В процессе сна нейроны мозга перерабатывают информацию, полученную в течение дня. Исследователи из США установили, что эти клетки способны не только анализировать прошлый опыт, но и прогнозировать, каким будет восприятие окружающего мира с учетом новой информации.
Предыдущие исследования показывают, что сон имеет большое значение для обучения, поскольку он способствует формированию воспоминаний в мозге. В основном именно во время сна информация из кратковременной памяти переходит в долговременную. Однако отдых позволяет мозгу не только анализировать события прошлого, но и «прогнозировать», как они повлияют на будущее.
Ученые из Мичиганского университета, Университета Висконсина в Милуоки и Университета Райса, расположенных в США, провели исследование с использованием крыс. В ходе эксперимента они проанализировали активность нейронов в гиппокампе, области мозга, отвечающей за формирование и работу памяти. Результаты научной работы опубликовал журнал Nature.
Крыс научили перемещаться в обратном и прямом направлении по специальной дорожке с неровностями, на обоих концах которой их поощряли. В процессе обучения исследователи отслеживали активность отдельных нейронов в гиппокампе. Это позволило им установить, какие области маршрута и окружающую среду кодируют конкретные клетки мозга.
Используя машинное обучение, ученым удалось установить взаимосвязь между активностью отдельных нейронов и активностью остальных, что позволило определить «зону ответственности» клеток даже в состоянии покоя, без движения и взаимодействия с окружающей средой. Именно этот подход стал ключевым отличием от предыдущих работ: ранее исследователи изучали активность нейронов до и после сна, но не могли проанализировать, как происходит обработка информации о конкретном месте или маршруте непосредственно во время отдыха.
Недавние исследования показали, что представления о пространстве, складывающиеся при освоении новой обстановки, остаются в памяти большинства нейронов в течение нескольких часов сна после получения опыта. Кроме того, нервные клетки гиппокампа не просто обрабатывают и закрепляют информацию о прошлых событиях, но и создают новое восприятие объектов, связанных с воспоминаниями.
Ученые проиллюстрировали обнаруженный механизм, сославшись на распространенный жизненный опыт: «Зачастую люди просыпаются с новым взглядом на проблему, с другим ее восприятием, нежели прежде». По их мнению, поведение крыс на испытательном треке после отдыха действительно демонстрировало то, чему животные усвоили во время сна, а не до него: «Это напоминало, что крысы во время отдыха, по сути, еще раз осваивали окружавшее их пространство».