Новое исследование показало, как глубокий сон способствует запоминанию информации

28.11.2024

Помните советы «положи учебник под подушку» или «включи аудиозапись учебника» и учись во сне? Оказывается, доля правды в них была, точнее, была только во втором и при некоторых условиях.

Почти 20 лет учёным известно, что медленные, синхронные электрические мозговые волны во время глубокого сна способствуют крепкому запоминанию ранее полученной информации, но почему это происходит, было непонятно. Недавно в журнале Nature Communications группа учёных Charité – Universitätsmedizin Berlin предложила этому объяснение. Согласно результатам их исследования, медленные волны делают неокортекс – отдел мозга, отвечающий за долговременную память, – особо восприимчивым к информации.

Специалисты полагают, что во время сна мозг воспроизводит события дня, перемещая информацию из кратковременной памяти, гиппокампа, в долговременную – в неокортекс. Особую роль в этом процессе играют «медленные волны», медленные синхронные колебания электрического напряжения в коре головного мозга, возникающие именно в фазе глубокого сна. Их измеряют с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ).

Они возникают, когда электрическое напряжение раз в секунду повышается и понижается одновременно во множестве нейронов.

«Мы уже много лет знаем, что эти колебания способствуют запоминанию информации», - говорит профессор Йорг Гайгер (Jörg Geiger), директор Института нейрофизиологии в Шарите и руководитель цитируемого ниже исследования. «Если медленноволновой сон искусственно усилить извне, информации запоминается больше, но мы не знали, что именно происходит в мозге и когда, потому что изучать потоки информации внутри человеческого мозга крайне сложно».

Медленные волны усиливают синапсы

Теперь исследовательская группа профессора использовала неповрежденную ткань человеческого мозга – что удаётся крайне редко, – чтобы прояснить процессы, которые, скорее всего, лежат в основе запоминания информации во время глубокого сна. Согласно сделанным выводам, медленные электрические волны влияют на прочность синаптических связей между нейронами неокортекса, а значит, на их восприимчивость.

Учёные изучили образцы интактной ткани неокортекса, взятые у 45 пациентов, перенесших нейрохирургические операции с целью лечения эпилепсии или опухоли мозга в клинике Шарите, Евангелической клинике Бетел (Evangelisches Klinikum Bethel, EvKB) и Университетском медицинском центре Гамбург-Эппендорф (UKE). Они смоделировали в них колебания напряжения, характерные для медленных мозговых волн во время глубокого сна, а затем измерили реакцию нервных клеток, для чего использовали стеклянные микропипетки, установленные с точностью до нанометра.

Чтобы «прослушать разговоры» между множеством нервных клеток, соединенных через ткань, они использовали до десяти «пипеток-щупов» одновременно, чрезвычайно большое количество для этого метода, известного как техника мультипатчей.