Хотя всем известно, что хороший ночной сон восстанавливает энергию, новое исследование Корнелльского университета показало, что он восстанавливает еще одну жизненно важную функцию: память.
Изучение или переживание нового активирует нейроны в гиппокампе, области мозга, важной для памяти. Позже, во время сна, те же самые нейроны повторяют ту же схему активности, и таким образом мозг консолидирует эти воспоминания, которые затем хранятся в большой области, называемой корой. Но как получается, что мы можем продолжать изучать новое всю жизнь, не используя все наши нейроны?
Новое исследование, опубликованное в журнале Science, показывает, что в определенные моменты во время глубокого сна определенные части гиппокампа замолкают, что позволяет этим нейронам перезагрузиться.
«Этот механизм может позволить мозгу повторно использовать те же ресурсы, те же нейроны для нового обучения на следующий день», — объясняет автор исследования Азахара Олива.
Гиппокамп делится на три области: CA1, CA2 и CA3. CA1 и CA3 участвуют в кодировании воспоминаний, связанных со временем и пространством, и хорошо изучены; о CA2 известно меньше, поскольку текущее исследование показало, что он генерирует это заглушение и сброс гиппокампа во время сна.
Исследователи имплантировали электроды в гиппокамп мышей, что позволило им регистрировать нейронную активность во время обучения и сна. Таким образом, они могли наблюдать, что во время сна нейроны в областях CA1 и CA3 воспроизводят те же нейронные паттерны, которые развивались во время обучения днем. Но исследователи хотели узнать, как мозг продолжает учиться каждый день без перегрузки или исчерпания нейронов.
«Мы поняли, что есть и другие состояния гиппокампа, которые случаются во время сна, когда все замолкает», — говорит Олива. «Области CA1 и CA3, которые были очень активны, внезапно затихли. Это сброс памяти, и это состояние генерируется средней областью, CA2».
Клетки, называемые пирамидальными нейронами, считаются активными нейронами, которые важны для функциональных целей, таких как обучение. Другой тип клеток, называемый интернейронами, имеет различные подтипы. Исследователи обнаружили, что мозг имеет параллельные контуры, регулируемые этими двумя типами интернейронов — один из которых регулирует память, другой позволяет сбрасывать воспоминания.
Исследователи полагают, что теперь у них есть инструменты для улучшения памяти, путем манипуляций с механизмами консолидации памяти, которые можно применять, когда функция памяти дает сбои, например, при болезни Альцгеймера. Важно, что у них также есть доказательства для изучения способов стирания негативных или травматических воспоминаний, которые затем могут помочь в лечении таких состояний, как посттравматическое стрессовое расстройство.
Результат помогает объяснить, почему всем животным требуется сон, не только для фиксации воспоминаний, но и для перезагрузки мозга и поддержания его работоспособности в часы бодрствования. «Мы показываем, что память — это динамический процесс», — резюмирует Олива.
