Ваш мозг должен не только поддерживать обширный архив существующих воспоминаний, но и ежедневно отслеживать новую информацию. Это требует подготовки к работе с новыми воспоминаниями до того, как они возникнут, даже во время обработки старых.
Хорошо известно, что сон важен для памяти и обучения, среди прочего, но мы все еще выясняем многие точные механизмы, задействованные в этом процессе.
Традиционно это рассматривается как процесс, направленный назад: мы что-то переживаем, затем память об этом обрабатывается и сохраняется в течение последующих ночей сна, и мы можем вспомнить это по желанию позже.
Однако, согласно новому исследованию, сон, похоже, помогает нам обрабатывать не только прошлые воспоминания, но и будущие. Исследование предполагает, что помимо консолидации и сохранения воспоминаний во время сна, наш мозг также активно готовит нас к записи предстоящих событий.
Память — это широкое, многогранное явление, которое помогает нам стать теми, кто мы есть, и с нашей субъективной точки зрения оно может показаться почти магическим, каким-то образом выходящим за рамки дискретных компонентов.
Но это не так. На клеточном уровне группы специализированных нейронов, известных как энграммные клетки, физически кодируют наш жизненный опыт в формате, который мы можем вспомнить позже.
Предыдущие исследования ясно показали, что сон имеет решающее значение для правильной работы этого процесса, но многие физиологические детали остаются неясными. Помимо простого хранения воспоминаний, наш мозг также выполняет невероятные подвиги обработки и организации, большая часть которых происходит во время умственного отдыха.
В новом исследовании японские ученые стремились узнать больше о роли сна в обработке памяти, включая подготовку к запоминающимся событиям, которые еще не произошли.
Авторы использовали систему визуализации для свободно движущихся мышей, которая может выявлять как энграммные, так и неэнграммные клетки на всех этапах обработки памяти. Они смогли отслеживать нейронную активность до, во время и после запоминающихся событий, пережитых мышами.
Это пролило новый свет на поведение определенных популяций нейронов в различных когнитивных условиях, в том числе во время сна мышей как до, так и после обучения.
Результаты выявили два параллельных процесса, разворачивающихся во время сна после обучения. Во-первых, энграммные клетки, которые изначально кодировали память, демонстрировали предсказуемые паттерны реактивации, что является частью хорошо задокументированной процедуры мозга по консолидации воспоминаний во время сна.
Исследование также выявило еще одну интересную популяцию нейронов, которые еще не были связаны с конкретными воспоминаниями. Эти "клетки-будущие-энграммы", как их называют исследователи, становились все более синхронизированными, когда мыши спали после обучения. Позже те же группы нейронов кодировали новые, другие воспоминания.
"Клетки-будущие-энграммы демонстрировали повышенную совместную активность с существующими энграммными клетками во время сна, что предполагает, что это взаимодействие помогает формировать новые сети памяти", — говорит соавтор Каору Инокучи, профессор биохимии в Университете Тояма в Японии.
Исследователи также разработали модель нейронной сети для имитации активности в гиппокампе, надеясь еще больше прояснить лежащие в основе механизмы.
Модель указала на синаптическую депрессию и масштабирование, явления, известные тем, что они изменяют нейронные связи во время сна, как на вероятно важные для организации этих клеток-будущих-энграмм – услуга, которая уменьшалась в модели, когда эти механизмы были отключены.
Исследование показало, что энграммные и клетки-будущие-энграммы демонстрировали интригующую совместную активацию во время сна после обучения, намекая на некоторую координацию или даже передачу данных между нейронными сетями для прошлых и предстоящих воспоминаний.
Это предполагает, что качество сна между событиями обучения может влиять не только на наше сохранение того, что мы уже выучили, но и на то, насколько хорошо мы будем сохранять новую информацию в ближайшем будущем.
Хотя необходимы дополнительные исследования, это может быть ценным пониманием для образования и лечения расстройств памяти.и это может помочь найти новые способы помочь людям максимально повысить их когнитивные способности.
"Мы считаем, что манипулирование мозговой активностью во время сна или режимами сна может выявить методы улучшения памяти путем раскрытия скрытого потенциала мозга", — говорит Инокучи.
Однако, прежде всего, эти выводы дополняют гору существующих доказательств того, что мы все должны серьезно относиться ко сну.
"Мы хотим, чтобы люди поняли, что сон — это не просто отдых — он играет решающую роль в том, как мозг обрабатывает информацию", — говорит Инокучи. "Учитывая это, мы надеемся, что каждый начнет больше ценить сон и использовать его как способ улучшить общее качество своей жизни".
Исследование было опубликовано в Nature Communications.
