Ученые из Мичиганского университета выяснили, почему у всех живых существ чередуются фазы медленного и быстрого сна. Как показало исследование, такая структура играет ключевую роль в сохранении и «расчистке» воспоминаний. Результаты опубликованы в журнале PLOS Computational Biology.
В ходе работы ученые наблюдали за мозгом спящих мышей, изучая поведение нейронов в гиппокампе — области, связанной с памятью. Оказалось, что в фазу медленного сна активизируются нейроны, закрепляющие недавние события, а в фазу быстрого сна мозг «обрезает» лишние связи, чтобы сохранить четкость воспоминаний. Нарушение этого порядка, по словам авторов, может не укрепить память, а наоборот — стереть ее.
Чтобы проверить гипотезу, команда использовала как поведенческие эксперименты, так и компьютерное моделирование. Ученые анализировали виртуальные нейронные цепи, включавшие возбуждающие и тормозные клетки мозга. Выяснилось, что уровень нейромедиатора ацетилхолина — разный в зависимости от фазы сна — определяет, какие связи усиливаются, а какие подавляются.
«Медленный сон дает воспоминаниям шанс закрепиться, а быстрый — упорядочивает их, чтобы они не спутались. Это как уход за кустом: сначала ему дают разрастись, а потом придают форму», — объясняет одна из авторов работы, профессор Сара Атон.
Хотя модель пока отражает только базовые процессы, ученые считают ее важным шагом к пониманию механизмов памяти и причин нарушений сна, таких как бессонница или нарколепсия. В дальнейшем они планируют проверить, как мозг обрабатывает более сложные воспоминания, включая эмоциональные и временные последовательности.