‌بند پوشیده، در بخش‌های مرتبط با بینایی مغز خود، به لامسه و اصوات واکنش بیشتری نشان می‌دادند. زمانی که فعالیت در کورتکس بینایی به صورت موقتی دچار اختلال شد، مزیت مشارکت‌کنندگان چشم‌بند‌زده در خواندن بریل نیز از بین رفت. به عبارت دیگر، آن‌هایی که چشم‌بند به صورت داشتند از آن جهت در وظایف لمسی عملکرد بهتری داشتند که کورتکس بینایی‌شان به کمک شتافته بود. بعد از برداشتن چشم‌بند، کورتکس بینایی به حالت عادی بازگشت و دیگر واکنشی به لمس و صدا نشان نمی‌داد.

اما چنین تغییراتی لزوما ۵ روز طول نمی‌کشند: ۵ روز صرفا برهه‌ای بوده که محققان برای پژوهش خود تعیین کردند. زمانی که مشارکت‌کنندگان چشم‌بند زده به صورت مداوم مورد پایش قرار گرفتند، فعالیت‌های مربوط به حس لامسه در کورتکس بینایی، تنها بعد از یک ساعت مشاهده شدند.

اما انعطاف‌پذیری ذهن و تغییرات ساختاری سریع چه ارتباطی به خواب دیدن دارند؟ احتمالا ارتباطی بسیار ناگسستنی‌تر از آن‌چه پیشتر تصور می‌شد. بن مشخصا به این خاطر از مزایای بازتوزیع عصب‌های کورتکس بینایی بهره‌مند شد که بینایی خود را به صورت همیشگی از دست داده بود، اما تکلیف مشارکت‌کنندگان در آزمایش چشم‌بند چیست؟ اگر از دست دادن حواس صرفا موقتی باشد، پس تغییر مداوم بخش‌های مختلف مغز آنقدر‌ها کاربردی نخواهد بود؛ و محققان می‌گویند به همین خاطر است که ما خواب می‌بینیم.

در رقابتی همیشگی برای تسلط یافتن بر بخش‌های بیشتری از مغز، سیستم بصری ذهن ما با مشکلی منحصربه‌فرد روبه‌رو می‌شود: به خاطر گردش کره زمین، تمام جانوران در هر ۲۴ ساعت، برای حدود ۱۲ ساعت در تاریکی فرو می‌روند. (البته که داریم درباره بخش اعظم تاریخ و فرگشت طولانی‌مدت صحبت می‌کنیم و نه جهان الکتریکی و امروزی خودمان). پیشینیان ما عملا مثل همان مشارکت‌کنندگان نابینا در آزمایش چشم‌بند بوده‌اند، آن هم هر شب و در تمام عمر.

پس این سوال مطرح می‌شود که کورتکس بینایی در ذهن پیشینیان ما، در نبود هیچگونه ورودی برای چشم‌ها، چطور از قلمروی خود در مغز دفاع می‌کرده است؟

اکنون این نظریه مطرح شده که کورتکس بینایی شب‌ها فعال باقی می‌ماند و به این ترتیب از قلمروی خود حفاظت می‌کند. بنابر «تئوری فعال‌سازی تدافعی»، خواب دیدن به این خاطر وجود دارد که بتواند عصب‌های کورتکس بینایی را فعال نگه داشته و از تقویت شدن دیگر حواس جلوگیری کند. در این نقطه نظر، خواب‌ها تجربه‌ای عمدتا بصری هستند،، زیرا بینایی تنها حسی است که به خاطر تاریکی دچار گزند می‌شود. در نتیجه، تنها کورتکس بینایی است که شکلی آسیب‌پذیر به خود می‌گیرد و تنها کورتکس بینایی است که باید برای حفظ قلمروی خود، فعال باقی بماند.

انسان‌ها در خواب و با گذشت هر بازه ۹۰ دقیقه‌ای، فاز REM یا «حرکت سریع چشمان» را تجربه می‌کنند. اکثر رویا‌ها در این فاز مشاهده می‌شوند (البته فرم‌های دیگری از رویا دیدن هم می‌توانند در فاز‌های غیر از REM اتفاق بیفتند، اما این رویا‌ها معمولا انتزاعی بوده و شفافیت بصری خواب‌های فاز REM را ندارند).

فاز REM از آن جهت فعال می‌شود که مجموعه‌ای از عصب‌های مشخص، فعالیت را مستقیما درون کورتکس بینایی مغز تزریق می‌کنند و بنابراین ما تجربه‌ای بصری به دست می‌آوریم، حتی با اینکه چشمان‌مان بسته‌اند. احتمالا به خاطر همین فعالیت در کورتکس بینایی باشد که خواب‌ها تجربه‌ای فیلم‌گونه دارند. از سوی دیگر بدن ما نیز در فاز REM عضله‌هایمان را فلج می‌کند تا تجربه بصری بدون حرکت بدن به صورت همزمان حاصل شود. دقت آناتومیک این مدار‌ها نشان می‌دهند که خواب دیدن از لحاظ بیولوژیکی مهم است - چنین مدار‌های یکپارچه و دقیقی به ندرت بدون اینکه کارکردی مهم پشت‌شان باشد به تکامل می‌رسند.

کورتکس بینایی شب‌ها فعال باقی می‌ماند و به این ترتیب از قلمروی خود حفاظت می‌کند

تئوری فعال‌سازی تدافعی چند پیش‌بینی واضح راجع به خواب دیدن نیز دارد. برای مثال از آن‌جایی که انعطاف‌پذیری ذهن با بالا رفتن سن کاهش می‌یابد، مدت زمان خواب در فاز REM نیز باید در گذر زمان کاهش یابد؛ و این دقیقا همان اتفاقی است که در بدن می‌افتد. در انسان‌ها، فاز REM نیمی از مجموع خواب کودکان خردسال را تشکیل می‌دهد، اما در افراد بزرگسال‌تر، این مقدار در روندی پیوسته کاهش می‌یابد و به ۱۸ درصد در افراد مسن می‌رسد. همینطور که ذهن انعطاف‌پذیری را خود را از دست می‌دهد، خواب REM هم ظاهرا ضرورت کمتری نسبت به قبل می‌یابد.

البته که این ارتباط برای اثبات کردن تئوری فعال‌سازی تدافعی کافی نیست. برای آزمودن تئوری در سطحی عمیق‌تر، می‌توانیم پژوهش‌ها را گسترش داده و در کنار انسان‌ها، به سراغ حیوانات نیز برویم. در اینجا هم تئوری فعال‌سازی تدافعی یک پیش‌بینی دقیق دارد: هرچه ذهن یک حیوان انعطاف‌پذیرتر باشد، باید برای دفاع از سیستم بینایی خود بیشتر در خواب REM به سر ببرد؛ بنابراین می‌توان به بررسی این موضوع پرداخت که از میان ۲۵ گونه پستاندار، ذهن کدام گونه‌ها «از پیش برنامه‌نویسی شده» است و ذهن کدام گونه‌ها از لحظه تولد انعطاف‌پذیر.

چطور می‌توان چنین چیزی را اندازه‌گیری کرد؟ می‌توانیم به مدت زمان رشد هر گونه جانوری نگه کنیم. چقدر طول می‌کشد تا آن‌ها از مادر خود جدا شوند؟ چقدر سریع راه رفتن را می‌آموزند؟ چقدر طول می‌کشد تا به نوجوانی برسند؟ هرچه سرعت رشد یک حیوان بالاتر باشد، ذهن‌شان بیشتر از پیش برنامه‌نویسی شده (یا به عبارت دیگر، کمتر انعطاف‌پذیر) خواهد بود.

همانطور که پیش‌بینی می‌شد، مشخص گشت حیواناتی که مغز انعطاف‌پذیرتر دارند، هر شب زمان بیشتری را در خواب REM سپری می‌کنند. اگرچه این معیار -یعنی انعطاف‌پذیری مغز و خواب REM- در ابتدا نامرتبط به نظر می‌رسند، اما در واقع ارتباطی تنگاتنگ با یکدیگر دارند.

باید به این نکته اشاره کرد که دو گونه از جانواران بررسی شده، حیوانات شب‌زی بودند. اما تفاوتی در نظریه ایجاد نمی‌شود: هر زمان که حیوان می‌خوابد، چه شب باشد و چه روز، کورتکس بینایی در خطر از دست قلمروی خود خواهد بود. حیوانات شب‌زی بینایی بهتری در تاریکی دارند و از این قابلیت خود برای پیدا کردن غذا و فرار از دست شکارچیان در طول شب استفاده می‌کنند. وقتی هم که نوبت به خواب در روشنایی روز می‌رسد، چشمان‌شان بسته شده و هیچ ورودی خاصی ندارد؛ بنابراین کورتکس بینایی‌شان باید از خود دفاع کند.

همانطور که پیش‌بینی می‌شد، مشخص گشت حیواناتی که مغز انعطاف‌پذیرتر دارند، هر شب زمان بیشتری را در خواب REM سپری می‌کنند

مداربندی خواب دیدن آنقدر از اساس مهم است که حتی آن را در ذهن افرادی که نابینا متولد شده‌اند نیز می‌یابیم. اما آن دسته از افرادی نابینا متولد شده‌اند (یا خیلی زود نابینا شده‌اند) قادر به مشاهده تصاویر بصری در خواب‌های خود نیستند: آن‌ها تجربیاتی متکی بر حواس دیگر به دست می‌آورند، مثلا راه خودشان را در اتاقی که چیدمان متفاوت با همان اتاق در زندگی واقعی دارد می‌یابند یا نوعی صدای پارس سگ عجیب می‌شوند. این بدان خاطر است که سایر حواس، کورتکس بینایی را به تصرف خود در آورده‌اند.

به عبارت دیگر، هم افراد بینا و هم نابینا، هنگام خواب دیدن فعالیت‌هایی مشابه را در نقطه‌ای یکسان از مغز به نمایش در می‌آورند: صرفا حسی که در حال پردازش است تفاوت دارد. جالب اینکه افرادی که بعد از سن هفت سالگی نابینا شده‌اند، محتوای بصری بیشتری نسبت به افرادی که در سنین پایین‌تر نابینا شده‌اند در خواب‌های خود می‌بینند. این هم با نظریه فعال‌سازی تدافعی سازگاری دارد: همینطور که سن‌مان بالاتر می‌رود انعطاف‌پذیری ذهن کمتر می‌شود، بنابراین اگر یک نفر بینایی را در سن بالاتر از دست دهد، حواس دیگر قادر به تصرف کامل کورتکس بینایی نخواهند بود.

اگر رویاها، توهماتی بصری باشند که به خاطر عدم وجود ورودی بصری فعال می‌شوند، احتمالا بتوانیم شاهد توهم‌های بصری مشابه در افرادی باشیم که در بیداری، بینایی خود را به مرور از دست می‌دهند. در واقع این همان اتفاقی است که در ذهن افرادی که دچار کم‌بینی می‌شوند رخ می‌دهد. برای مثل در ذهن زندانیانی که در سلول‌های انفرادی تاریک قرار می‌گیرند. در این موارد، افراد چیز‌هایی را می‌بینند که وجود خارجی ندارند.

از زمان ظهور ارتباطات بشری، رویا‌ها ذهن فیلسوفان، روحانیون و شاعران را به خود درگیر کرده‌اند. خواب دیدن به چه معناست؟ آیا رویا‌ها آینده را پیش‌بینی می‌کنند؟ در چند دهه اخیر، رویا‌ها مورد توجه متخصصین حوزه عصب‌شناسی قرار گرفته‌اند و مثل یک راز لاینحل به نظر رسیده‌اند. آن‌ها این سوال را طرح کردند که آیا رویا‌ها به علتی کاربردی‌تر اتفاق می‌افتند؟ اکنون می‌توانیم بگوییم که حداقل یکی از دلایل وجود خواب‌ها، جلوگیری از اینست که سایر حواس قادر به تصرف قلمروی کورتکس بینایی نباشند. رویاها، انعطاف‌پذیری بیش از حد مغز را به تعادل می‌رسانند؛ بنابراین گرچه رویا‌ها برای مدتی بسیار بسیار طولانی سوژه اشعار و داستان‌ها بوده‌اند، اما احتمالا بهتر باشد که آن‌ها را فرزند خلف انعطاف‌پذیری ذهن و گردش کره زمین به حساب آوریم.