Математик Карин Шваб и группа невропатологов из университета Фридриха Шиллера в Йене обнаружили, что, например, детеныши овец могут входить в состояние, подобное сну, еще за неделю до первых глазных движений. Математический анализ такого состояния поможет лучше понять, что есть сон и какова его цель. Также исследование поможет понять, как развивается мозг, и выявить уязвимые периоды его развития, когда полученная травма скорее всего скажется в будущем.

Непосредственное измерение мозговой деятельности зародыша невозможно. Судить о том, видит ли ребенок, находящийся во чреве, сны, мы можем только наблюдая за глазными движениями. Первые из них обычно бывают замечены на семимесячном сроке. Кажется, что мозг со скоростью велосипедиста перемещается от состояния быстрого сна до полного расслабления. Функции циклов сна до сих пор активно обсуждаются во всем мире.

Некоторые ученые попытались измерить мозговую деятельность недоношенных младенцев с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ), тем более что родителям таких детей настоятельно требуется консультация невропатолога, чтобы быть готовым к возможным последствиям. Однако и такие измерения, по словам Шваба, сложны в техническом плане и полны погрешностей. А потому невропатологи, изучающие развитие мозга эмбриона, до сих пор не знают точно, когда человек впервые видит сон и как это происходит: внезапно или один вид мозговой деятельности сменяет другой.

Чтобы восполнить пробел в научном знании, Шваб изучил детенышей овец. Это животное обычно приносит одного или двух ягнят, по весу и размеру схожих с человеческими детьми. Время развития человеческого мозга приблизительно равно 280, а овечьего — 150 дням. Ученые произвели запись электрической деятельности мозга 106-дневного зародыша овцы, что до сих пор не делал никто.

С использованием сложных математических моделей Шваб выявил циклы развития мозга. В отличие от моделей сна на более поздних стадиях развития эти колеблются каждые 5-10 минут и сменяют друг друга достаточно медленно.

Что именно снится зародышу — сказать сложно, однако исследование позволило узнать нечто новое о происхождении сна. «Сон наступает не внезапно. Период отдыха и быстрого сна четко отрегулированы», утверждает Шваб. Исследование доказывает, что клетки мозга — нейроны, которые производят состояние сна, созревают на протяжении долгого времени и обычно раньше других клеток.

Открытие поможет ученым исследовать природу нервных заболеваний. Оно проливает свет на фундаментальные вопросы развития мозга. Циклические изменения в деятельности нейронов, например, могут стимулировать другие нервные клетки, побуждая их находить друг друга и объединяться, создавая целые сети нейронов в мозге. Также исследователи намерены разобраться, влияет ли на развитие эмбриона внешний шум или другие виды воздействия, и не приводит ли это к повышенной восприимчивости в будущем.