Вы когда-нибудь задумывались, как ваш мозг способен создавать новые воспоминания и одновременно поддерживать старые, особенно во время сна? Исследования показывают, что даже когда мы отдыхаем ночью, мозг продолжает активную работу по формированию и укреплению воспоминаний. Однако возникает вопрос: каким образом новый опыт сохраняется отдельно от старого, не перемешиваясь вместе?
Группа ученых из Университета Корнелла решила изучить этот процесс подробнее. Их исследование финансировалось Национальным институтом здравоохранения США. Основной целью было выяснить, каким образом мозг поддерживает четкое разделение между вновь приобретенными воспоминаниями и теми, которые уже существуют давно.
Одним из интересных открытий стало использование изменений размера зрачков как индикатора различных состояний сна. Ранее проведённые эксперименты показали, что изменение диаметра зрачков связано с изменениями мозговых функций, включая переходы между разными фазами сна. Например, быстрое движение глаз (REM-фаза) сопровождается уменьшением размера зрачков, а во время глубокого сна (не-REM-фазы) наблюдаются чередующиеся сокращения и расширения зрачков.
Учёные решили посмотреть, какую роль играют эти различия в размере зрачков в процессе консолидации памяти. Они исследовали активность определённых зон мозга, известных своей связью с формированием памяти, — главным образом, гиппокампа. Гиппокамп играет ключевую роль в формировании долговременных воспоминаний, и нарушение его функционирования часто ассоциируется с потерей памяти.
Экспериментаторы применяли технику оптогенетики, позволяющую управлять работой отдельных групп нейронов посредством света. Используя эту технологию, они наблюдали за поведением мышиных нейронов во время сна. Результаты оказались весьма любопытными: оказалось, что нейроны, связанные со старыми воспоминаниями, проявляли наибольшую активность, когда зрачки были расширены, а нейроны, формирующие свежие впечатления, включались сильнее, когда зрачки сокращались.
Чтобы проверить важность обнаруженных закономерностей, учёные провели дополнительные тесты, искусственно вмешавшись в работу нейронных сетей. Если подавлять активность нейронов, когда зрачки малы, мыши теряли способность удерживать свежую информацию, хотя старая оставалась невредимой. Но вмешательство в активность нейронов в моменты больших зрачков никак не отражалось на способности помнить новое.
Таким образом, исследование подтвердило, что мозг действительно имеет чёткую систему разделения старых и новых воспоминаний во время сна. Новые воспоминания формируются преимущественно в состоянии малых зрачков, а старые воспроизводятся, когда зрачки увеличиваются.
Почему же эта работа важна? Дело в том, что проблемы с памятью зачастую связаны с нарушением сна. Многие психические расстройства сопровождаются ухудшениями памяти, вызванными именно такими сбоями в работе мозга. Изучение механизмов, лежащих в основе консолидации памяти во время сна, позволяет глубже понять, как возникают подобные проблемы и какими способами их можно предотвратить или лечить.
Таким образом, изучение поведения зрачков и особенностей активации нейронов во время сна открывает важные пути для понимания природы человеческого сознания и памяти, приближая нас к разработке эффективных подходов для поддержания здорового сна и укрепления когнитивных способностей.