Новое открытие показало, как долговременная память стабилизируется во время сна

Ученые из французского Центра междисциплинарных исследований в биологии выяснили, что дельта-волны мозга, наблюдаемые на ЭЭГ человека во время глубокого сна или при впадении в кому, не являются признаком «отдыха коры головного мозга». Эти волны способствуют изоляции кортикальных нейронных ансамблей, что играет важную роль в формировании долговременной памяти. Статья об этом опубликована в журнале Science.

Когда мы спим, наш гиппокамп самопроизвольно реактивируется и формирует активность, подобную той, что наблюдается при бодрствовании. Гиппокамп посылает сигналы в разные отделы коры, которые реагируют по очереди. Затем следует «период молчания», характеризуемый дельта-волнами, которые сменяются сигма-ритмами — «веретенами сна», отмечающими переход к быстрому сну.

Нейробиологи долго не могли понять, какую роль в этой последовательности играют дельта-волны, и почему этот «период молчания» прерывает обмен информацией между корой и гиппокампом. Однако французские ученые обнаружили, что фазу дельта-волн некорректно характеризовать как «молчание». Действительно, большая часть кортикальных нейронов в это время неактивна, но часть из них работает, формируя небольшие, слаженно действующие группы — нейронные ансамбли. Исследователи предполагают, что эти ансамбли выполняют какие-то важные вычисления, будучи защищенными от помех, вызванных активностью большей части нервных клеток.

Также ученые обнаружили, что то, какие нейроны будут активными при дельта-фазе сна, определяется при реактивации гиппокампа. Кроме того, нейронные ансамбли, созданные в этой фазе, состоят из нейронов, которые во время бодрствования участвовали в формировании пространственной памяти. Специалисты предполагают, что все эти элементы сообща участвуют в процессе консолидации памяти — переходе информации из кратковременной памяти в долговременную, и стабилизации последней.

Для подтверждения этой гипотезы были проведены опыты на лабораторных крысах. Ученые заставляли дельта-волны изолировать в мозгу животных либо случайные нейроны, либо те, которые были задействованы при реактивации гиппокампа. Грызуны, у которых были изолированы именно нейроны, возбужденные при реактивации, на следующий день проходили пространственные тесты гораздо лучше, чем те крысы, у которых были изолированы случайные нейроны.

Результаты исследования существенно меняют наше понимание функционирования коры головного мозга. Дельта-волны — это не «символ тишины», а средство избирательной изоляции нейронных ансамблей, которые посылают важную информацию для формирования и стабилизации долговременной памяти.

Ранее американские ученые обнаружили нейроны, способствующие перееданию. Другая группа исследователей провела тесты на мышах и нашла нейроны, которые придают болевым ощущениям негативную эмоциональную окраску.