Когда мы засыпаем, наш мозг не просто отключен - он занят организацией новых воспоминаний! Теперь ученые получили представление об этом процессе.
Исследователи сообщают в журнале "Cell Reports" от 5 мая, что первые прямые доказательства воспроизведения человеческим мозгом опыта нашего бодрствования во время сна наблюдались у двух участников с внутрикортикальными массивами микроэлектродов, помещенными в их мозг как часть пилотного клинического испытания интерфейса мозг-компьютер. Примерно как у Стивена Хокинга, кто знает.
Во время сна мозг воспроизводит паттерны нервного возбуждения, возникающие во время бодрствования, также известные как «автономное воспроизведение». Считается что воспроизведение лежит в основе консолидации памяти.
Консолидация - это процесс, с помощью которого последние воспоминания приобретают больше постоянства в их нейронном представлении. Ученые ранее наблюдали повторное воспроизведение на животных, но исследование проведенное Жаном-Батистом Айхенлаубом ( *специалист из Массачусетской больницы общего профиля и Беатой Яросевич, в прошлом ассистентом профессора в BrainGate, а теперь старшим научным сотрудником в NeuroPace) проверило, происходит ли это явление и в мозге человека.
Итак, пока вы спите, ваш мозг прокручивает опыт минувшего дня и записывает его в память формируя новые нейронные связи.
Команда попросила двух участников вздремнуть до и после игры с копированием цветовых последовательностей (Игра похожа на симулятор 80-х годов «Саймон»). В видеоигре было четыре цветных панели, последние повторялись разными игроками. Вместо того чтобы двигать руками, участники играли в игру с разумом - воображая, как перемещают курсор руками по разным целям, выбирают правильные цвета в правильном порядке как можно быстрее и так далее. Пока одни участники отдыхали, другие играли в игру, а затем цикл менялся, исследователи регистрировали пиковую активность больших групп отдельных нейронов в их мозге через имплантированную многоэлектродную решетку.
«Существует не так много сценариев, в которых человек мог бы иметь многоэлектродную матрицу помещенную в его мозг. Электроды достаточно малы чтобы можно было обнаружить активацию отдельных нейронов», - говорит соавтор Яросевич. Электроды, одобренные для медицинских показаний (такие как электроды для лечения болезни Паркинсона или эпилепсии) слишком велики, отсюда невозможность отслеживать пиковую активность отдельных нейронов. Но массивы электродов, используемые в пилотных клинических испытаниях BrainGate, являются первыми из тех, что позволяют проводить такие подробные нейронные записи в человеческом мозге. «Вот почему это исследование беспрецедентно», - говорит она.
BrainGate является академическим исследовательским консорциумом, охватывающим Университет Брауна, Массачусетскую больницу общего профиля, Университет Кэз Вестерн Резерв и Стэнфордский университет. Исследователи из BrainGate работают над созданием хронически имплантированных интерфейсов мозг-компьютер, чтобы помочь людям с тяжелыми двигательными нарушениями восстановить связь и контроль, используя сигналы своего мозга для перемещения компьютерных курсоров, роботизированных рук и других вспомогательных устройств.
В этом исследовании команда наблюдала одинаковые паттерны запуска нейронов как в период игры, так и в период после игры. Другими словами, участники будто бы продолжали играть в игру "Саймон" после того, как отправлялись спать, воспроизводя те же паттерны в мозге что и во время игры. Это отмечалось на уровне нейронов. Результаты предоставили прямое доказательство связанного с обучением воспроизведения действий в человеческом мозге.
Результаты также открывают больше вопросов и будущих тем для изучения, которые хотят понять основной механизм, посредством которого воспроизведение обеспечивает консолидацию памяти. Следующим шагом является поиск доказательств того, что воспроизведение фактически играет причинную роль в процессе консолидации памяти. Один из способов сделать это - проверить, существует ли связь между силой воспроизведения и силой памяти после сна.
Хотя ученые не до конца понимают, как работают обучение и консолидация памяти, каскад исследований на животных и людях показал, что сон играет жизненно важную роль. По словам Яросевича, хорошо выспаться "перед тестом и перед важными собеседованиями" полезно для хорошей когнитивной деятельности. «У нас есть хорошие научные доказательства того, что сон очень важен в этих процессах».