Исследование: глубокий сон улучшает память
«Медленные» электрические волны в мозгу делают неокортекс, место долговременной памяти, особенно восприимчивым к информации. Об этом говорится в исследовании ученых из Charité — Universitätsmedizin Berlin в Германии, опубликованном 16 декабря в журнале Nature Communications.
Своей памятью человек обязан активности медленных и синхронных электрических волн, которые наблюдаются во время сна, делая неокортекс особенно восприимчивым к хранению и консолидации новой информации. Роль медленных волн известна науке уже более 20 лет, но новые исследования показывают, что в то время пока мы спим, мозг воспроизводит события дня, перемещая информацию из места кратковременной памяти, гиппокампа, в место долговременной памяти, расположенное в неокортексе.
В этом процессе медленные волны, возникающие во время фазы глубокого сна, играют ключевую роль, помогая закрепить воспоминания или сформировать постоянную память. Эти волны возникают, когда электрическое напряжение во многих нейронах одновременно увеличивается и уменьшается с частотой примерно один раз в секунду.
«Известно, что за счет искусственного увеличения медленных волн извне память улучшается», — поясняет Йорг Гейгер, директор Института нейрофизиологии клиники Charité и один из авторов недавно опубликованного исследования. «Благодаря нашему исследованию нам удалось объяснить, что происходит в мозгу во время этого процесса: важное достижение, поскольку очень сложно изучать потоки информации внутри человеческого мозга».
Анализы, проведенные на образцах неповрежденной ткани неокортекса человека, взятых у 45 пациентов, перенесших нейрохирургическую операцию в связи с эпилепсией или опухоли головного мозга в больнице Шарите, Евангелической клинике Вефиля (EvKB) ил Университетском медицинском центре Гамбург-Эппендорф (UKE), по-видимому, демонстрируют, что медленные электрические волны укрепляют синаптические связи между нейронами неокортекса, повышая их восприимчивость. Чтобы проверить это открытие, исследователи смоделировали в тканях колебания напряжения, типичные для медленных мозговых волн во время глубокого сна, а затем измерили реакцию нервных клеток с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ).
Команда исследователей обнаружила, что синаптические связи между нейронами в неокортексе максимально усиливаются в очень специфический момент во время колебаний напряжения и что идеальное взаимодействие этой динамики позволяет формировать воспоминания.
«Синапсы становятся более эффективными после изменения напряжения с низкого на высокое», — объяснил Франц Ксавер Миттермайер, научный сотрудник Института нейрофизиологии Шарите и первый автор исследования. «Было бы очень важно иметь возможность использовать точный момент, когда мозг воспроизводит воспоминания, которые передаются в долговременную память. Мы считаем, что в этот короткий промежуток времени кора мозга работает с максимальной эффективностью». Таким образом, медленный сон повышает восприимчивость неокортекса, но на очень короткие периоды времени, в течение которых будет формироваться память. Эту новую информацию можно использовать для улучшения памяти, например, при легких когнитивных нарушениях (MCI) у пожилых людей.
Исследовательские группы по всему миру работают над методами использования тонких электрических импульсов, транскраниальной электростимуляции или акустических сигналов для воздействия на медленные волны во время сна. «Информация, предоставленная нашим исследованием, — заключает Гейгер, — может способствовать разработке методов стимуляции для улучшения формирования памяти».