Новое исследование: сон делает воспоминания более устойчивыми и менее ресурсоемкими
Сон оказывается не просто необходимым для отдыха, но и имеет фундаментальное значение для запоминания информации. Новое исследование выявило, что во время сна нейронные структуры в мозге перерабатываются и «запечатлевают» недавние воспоминания.
В процессе исследования ученые сосредоточились на изучении роли сна в пространственном обучении, тестируя лабораторных крыс на способность запоминать местоположение пищевых ресурсов. Способность запоминать свое окружение имеет важное значение для выживания животных, поэтому такие эксперименты помогают лучше понять нейронные механизмы, отвечающие за обучение и формирование памяти.
Исследователи наблюдали за активностью нейронов в мозге крыс, накапливая данные в течение 20 часов сна. Ранее проводимые исследования позволяли анализировать лишь короткие промежутки, что значительно ограничивало понимание изменения нейронной активности во время сна. Исследователь Йожеф Чичвари рассказал: «Мы показали, что нейронные структуры во время ранних стадий сна отражают недавно приобретенные пространственные воспоминания. Однако по мере прогрессирования сна структура нейронной активности постепенно изменяется».
Ключевым аспектом исследования стало использование области мозга, известной как гиппокамп, которая отвечает как за формирование пространственных карт окружения, так и за навигацию. Нейроны гиппокампа активируются, когда животное находится в определенном месте, создавая когнитивную карту, которая обновляется в процессе обучения
Ранее команда Чичвари показала, что чаще всего активируемые участки памяти во время сна значительно лучше запоминаются животными после пробуждения. Напротив, блокировка этой повторной активации мешала животным запомнить местоположение предметов. Однако в этот раз команда пошла дальше и исследовала реактивацию пространственных воспоминаний на протяжении длительного ночного сна.
С помощью беспроводных технологий команда ученых отслеживала нейронную активность в гиппокампе крыс, рискуя перейти на ранее не изученные промежутки времени. Проведя 20 часов наблюдений за сном крыс, эксперты выявили, что паттерны активности нейронов, связанные с местами получения вознаграждения, перестраиваются на протяжении ночного отдыха.
Ученый Ларс Боллманн отмечает: «Наши результаты были неожиданными. Мы показали, что свидетельства активной нейронной активности изменяются во время сна. Например, не все нейроны, отвечающие за определенное место получения награды, оставались активными в течение всего сна».
В ходе анализа было выявлено, что некоторые нейроны, усиливавшие свою активность на начальных стадиях сна, постепенно теряли свою активность, в то время как другие, ранее неактивные нейроны начинали включаться. Это изменение активизации на разных этапах сна показало, как память накапливается и перерабатывается.
«Самым удивительным было то, что, хотя паттерн активации нейронов на ранних стадиях сна отражал активность нейронов на этапе обучения, позже этот паттерн эволюционировал и теперь отображает реактивацию информации, когда крысы просыпаются и вспоминают, где находятся награды», — комментирует Боллманн.
Кроме того, исследование показало, что процесс перестройки нейронной активности связан с улучшением памяти. Ученые синхронизировали изменения нейронного кода со сном крыс, открыв пути для интеграции новых воспоминаний и освобождая нейроны для дальнейшего запоминания.
По словам Чичвари, представления в памяти формируются быстро во время обучения, хотя они могут не быть оптимальными для хранения. Программы переработки в процессе сна могут улучшать эти представления, позволяя сократить ресурсы мозга.
Такое явление, как «дрейф представлений», может оказывать значительное влияние на наше понимание роли сна в жизни человека.
«На самом деле мы можем только строить предположения относительно его влияния, но выводы наших исследований позволят более подробно изучить, как нейроны реагируют на длительное воздействие разных стимулов во время сна», — заключил Чичвари.
Комментарии