«Не тужи, царевич! Ложись-ка спать-почивать; утро вечера мудренее!». Так говорилось ещё в детской сказке о царевне-лягушке и не спроста. Американские нейробиологи из Университета Джонса Хопкинса разобрались, как мозг работает с новой информацией во время сна, и опубликовали исследование в журнале Science на прошлой неделе.
Учёные предположили, что поступивший материал «откладывается» в синапсах – щелях между нервными клетками. Новые данные поступают благодаря нервным импульсам, которые, двигаясь по проводящей системе, изменяют нейронные связи на синаптическом уровне. Нейромедиаторы тоже могут влиять на этот процесс. Так вот, чем больше мы повторяем одну и ту же информацию, тем прочнее оказываются связи между клетками.
Однако, каждый день нас накрывают потоки информации, с которыми приходится справляться. И нейробиологи выяснили, что во время сна синаптическая проводимость ослабевает, а работа мозга нормализуется.
В исследовании учёных интересовали две области: гиппокамп и кора головного мозга. Именно они отвечают за обучение и память. Сначала сравнивали белки-рецепторы постсинаптических мембран бодрствующих и спящих мышей. Выяснилось, что количество рецепторов уменьшается во время сна на 20%. Каждые 12 часов синапсы изменяются.
Тогда решили обратить внимание на конкретный белок Homer1a, который связан с циклом сна и бодрствования и отвечает за формирование воспоминаний. Оказалось, что уровни этого белка в синапсах спящих мышей более высокие, чем у бодрствующих. А при «выключении» Homer1a синаптическая проводимость во время сна не изменялась. Регулирует же выработку этого белка гормон норадреналин: чем больше гормона, тем его меньше.
Вспомним и другой нейромедиатор – аденозин. Это ещё один тормозный нейромедиатор, который, накапливаясь в синапсах, вызывает усталость и сонливость. Когда учёные блокировали выработку аденозина, то уровень белка Homer1a не понижался в синапсах, а синаптическая проводимость не ослабевала.
Таким образом, «отложение» новой информации связано с работой нейтромедиаторов. Белок Homer1a ищет момент для переработки данных, ориентируясь на уровень норадреналина и аденозина. Нейробиологи считают, что снотворное, как и недостаток сна, может препятствовать процессам обучения и запоминания, так как синаптическая проводимость не ослабевает. Но это пока не точно, гипотезу ещё предстоит подтвердить.
Текст: Екатерина Андреянова
Homer1a drives homeostatic scaling-down of excitatory synapses during sleep by Graham H. Diering1, Raja S. Nirujogi, Richard H. Roth, Paul F. Worley, Akhilesh Pandey, Richard L. Huganir in Science. Published online Feb 2017 doi: 10.1126/science.aai8355