Исследователи при поддержке Национального института здравоохранения США (NIH) смогли вызвать у бодрствующих мышей «перекалибровку» нейронных связей, которая обычно происходит только во время сна, воздействуя на определенные участки мозга. Новый подход позволил компенсировать последствия недосыпа при выполнении задач на память и выявить особенности сна, которые играют ключевую роль в его восстановительном эффекте.
«По сути, мы заставляем мозг погружаться в сон в определенной области. Пока эта часть мозга закрепляет воспоминания и восстанавливает способность к обучению, другие области остаются активными и бодрствующими и сохраняют связь с окружающей средой, — говорит автор исследования Кьяра Чирелли, доктор медицины, профессор психиатрии в Университете Висконсин-Мэдисон. — Дельфины делают нечто подобное: они спят, задействуя только одно полушарие мозга».
Во время медленного сна (около 80 % всего сна у взрослых) происходит оценка связей между нейронами, отвечающих за формирование воспоминаний. В этой фазе мозг сохраняет важные связи для долгосрочного хранения информации, отсеивает менее необходимые и освобождает место для новых.
Ранее Чирелли и ее коллеги показали, что при недосыпе и крысы, и люди могут демонстрировать локальную активность мозга с медленными волнами — отличительную черту медленного сна — даже в состоянии бодрствования. Эти периоды, напоминающие сон, могут быть слишком редкими и кратковременными, чтобы приносить пользу, но полученные результаты заставляют задуматься о возможных последствиях более продолжительной и систематической активности мозга.
В новой работе, опубликованной в журнале Nature Neuroscience, авторы использовали комбинацию светоимпульсных имплантатов и генетических модификаций, чтобы в течение 30 минут вызывать ритмичную активность в одной из половинок мозга мышей, лишённых сна, имитируя паттерны, возникающие во время медленного сна.
Когда мыши засыпали, активность медленных волн в тех областях мозга, которые стимулировали ученые, снижалась, что указывало на меньшую потребность во сне. Дополнительные эксперименты показали, что этот эффект связан не с общим снижением активности нейронов, которое, по мнению некоторых ученых, необходимо для восстановления после вызванной бодрствованием усталости нейронов, а с особым чередованием периодов активности и покоя.
Исследователи изучали потенциальную пользу сна с помощью поведенческого теста на тактильную память, для которой важен сон. Мыши, которых лишили сна и стимулировали двигательные и сенсорные области мозга с обеих сторон, показали такие же результаты, как и отдохнувшие особи. Мыши, которых лишили сна и не стимулировали, показали значительно худшие результаты.
В будущих исследованиях Чирелли планирует выяснить, можно ли добиться аналогичных результатов у людей с помощью менее инвазивной технологии транскраниальной стимуляции.
«Эта работа проливает свет на то, почему мы спим и как происходит обучение, что еще на шаг приближает нас к пониманию того, как предотвращать и лечить снижение когнитивных функций», — заявила Эми Бени Адамс, соавтор работы.
[Фото: freepik / Magnific.com]
