Новая теория сна может объяснить, как наш мозг стирает воспоминания
Ученые из Мичиганского университета, возможно, предложили новую теорию, способную объяснить одну из остающихся загадок сна. Согласно этой гипотезе, если представить воспоминания в виде кустов, то фаза сна без быстрых движений глаз (медленный сон) способствует их активному росту и укреплению. В свою очередь, фаза быстрого сна выполняет роль садовника – аккуратно подрезает "кусты", помогая сохранить четкость и форму воспоминаний, не позволяя им сливаться или накладываться друг на друга. Исследование было опубликовано в журнале PLoS Computational Biology.
Команда ученых провела серию экспериментов, наблюдая за активностью гиппокампа у мышей во время различных фаз сна, используя простой протокол условного обучения. Мышей переносили из привычной среды в новое пространство, где через несколько минут исследования им наносили легкий электрический удар по лапам. Контрольная группа мышей при этом не подвергалась такому воздействию. Это дало возможность ученым сравнить, как работает мозг спящих животных в фазах быстрого (REM) и медленного (не-REM) сна в зависимости от того, была ли у них сформирована ассоциация между новой обстановкой и неприятным стимулом.
Однако современные технологии пока не позволяют исследователям отслеживать работу всех отдельных нейронов, участвующих в кодировании конкретных воспоминаний. Именно здесь на помощь пришло компьютерное моделирование, разработанное командой ученых, которое позволило дополнить общую картину. Эта модель рассматривает процесс формирования новых воспоминаний как изменения в активности нейронных цепей, на которые влияет среда мозга – в частности, биохимическое вещество ацетилхолин, регулирующее уровень нейронной активности.
В модели также учитываются два типа нейронов: возбуждающие, усиливающие активность соседних клеток, и тормозящие, которые эту активность подавляют. Комбинируя такую нейродинамику с реальными данными о мозговой активности и концентрации ацетилхолина в разные фазы сна, исследователи смогли сделать выводы, которые ранее были недоступны с помощью одних только наблюдений.
Несмотря на обнадеживающие результаты, ученые подчеркивают, что это лишь начальный этап. Разработанная модель представляет собой упрощенную схему работы мозга, а сами эксперименты касались относительно несложных видов памяти. Поэтому теория может быть пересмотрена или дополнена, когда ее начнут проверять в более сложных условиях и на основе разнообразных новых данных.
