Хотя общеизвестно, что сон положительно влияет на когнитивные функции, нейронные механизмы, особенно связанные с медленным сном (NREM), остаются малоизученными. Новое исследование, проведенное командой из Университета Райса, Хьюстонского методистского центра восстановления нервных систем и Медицинского колледжа Вейла Корнелла под руководством Валентина Драгоя из Райса, выявило ключевой механизм, посредством которого сон улучшает работу нейронов и поведение.
Механизмы улучшения когнитивных функций во время медленного сна
Исследование, опубликованное в журнале Science, показало, как медленный сон способствует синхронизации мозга и улучшает кодирование информации. Эти эффекты были воспроизведены с помощью инвазивной стимуляции, что открывает перспективы для будущей нейромодуляционной терапии.
Методы исследования
Исследование включало изучение нейронной активности у макак во время выполнения визуальных задач до и после 30-минутного периода медленного сна. Для этого использовались многоэлектродные массивы и полисомнография.
Основные результаты
Результаты показали, что сон улучшает производительность животных при выполнении задач, особенно у тех, кто действительно заснул. Во время сна наблюдалось увеличение низкочастотной активности и синхронизация возбуждения между нейронами, а после сна активность становилась более десинхронизированной, что повышало точность обработки информации и выполнения задач.
Моделирование эффектов сна
Исследователи смоделировали нейронные эффекты сна с помощью низкочастотной электрической стимуляции зрительной коры. Эта стимуляция воспроизводила эффект десинхронизации и улучшала выполнение задач, что предполагает возможность использования электрических стимуляций для имитации когнитивных преимуществ сна.
Важность открытия
Открытие подчеркивает, что некоторые восстанавливающие и повышающие работоспособность эффекты сна могут быть достигнуты без необходимости во сне. Это открывает новые возможности для улучшения когнитивных функций в ситуациях, где сон невозможен, таких как исследования космоса или для людей с нарушениями сна.
Дальнейшие исследования
Исследователи построили большую модель нейронной сети и обнаружили, что во время сна тормозные связи становятся слабее, чем возбуждающие, что усиливает возбуждение. Это решение мозга после сна указывает на потенциал разработки методов терапевтической стимуляции мозга для улучшения когнитивных функций и памяти.
Литература:
Natasha Kharas et al, NREM sleep improves behavioral performance by desynchronizing cortical circuits, Science (2024). DOI: 10.1126/science.adr3339