Почему глубокий сон полезен для памяти
Почему глубокий сон полезен для памяти
Уже почти 20 лет известно, что глубокий сон и медленные синхронные электрические волны в мозге способствуют формированию воспоминаний. Почему это так, ранее было неизвестно. Теперь, в статье, опубликованной в журнале Nature Communications, команда исследователей из Медицинского университета Шарите в Берлине предлагает объяснение.
Читайте также: Женщина и алкоголь: результаты новейших исследований
Согласно исследованию, медленные волны создают неокортекс, область долговременной памяти, особенно восприимчивой к информации. Полученные результаты могут помочь оптимизировать подходы к лечению, направленные на поддержку формирования памяти извне.
Как формируются долговременные воспоминания? Эксперты полагают, что, пока мы спим, наш мозг воспроизводит события дня, перемещая информацию из области кратковременной памяти, гиппокампа, в область долговременной памяти, расположенную в неокортексе.
Особую роль в этом процессе играют “медленные волны” – медленные синхронные колебания электрического напряжения в коре головного мозга, возникающие во время фазы глубокого сна. Их можно измерить с помощью электроэнцефалограммы. Волны возникают, когда электрическое напряжение в большинстве нейронах повышается и падает одновременно один раз в секунду.
“Мы уже много лет знаем, что эти колебания напряжения способствуют формированию памяти”, – объясняет профессор. Йорг Гейгер, директор Института нейрофизиологии из Шарите и руководитель ученых, недавно опубликовавших результаты исследования. “Когда медленный сон искусственно усиливается извне, память улучшается. Но до сих пор мы не знали, что именно происходит внутри мозга, когда это происходит, потому что чрезвычайно сложно изучать потоки информации внутри человеческого мозга”, ─ добавил профессор..
Медленные волны укрепляют синапсы
Профессор Гейгер и его команда использовали неповрежденную ткань человеческого мозга, чтобы прояснить процессы, которые, скорее всего, лежат в основе формирования памяти во время глубокого сна. Согласно их выводам, медленные электрические волны влияют на прочность синаптических связей между нейронами в неокортексе и, следовательно, на их восприимчивость.
Группа исследователей изучила образцы неповрежденной ткани неокортекса, взятые у 45 пациентов, перенесших нейрохирургическую операцию по лечению эпилепсии или опухоли головного мозга в Шарите, евангелической клинике Вефиля и Университетском медицинском центре Гамбург-Эппендорф.
Исследователи смоделировали колебания напряжения, характерные для медленных мозговых волн во время глубокого сна, а затем измерили реакцию нервных клеток. Для достижения этой цели они использовали стеклянные микропипетки, расположенные с точностью до нанометра. Чтобы “прослушивать” обмен данными между несколькими нервными клетками, соединенными через ткань, они использовали до десяти “щупалец–пипеток” одновременно – это очень много для этого метода, который известен как техника мультипатча.
Точное время способствует формированию памяти
Команда исследователей обнаружила, что синаптические связи между нейронами в неокортексе максимально усиливаются в определенный момент времени во время колебаний напряжения. “Синапсы работают наиболее эффективно сразу после повышения напряжения с низкого до высокого”, – объясняет Франц Ксавер Миттермайер, научный сотрудник Института нейрофизиологии в Шарите и первый автор исследования.
“В течение этого короткого промежутка времени можно считать, что кора головного мозга находится в состоянии повышенной готовности. Если мозг воспроизводит воспоминание именно в это время, оно особенно эффективно переносится в долговременную память. Таким образом, медленный сон, очевидно, способствует формированию памяти, делая неокортекс особенно восприимчивым в течение многих коротких периодов времени”, ─ объяснил ученый.
Эти знания могут быть использованы для улучшения памяти, например, при легких когнитивных нарушениях у пожилых людей. Исследовательские группы по всему миру работают над методами использования тонких электрических импульсов – транскраниальной электростимуляции – или акустических сигналов для воздействия на медленные волны во время сна.
“Однако в настоящее время эти методы стимулирования оптимизируются посредством проб и ошибок, что является трудоемким и отнимающим много времени процессом”, – говорит Гейгер. “Наши выводы об идеальном выборе времени могут помочь в этом. Теперь, впервые, они позволяют целенаправленно разрабатывать методы стимуляции для улучшения формирования памяти”.
Читайте также:
- Горькая правда о сладких напитках: ученые бьют тревогу
- Синдром дефицита внимания и гиперактивности: новая напасть и как с ней бороться
- Лекарство от уныния. Чем можно компенсировать отсутствие солнца?