Представьте, что вы студент, наступила выпускная неделя, и вы готовитесь к большому экзамену: засидеться ли вам до утра или немного отдохнуть?
Как известно многим людям, которые с зажмуренными глазами смотрели в пустоту на экзамене, недостаток сна может сделать запоминание информации чрезвычайно трудным.
Два новых исследования, проведенных в Мичиганском университете, раскрывают причины этого и то, что происходит в мозге во время сна и недосыпания, чтобы помочь или навредить формированию воспоминаний.
Определенные нейроны могут быть настроены на конкретные стимулы.
Например, у крыс в лабиринте есть нейроны, которые загораются, когда животное достигает определенных мест в лабиринте. Эти нейроны, называемые нейронами места, также активны у людей и помогают им ориентироваться в окружающей среде.
Но что происходит во время сна?
"Если этот нейрон реагирует во время сна, какой вывод можно сделать из этого?" - говорит Камран Диба, доктор философии, доцент кафедры анестезиологии Медицинской школы Университета штата Массачусетс.
В исследовании, опубликованном в журнале Nature под руководством Дибы и бывшего аспиранта Куроша Мабуди, доктора философии, рассматриваются нейроны в гиппокампе - структуре в форме морского конька в глубине мозга, участвующей в формировании памяти, и обнаруживается способ визуализировать настройку нейронных паттернов, связанных с местоположением, пока животное спит.
В состоянии покоя и во время сна от гиппокампа каждые пару секунд в течение многих часов исходит электрическая активность, называемая резкими волнами.
Исследователи были заинтригованы тем, насколько синхронны эти пульсации и как далеко они распространяются, по-видимому, для передачи информации из одной части мозга в другую.
Считается, что эти колебания позволяют нейронам формировать и обновлять воспоминания, в том числе о месте.
В рамках исследования группа исследователей измеряла активность мозга крысы во время сна, после того как крыса проходила новый лабиринт.
Используя тип статистического вывода, называемый байесовским обучением, они впервые смогли отследить, какие нейроны будут реагировать на те или иные места в лабиринте.
"Допустим, нейрон предпочитает определенный угол лабиринта. Мы можем увидеть, как этот нейрон активируется вместе с другими, которые демонстрируют аналогичное предпочтение во время сна. Но иногда нейроны, связанные с другими областями, могут активироваться вместе с этой клеткой. Затем мы увидели, что, когда мы снова поместили ее в лабиринт, предпочтения нейронов по расположению изменились в зависимости от того, с какими клетками они взаимодействовали во время сна", - говорит Диба.
Этот метод позволяет визуализировать пластичность или репрезентативный дрейф нейронов в реальном времени.
Он также подкрепляет давнюю теорию о том, что реактивация нейронов во время сна является частью того, почему сон важен для памяти.
Учитывая важность сна, команда Дибы хотела посмотреть, что происходит в мозге в условиях лишения сна.
Во втором исследовании, также опубликованном в журнале Nature, команда под руководством Дибы и бывшего аспиранта Бапуна Гири, доктора философии, сравнила количество реактиваций нейронов - когда нейроны места, сработавшие во время исследования лабиринта, спонтанно срабатывают снова в состоянии покоя - и последовательность их реактиваций (количественно называемую повторением) во время сна и во время потери сна.
Они обнаружили, что частота срабатывания нейронов, участвующих в реактивации и повторном воспроизведении опыта исследования лабиринта, была выше во сне, чем при депривации сна.
Лишение сна соответствовало такому же или более высокому уровню пульсаций острых волн, но меньшей амплитуде волн и меньшей мощности пульсаций.
"Однако почти в половине случаев реактивация лабиринта во время резких пульсаций была полностью подавлена во время депривации сна", - говорит Диба.
По его словам, когда лишенным сна крысам удавалось наверстать упущенное, реактивация хотя и немного восстанавливалась, но не достигала уровня крыс, которые спали нормально. Более того, воспроизведение было так же нарушено, но не восстановилось, когда сон был восстановлен.
Поскольку реактивация и воспроизведение важны для памяти, полученные результаты свидетельствуют о пагубном влиянии депривации сна на память.
telegram - https://t.me/+jZDdzwS_JsgxODI6