Исследование ученых из Корнеллского университета выявило ключевую роль одной из стадий сна, связанной с уменьшением размера зрачков, в закреплении недавних воспоминаний. Этот феномен открывает перспективы для улучшения когнитивных функций и диагностики нарушений памяти.
Процесс запоминания во время сна
Сон делится на две основные стадии – сон с быстрым движением глаз (REM) и без него (NREM). Каждая из них имеет свои уникальные функции в работе памяти. NREM-сон дополнительно подразделяется на три фазы – N1, N2 и N3, от легкого до глубокого сна. Именно в одной из этих фаз ученые обнаружили интересный механизм.
Как объясняет один из авторов исследования, доцент Азаара Олива, во время NREM-сна происходит консолидация памяти. Этот процесс занимает считаные миллисекунды и включает распределение новых знаний так, чтобы они не смешивались с уже существующими.
Сужение зрачков
Для исследования использовались мыши, которые выполняли две задачи: прохождение Т-образного лабиринта для изучения кратковременной памяти и принятия решений, а также "сырной доски" для оценки долговременной памяти. Наблюдая за мозговой активностью во время сна, ученые зафиксировали, как воспоминания «переписываются» в память.
Команда применяла передовые технологии: инфракрасные камеры для анализа размера зрачков и имплантированные в гиппокамп сенсоры для измерения электрической активности нейронов. Также использовался метод оптогенетики для воздействия на спящий мозг с целью проверки, как это влияет на память.
Ученые обнаружили, что воспроизведение недавних воспоминаний происходит в момент, когда зрачки мышей сужаются. Этот этап NREM-сна отличается от стадии, связанной с воспроизведением старых знаний, при котором зрачки расширяются. Таким образом, мозг разделяет обработку новой и старой информации, предотвращая их взаимное искажение.
«Процесс напоминает чередование: новые воспоминания, старые знания, и так на протяжении всей ночи», – отметила Олива.
Применение к человеческому мозгу
Мозговая активность и структура сна у мышей оказались схожими с человеческими. Нарушение этих стадий сна у животных приводило к ухудшению результатов тестов на память, что подчеркивает их важность.
Результаты исследования могут иметь практическое значение для людей. Технологии, основанные на таких методах, как пупиллометрия (измерение размера зрачков), способны повысить эффективность вмешательств для улучшения памяти, например, через целенаправленную стимуляцию сна.
Работа ученых дает новые знания о том, как сон помогает нашему мозгу усваивать и закреплять информацию. Это открытие может стать основой для разработки методик, способных улучшить память или помочь людям с ее нарушениями.
Исследование опубликовано в журнале Nature.
