Исследователи из Корнеллского университета обнаружили ключевую роль ученика в процессе формирования сильных и долговременных воспоминаний. Используя мышей, оснащенных мозговыми электродами и камерами слежения за глазами, ученые выяснили, что новые воспоминания фиксируются во время подстадии медленного сна, когда зрачок сужается. В то же время старые воспоминания активируются, когда зрачок расширяется.
Корнеллский университет: Как мозг формирует долговременные воспоминания
Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature, показывают, что мозг способен разделять эти две подстадии сна благодаря микроструктуре, предотвращающей «катастрофическое забывание». Это открытие может привести к созданию более эффективных методов улучшения памяти у людей и помочь ученым-компьютерщикам в обучении искусственных нейронных сетей.
Методика исследования
Группа мышей была обучена различным задачам, таким как сбор воды или печенья в лабиринте. Затем животным были установлены мозговые электроды и камеры, фиксирующие динамику зрачков во время сна.
Во время сна, когда зрачок сужался, активировались недавно изученные задачи, в то время как старые знания оставались неизменными. Расширение зрачка, напротив, способствовало воспроизведению и интеграции старых воспоминаний.
Результаты исследования
Исследования показали, что временная структура сна у мышей более разнообразна и похожа на стадии сна человека, чем предполагалось ранее. Прерывание сна мышей в разные моменты и последующая проверка их памяти позволили ученым проанализировать процессы консолидации воспоминаний.
«Мы предполагаем, что мозг имеет промежуточную шкалу времени, которая отделяет новое обучение от старых знаний», — сказал научный сотрудник Азахара Олива. «Это похоже на новое обучение, старое знание, новое обучение, старое знание, и оно медленно колеблется на протяжении сна».
Заключение
Результаты исследования могут стать основой для разработки новых методов улучшения памяти и обучения у людей, а также для улучшения работы искусственных нейронных сетей. Исследование подчеркивает важность понимания механизмов сна и его влияния на процессы консолидации воспоминаний.
Литература:
Sleep micro-structure organizes memory replay, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08340-w