Похоже, не за горами день, когда появится возможность получать пользу от сна, даже не смыкая век. Стимуляция определенных паттернов активности мозга у бодрствующих мышей дала эффекты, сходные с глубоким сном, включая улучшение памяти.
«Теоретически в какой-то степени это должно быть воспроизводимо и у нашего вида. Интересно было бы выяснить, может ли искусственная стимуляция [этой активности] в часы бодрствования у человека давать субъективное ощущение свежести и отдохнувшего состояния», — считает профессор Владислав Вязовский из Оксфордского университета.
Считается, что сон жизненно необходим мозгу для выполнения большинства его «ремонтных работ». Сюда входит синаптический гомеостаз — процесс, при котором мозг наводит порядок в тысячах образовавшихся за день нейронных связей — сохраняет важные и ослабляет или удаляет ставшие ненужными.
В фазе медленного сна (NREM), на которую приходится около 80% сна у взрослых, кора головного мозга синхронно генерирует всплески сигналов, а затем «отключает» эти нейроны. Этот ритмичный паттерн получил название медленноволновой активности. «Его связывают с синаптическим гомеостазом, который, скорее всего, и лежит в основе восстановительных функций сна», — говорит профессор Кьяра Чирелли из Висконсинского университета в Мэдисоне.
Некоторые животные, например дельфины, умеют дремать так, что одно полушарие у них спит, а другое бодрствует, чтобы реагировать на опасность. Чирелли и ее коллеги решили проверить, можно ли вызвать подобное состояние искусственно, в опытах на мышах. Результаты опубликованы в Nature Neuroscience.
Грызунов генетически модифицировали так, чтобы можно было светом управлять их мозговой активностью, и имплантировали светодиод в одно из полушарий мозга. Бедолагам специально долго мешали спать, а потом полчаса мигали лампочкой в голове, имитируя волны NREM-сна.
Впоследствии, когда мышам дали поспать, записи мозга показали, что стимулированная сторона не проявляла обычных признаков истощения, вызванного депривацией сна.
«Поскольку мозг в этой части успел провести "уборку", ему больше не потребовался дополнительный глубокий сон», — объясняет исследовательница.
Проверили также, как влияет такой частичный сон на память. Мышей поместили в бокс с одинаковой текстурой с обеих сторон для 15-минутного изучения. Потом поделили на три группы: «спящие», «лишенные сна на час» и «лишенные сна на час, но получавшие искусственную стимуляцию глубокого сна», а в боксе тем временем заменили покрытие с одной стороны.
На следующий день животных опять посадили в этот бокс и принялись наблюдать (мышам интересно все новое, поэтому легко понять, хорошо ли они запомнили старое). Невыспавшиеся особи перемен не заметили — им было не до того; отдохнувшие как естественным, так и искусственным образом бросились изучать свежий ковролин.
В дальнейшем ученые планируют выяснить, можно ли получить схожие эффекты у людей, если стимулировать «сонную» мозговую активность неинвазивно — посредством транскраниальной электрической стимуляции.
Вязовский предупредил, однако, что полностью отказаться от сна все равно не выйдет: «Сон двойственен — в нем есть NREM и REM-фазы, и мы до сих пор не знаем, почему именно чередование этих двух состояний делает сон полноценным».
Почему даже во сне мозг остается внимательным — выяснили нейробиологи
Глубокий сон помогает мозгу запоминать информацию — нейрофизиологи
Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX