Исследователи из Копенгагенского университета обнаружили, что колебания уровня норадреналина во время сна полезны для памяти. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Neuroscience.
Credit: Celia Kjaerby et al. / Nature Neuroscience 2022
Большинство людей считают, что хороший сон должен быть непрерывным. Но по мнению датских исследователей, все не так однозначно. Норадреналин, который вырабатывается в голубом пятне (ядре или скоплении нейронов, расположенном в стволе мозга), заставляет наш мозг просыпаться более 100 раз за ночь. Эти моменты очень кратковременные, поэтому чаще всего спящий их не замечает. Таким образом, когда мы спим, уровень норадреналина в организме постоянно волнообразно снижается и повышается, из-за чего во время пиков возникают незаметные для нас микропробуждения.
Исследователи обнаружили, что продолжительное снижение уровня норадреналина связано с возникновением сигма-ритма. Сигма-ритм (сонные веретена) появляется в начальной стадии медленного сна. Считается, что сигма-ритм способствует консолидации памяти — переходу информации из кратковременной памяти в долговременную. Повышенная активность голубого пятна, как выяснили ученые, наоборот, повышает уровень норадреналина, уменьшает колебания и вероятность появления сигма-ритма.
Исследователи изучали мышей, но, по их словам, эти механизмы общие для всех млекопитающих. В мозг подопытных мышей поместили оптические волокна и генетически модифицированные светочувствительные рецепторы. Когда животные спали, исследователи измерили уровень норадреналина и сравнили его с электрической активностью мозга.
В моменты повышенной электрической активности наблюдался высокий уровень норадреналина. Подъемы норадреналина во время медленного сна подразделялись на приводящие к пробуждениям (>15 секунд) или к микропробуждениям (<15 секунд). Продолжительные подъемы возникали редко, преобладали микропробуждения.
Чтобы определить, как связаны колебания норадреналина и память, ученые показывали мышам два объекта. Затем животных погружали в сон на три часа, одной группе мышей при этом вводили дезипрамин. Это вещество увеличивало базовый уровень норадреналина и уменьшало его колебания. После пробуждения мышам снова показывали два объекта, но один из них заменяли на новый. У мышей с выраженными колебаниями норадреналина новый объект вызывал гораздо более высокий интерес, нежели у второй группы, то есть они помнили, что в прошлый раз видели другой объект.
Также чтобы оценить роль колебаний норадреналина в работе памяти, ученые подавляли у мышей активность голубого пятна и тем самым повышали колебания норадреналина. Подавление активности голубого пятна также вызывало у мышей больший интерес к новым объектам.
В целом, эти результаты подтверждают ключевую роль колебаний норадреналина в формировании микроархитектуры сна, важной для консолидации памяти. Предполагается, что колебания уровня норадреналина контролируют переключение между медленным сном с вкраплениями микропробуждений и сигма-волн, улучшающих память.
Исследователи отмечают, что полученные результаты помогут при разработке новых антидепрессантов. Некоторые существующие препараты повышают уровень норадреналина, уменьшают его колебания и, следовательно, могут плохо влиять на память.
Текст: Вера Васина
Memory-enhancing properties of sleep depend on the oscillatory amplitude of norepinephrine by Celia Kjaerby et al in Nature Neuroscience. Published July 2022. https://doi.org/10.1038/s41593-022-01102-9
https://doi.org/10.1038/s41593-022-01102-9