Изучение или переживание нового активирует нейроны в гиппокампе — отделе мозга, ответственном за память. Позже, когда мы спим, нейроны повторяют ту же модель активности, и таким образом мозг закрепляет воспоминания, которые затем хранятся в большой области, называемой корой головного мозга. Но как же так получается, что мы можем всю жизнь учиться новому и при этом не использовать все нейроны?
Новое исследование Корнелльского университета, опубликованное в журнале Science, показывает, что в определенное время во время глубокого сна некоторые части гиппокампа «замолкают», позволяя нейронам перезагрузиться. «Этот механизм может позволить мозгу повторно использовать те же ресурсы, те же нейроны для нового обучения на следующий день», — говорит Азахара Олива, доцент кафедры нейробиологии и поведения, автор статьи.
Гиппокамп делится на три области: CA1, CA2 и CA3. CA1 и CA3 участвуют в кодировании воспоминаний, связанных со временем и пространством, они хорошо изучены; меньше известно о CA2, которая, как показало исследование, генерирует «затихание» и перезагрузку гиппокампа во время сна.
Исследователи вживили электроды в гиппокамп мышей, что позволило регистрировать активность нейронов во время обучения и сна. Таким образом, было возможно наблюдать, что во время сна нейроны в областях CA1 и CA3 воспроизводят те же нейронные паттерны, которые развивались во время обучения в дневное время. Но учёные хотели узнать, как мозг продолжает учиться каждый день, не перегружаясь и не истощая нейроны.
«Мы поняли, что есть и другие состояния гиппокампа, которые проявляются во время сна. Области CA1 и CA3, которые были очень активны, внезапно затихают. Это перезагрузка памяти, и это состояние генерируется средней областью, CA2», — говорит Олива.
Клетки, называемые пирамидальными, считаются активными нейронами, которые имеют значение для функциональных целей, таких как обучение. Другой тип клеток, называемый интернейронами, имеет различные подтипы. Исследователи обнаружили, что в мозге существуют параллельные цепи, регулируемые этими двумя типами интернейронов: одна из них регулирует память, а другая позволяет сбрасывать воспоминания.
Учёные считают, что теперь у них есть инструменты для улучшения памяти путем изменения механизмов ее консолидации, что может быть использовано в тех случаях, когда функция памяти нарушается, например, при болезни Альцгеймера. Важно отметить, что учёные также получили данные для изучения способов стирания негативных или травмирующих воспоминаний, что может помочь в лечении таких заболеваний, как посттравматическое стрессовое расстройство.
Полученный результат помогает объяснить, почему всем животным необходим сон не только для того, чтобы закрепить воспоминания, но и для перезагрузки мозга и поддержания его работоспособности в часы бодрствования.
[Фото: ru.123rf.com]