Ученые: мозг во сне работает как «садовник» для воспоминаний
Исследователи из Мичиганского университета опубликовали в журнале PLoS Computational Biology новаторское исследование, которое объясняет, почему порядок стадий сна так важен для укрепления воспоминаний. Эта работа раскрывает загадку универсального паттерна сна, который наблюдается у всех спящих существ.
Универсальный порядок сна: не-REM и REM
Сон состоит из чередующихся циклов: не-REM (медленный сон) и REM (быстрый сон, или фаза быстрых движений глаз, когда мы видим яркие сны). Удивительно, что этот порядок — сначала не-REM, затем REM — сохраняется у всех видов, от мышей до человека. Исключения редки и обычно связаны с нарушениями, такими как нарколепсия или длительное бодрствование.
«Эволюционно этот порядок настолько важен, что должен играть ключевую роль. Он никогда не идет в обратном направлении, если только что-то не сломалось в системе», — отметила профессор Сара Атон, ведущий автор исследования
Но зачем нужен такой строгий ритм? Исследователи предположили, что последовательность не-REM и REM помогает укреплять воспоминания, делая их четкими и предотвращая путаницу.
Как работает память во время сна: эксперимент на мышах
Чтобы проверить свою гипотезу, ученые провели эксперименты на мышах. Их помещали в новую среду, где после нескольких минут исследования они получали легкий электрический импульс. Контрольная группа мышей избежала такого воздействия. Затем исследователи отслеживали активность гиппокампа — области мозга, ответственной за память, — во время сна. Они сравнивали, как нейроны работают в фазах не-REM и REM у мышей, которые сформировали воспоминания о шоке, и у тех, кто этого не делал.
Однако ученые не могли изучить каждый нейрон отдельно, поэтому они создали компьютерную модель нейронной сети, которая имитировала процессы в мозге. Эта модель, разработанная под руководством профессора Михала Зоховски, учитывала влияние ацетилхолина — химического вещества, которое регулирует активность нейронов во время сна.
Новая теория по фазам сна
Исследование показало, что не-REM и REM выполняют разные, но взаимодополняющие функции. В фазе не-REM воспоминания укрепляются, словно кусты, которые растут выше и сильнее. Затем REM-фаза действует как «садовник», обрезая лишние ветви, чтобы воспоминания оставались четкими и не путались друг с другом.
«Если начать с REM — вы обрезаете все, и памяти не остается, — объясняет Сара Атон. — В правильной последовательности не-REM усиливает нужные воспоминания, а REM убирает перекрытия, сохраняя их отдельными».
«Представьте, у вас три встречи за день. После хорошего сна вы лучше вспомните каждую из них. Не-REM укрепляет память о встречах, а REM помогает запомнить, кто что сказал и в какой момент», — добавил Михаил Зоховски
Ученые отмечают, что исследование объясняет, почему все спящие существа следуют одному и тому же порядку сна. Это открытие подчеркивает эволюционную важность сна для памяти. Теория предлагает, как не-REM и REM работают вместе, чтобы сделать воспоминания яркими и длительными. Это может помочь в разработке методов лечения расстройств памяти, таких как болезнь Альцгеймера. Понимание, как сон влияет на память, может улучшить нашу повседневную жизнь — от учебы до работы.