Показано, как лишение сна нарушает работу памяти

Лишение сна нарушает работу памяти, статья об этом опубликована в Nature. Исследование на крысах показало, что ключевой сигнал мозга, связанный с формированием памяти, ухудшается в результате недостатка сна.

young beautiful woman lying bed early morning 176420 3617
freepik

Важнейший мозговой сигнал, связанный с долговременной памятью, ослабевает у крыс, когда они лишены сна. Даже ночи нормального сна после плохого сна недостаточно, чтобы восстановить мозговой сигнал. Это может помочь объяснить, почему плохой сон нарушает формирование памяти.

Эти результаты, опубликованные в Nature, свидетельствуют о том, что существует «критическое время для обработки данных в памяти», — комментирует Лорен Франк, нейробиолог из Калифорнийского университета в Сан-Франциско. — «Как только вы потеряете память, вы ее потеряете».

Полученные в ходе эксперимента результаты могут привести к разработке целенаправленных методов лечения для улучшения памяти, считает соавтор исследования Камран Диба, специалист по компьютерной нейробиологии из медицинской школы Мичиганского университета в Анн-Арборе.

Совместная работа нейронов

Нейроны в головном мозге тесно взаимосвязаны и часто возбуждаются вместе, образуя ритмичный или повторяющийся паттерн. Одним из таких паттернов является резковолновая пульсация. При ней большая группа нейронов срабатывает чрезвычайно синхронно, затем вторая большая группа нейронов делает то же самое и так далее, одна за другой в определенном темпе. Эти колебания происходят в гиппокампе, играющем ключевую роль в формировании памяти. Считается, что эти паттерны облегчают связь с неокортексом, где впоследствии сохраняются долговременные воспоминания.

Некоторые из этих колебаний являются ускоренным воспроизведением паттернов мозговой активности, которые происходили во время уже прошедших событий. Например, когда животное посещает определенное место в своей клетке, определенная группа нейронов в гиппокампе срабатывает в унисон, создавая нейронное представление этого местоположения. Позже эти же самые нейроны могут участвовать в резких колебаниях, как будто они быстро воспроизводят фрагменты этого момента.

Связь между сном и памятью

Нейробиолог Дьердя Бузаки, который изучает эти всплески с 1980-х годов, назвал эти колебания «когнитивным биомаркером» памяти и обучения. Исследователи также заметили, что резковолновые колебания возникают как во время глубокого сна, так и в часы бодрствования, и что эти всплески во время сна, по-видимому, особенно важны для преобразования кратковременных знаний в долговременную память.

Эти связи между колебаниями, сном и памятью хорошо задокументированы.

Но чтобы понять, как именно плохой сон влияет на память, Диба и его коллеги регистрировали активность гиппокампа семи крыс в течение нескольких недель. Исследователи регулярно нарушали сон одних животных и позволяли другим спать по своему желанию. К удивлению Диба, у крыс, которых будили несколько раз, уровень активности резких волн был примерно таким же или даже более высоким, чем у грызунов, которые спали нормально. Но возбуждение волн было более слабым и менее организованным. После того, как животные, лишенные сна, восстановились в течение двух дней, состояние нейронных структур так и не достигло уровня, характерного для тех, кто нормально спал.

Запоминанием можно управлять

Это исследование ясно показывает, что «воспоминания продолжают обрабатываться после того, как они были пережиты, и что последующая обработка очень важна», — подчеркивает Фрэнк. Получается, что неорганизованная резковолновая рябь у крыс, лишенных сна, не позволяет им эффективно запоминать события, которые они пережили, для долговременной памяти. В результате животные могут быть не в состоянии воспроизвести нервные импульсы, связанные с этими событиями. Это означает, что нарушение сна может быть использовано для предотвращения попадания воспоминаний в долговременное хранилище, что может быть полезно для людей, которые недавно пережили что-то травмирующее, например, страдающих посттравматическим стрессовым расстройством, говорит Бузаки.