Сон и память

Оксана Ещенко
Окса­на Ещен­ко

Зачем мы спим треть нашей жиз­ни? На эту тему суще­ству­ет мно­же­ство науч­ных тео­рий, гипо­тез и пред­по­ло­же­ний. Иссле­до­ва­те­ли моз­га раз­ви­ва­ют, пожа­луй, самую интри­гу­ю­щую тео­рию о том, что мозг исполь­зу­ет сон для запо­ми­на­ния наи­бо­лее важ­ных собы­тий, кото­рые про­изо­шли днем. Но в отли­чие от созна­тель­ной дея­тель­но­сти во вре­мя бодр­ство­ва­ния, во сне моз­го­вая актив­ность бес­со­зна­тель­ная. И как в этом слу­чае отби­ра­ет­ся зна­чи­мая инфор­ма­ция для дол­го­вре­мен­но­го хра­не­ния? На этот вопрос пыта­ют­ся отве­тить ней­ро­био­ло­ги при помо­щи раз­лич­ных экс­пе­ри­мен­таль­ных мето­дов, поз­во­ля­ю­щих «загля­нуть» внутрь моз­га.

В серии иссле­до­ва­ний, про­ве­ден­ных под руко­вод­ством док­то­ра Сюзан Сары (Susan Sara) в одном из уни­вер­си­те­тов Пари­жа, мы изу­ча­ли, как обу­че­ние вли­я­ет на актив­ность моз­га во вре­мя мед­лен­но­вол­но­во­го сна, на долю кото­ро­го при­хо­дит­ся 75% ноч­но­го сна. Этот про­ект был инте­ре­сен еще и тем, что иссле­до­ва­ния про­во­ди­лись парал­лель­но на живот­ных и чело­ве­ке сов­мест­но с немец­ки­ми кол­ле­га­ми из лабо­ра­то­рии Яна Бор­на (Jan Born). Нас инте­ре­со­ва­ла син­хрон­ная актив­ность боль­шо­го чис­ла нерв­ных кле­ток, так как имен­но одно­вре­мен­ное воз­буж­де­ние ней­ро­нов лежит в осно­ве фор­ми­ро­ва­ния проч­но­го сле­да памя­ти. Груп­па ней­ро­нов с син­хрон­ной актив­но­стью обра­зу­ет ней­рон­ный ансамбль, кото­рый коди­ру­ет опре­де­лен­ную инфор­ма­цию. При повтор­ной акти­ва­ции тако­го ней­рон­но­го ансам­бля эта инфор­ма­ция извле­ка­ет­ся из дол­го­вре­мен­ной памя­ти.

В нашем пер­вом иссле­до­ва­нии (Eschenko et al., 2006) мы обна­ру­жи­ли, что у крыс, точ­но так же, как у людей (Gais, et al. 2002), во вре­мя сна после сеан­са ассо­ци­а­тив­но­го обу­че­ния уве­ли­чи­ва­ет­ся чис­ло сон­ных вере­тен – пери­о­ди­че­ских коле­ба­ний в диа­па­зоне 11–15 Гц, кото­рые воз­ни­ка­ют из-за син­хрон­ных раз­ря­дов ней­ро­нов тала­му-са и коры. Мы созда­ли для крыс ситу­а­цию, похо­жую на ту, кото­рая исполь­зо­ва­лась для людей. Вме­сто ассо­ци­а­ций меж­ду сло­ва­ми кры­сы фор­ми­ро­ва­ли связь меж­ду опре­де­лен­ным запа­хом и воз­мож­но­стью полу­чить вкус­ную еду. Все­го за пять попы­ток кры­сы выяс­ня­ли зако­но­мер­ность и без­оши­боч­но нахо­ди­ли еду, ори­ет­ни­ру­ясь на запах-под­сказ­ку. Кры­сы надол­го запо­ми­на­ли выучен­ное пра­ви­ло и успеш­но его исполь­зо­ва­ли спу­стя день или даже неде­лю. Это наблю­де­ние поз­во­ли­ло изу­чать не толь­ко про­цесс запо­ми­на­ния, но и хра­не­ния и вос­про­из­ве­де­ния памя­ти. После сеан­са обу­че­ния мы поме­ща­ли кры­су в «спаль­ню» на несколь­ко часов, где реги­стри­ро­ва­ли актив­ность моз­га. Ока­за­лось, что эффект более часто­го появ­ле­ния сон­ных вере­тен зави­сел от коли­че­ства новой инфор­ма­ци­ии, полу­чен­ной во вре­мя теста. В слу­чае, когда кры­сам пред­сто­я­ло обу­чить­ся новой зада­че, дли­тель­ность эффек­та дости­га­ла двух часов, а после выпол­не­ния ранее выучен­ной зада­чи повы­шен­ная актив­ность не пре­вы­ша­ла полу­ча­са.

В сле­ду­ю­щей рабо­те мы наблю­да­ли актив­ность в гип-покам­пе, струк­ту­ре моз­га, кото­рая необ­хо­ди­ма для запо­ми­на­ния новой инфор­ма­ции. В гип­по­кам­пе во вре­мя сна наблю­да­ют­ся корот­кие вспыш­ки высо­ко­ча­стон­ных коле­ба­ний в диа­па­зоне 100–200 Гц, во вре­мя кото­рых син­хрон­но акти­ви­ру­ют­ся несколь­ко тысяч ней­ро­нов. Наши экс­пе­ри­мен­ты про­де­мон­стри­ро­ва­ли, что чис­ло таких вспы­шек актив­но­сти уве­ли­чи­ва­ет­ся после обу­че­ния (Eschenko et al., 2008). Одна­ко кры­сы очень лег­ко рас­по­зна­ют запа­хи, и для более деталь­но­го иссле­до­ва­ния это­го фено­ме­на мы пред­ло­жи­ли им зада­чу послож­нее. Живот­ным пред­сто­я­ло запом­нить в лаби­рин­те три места под­креп­ле­ния из вось­ми воз­мож­ных. При этом в каж­дой попыт­ке еда дава­лась толь­ко один раз. Поэто­му, что­бы не совер­шать оши­бок, кры­са долж­на была пом­нить, где рас­по­ло­га­ют­ся пол­ные и пустые кор­муш­ки. На опти­маль­ный поиск кры­сам потре­бо­ва­лось 10 дней, в тече­ние кото­рых мы реги­стри­ро­ва­ли актив­ность моз­га после каж­до­го сеан­са обу­че­ния. Ока­за­лось, чем боль­ше было вспы­шек син­хрон­ной актив­но­сти в гип­по­кам­пе, тем более точ­но кры­са нахо­ди­ла кор­муш­ки на сле­ду­ю­щий день. В этой рабо­те нам уда­лось впер­вые выявить ней­рон­ный инди­ка­тор памя­ти (Ramadan, et al., 2009).

Уси­ле­ние син­хрон­ной актив­но­сти после обу­че­ния объ­яс­ня­ет­ся тем, что клет­ки моз­га, кото­рые актив­но рабо­та­ли во вре­мя обу­че­ния, про­дол­жа­ют быть актив­ны­ми во вре­мя сна, созда­вая усло­вия для закреп­ле­ния инфор­ма­ции. Так, житей­ская муд­рость «утро вече­ра муд­ре­нее», напо­ми­на­ю­щая о том, что не сле­ду­ет всю ночь сидеть над учеб­ни­ка­ми перед экза­ме­ном, а луч­ше хоро­шо выспать­ся, нахо­дит науч­ное объ­яс­не­ние.

Eschenko O, Mölle M, Born J, Sara SJ (2006) Elevated sleep spindle density after learning or after retrieval in rats. J Neurosci 26: 12914–20.

Gais S, Mölle M, Helms K, Born J (2002) Learning-dependent increases in sleep spindle density. J Neurosci 22: 6830–4.

Eschenko O, Ramadan W, Mцlle M, Born J, Sara SJ (2008) Sustained increase in hippocampal sharp-wave ripple activity during slow-wave sleep after learning. Learning & Memory 15: 222–228.

Ramadan W, Eschenko O, Sara SJ (2009) Hippocampal Sharp Wave/​ Ripples during Sleep for Consolidation of Associative Memory. PLoS ONE 4(8): e6697. doi:10.1371/ journal.pone.0006697.

Если вы нашли ошиб­ку, пожа­луй­ста, выде­ли­те фраг­мент тек­ста и нажми­те Ctrl+Enter.

Связанные статьи

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...
 
 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: