То, что сон нужен мозгу в частности для того, чтобы систематизировать полученную за день информацию, давно не является секретом. Также качественный сон важен для хорошей памяти и успешного обучения. Однако, недавние исследования показали, что сон готовит нас также и к будущему.
Как пишет издание Science Alert, кроме консолидации и сохранения воспоминаний во время сна, исследование предполагает, что наш мозг также активно готовит нас к записи будущих событий. То есть, создает пространство, куда будут записаны события, которым еще только предстоит произойти.
Память – это широкое, многогранное явление, которое помогает нам стать теми, кто мы есть. На клеточном уровне она имеет вид групп специализированных нейронов, известных как энграмные клетки, которые физически кодируют наш жизненный опыт в пригодном для повторного вспоминания формате.
Предыдущие исследования четко показали, что сон имеет решающее значение для правильной работы этого процесса, но многие физиологические детали все еще остаются неясными. Помимо простого хранения воспоминаний, наш мозг также выполняет невероятно сложную обработку информации. Большинство этих процессов происходит именно во время умственного простоя.
Для нового исследования исследователи из Японии стремились узнать больше о роли сна в обработке памяти. Их работа также включала подготовку мозга к памятным событиям, которые еще не произошли.
Авторы провели исследование на мышах, которым можно было свободно перемещаться в пространстве по своему усмотрению. Для них использовали систему визуализации, которая может выявлять как энграмные, так и неэнграмные клетки на всех этапах обработки памяти. Они смогли отслеживать нейронную активность до, во время и после памятных событий, которые пережили мыши.
Результаты исследования пролили новый свет на поведение определенных популяций нейронов в различных когнитивных условиях, в частности когда мыши спали как до, так и после обучения. Исследователям удалось зафиксировать два параллельных процесса, разворачивающихся во сне после обучения. Во-первых, клетки энграммы, которые изначально кодировали воспоминание, показали предсказуемые паттерны реактивации, часть хорошо документированной процедуры мозга консолидации воспоминаний во время сна.
Исследование также выявило еще одну интересную популяцию нейронов, которые еще были связаны с определенными воспоминаниями. Эти "клетки, которые станут энграмами" (engram-to-be cells – именно такое название они получили от исследователей) становились все более синхронизированными, когда мыши спали после обучения. Позже сами группы нейронов продолжали кодировать новые, другие воспоминания.
"Клетки, которые станут энграммами, демонстрировали повышенную коактивность с существующими клетками энграммами во время сна, что позволяет предположить, что это взаимодействие помогает формировать новые сети памяти", – рассказал соавтор Каору Инокучи, профессор биохимии в Университете Тоямы в Японии.
Исследователи также разработали модель нейронной сети для имитации активности в гиппокампе, надеясь еще больше пролить свет на механику, лежащую в основе. Модель указала на синаптическое угнетение и масштабирование, явления, которые, как известно, изменяют нейронные связи во время сна. Они, вероятно, важны для организации этих клеток в будущие энграммы – услуга, которая в модели сокращалась, когда эти механизмы были отключены.
Исследование показало, что энграммы и потенциальные энграммы показали интригующую совместную активацию во время сна после обучения. Это намекает на определенную координацию или даже передачу данных между нейронными сетями для прошлых и будущих воспоминаний.
Это говорит о том, что качество сна между событиями обучения может влиять не только на сохранение того, что мы узнали до сих пор, но и на то, насколько хорошо мы будем хранить новую информацию в ближайшем будущем. Хотя необходимы дополнительные исследования, это может дать ценные сведения для обучения и лечения расстройств памяти, а также помочь открыть новые способы максимизировать когнитивные способности людей.
"Мы считаем, что манипулирование активностью мозга во время сна или режимами сна может раскрыть методы улучшения памяти путем разблокирования скрытого потенциала мозга", – говорит Инокучи. Но прежде всего эти открытия добавляются к существующим доказательствам того, что мы все должны относиться ко сну серьезно. "Мы хотим, чтобы люди поняли, что сон - это не просто отдых, он играет решающую роль в том, как мозг обрабатывает информацию", – говорит Инокучи. Ученые надеются, что люди начнут больше ценить сон и использовать его как эффективный способ улучшить общее качество жизни.