Когда мы готовимся к экзамену, многие советуют не приступать к этому в последний момент и обязательно выспаться перед ответственным днем. Помимо того, что отсутствие сна может сказаться и на других процессах, самой важной оказывается его роль в процессе перехода информации из кратковременной памяти в долговременную. Этот процесс, который называется консолидацией, происходит в мозге за счет механизма долговременной потенциации — усиления передачи сигнала в химических синапсах (контактах между нейронами), сохраняющегося на протяжении длительного времени. То, как и когда именно воспоминания сформируются в мозге, зависит от времени и конкретных групп нейронов, участвующих в консолидации.
Ученые из Университета Киото использовали технику оптогенетики — оптического воздействия на мозг, — чтобы разрушить белок кофилин, необходимый для оптимальной работы синапсов. Для этого в мозг вводят аденовирус, работающий «курьером» для доставки протеина, связанного с флуоресцентным маркером. Когда применяется оптическое воздействие, протеины выделяют кислород, деактивирующий кофилин. За счет этого можно локально воздействовать на конкретные участки мозга в заданный момент времени в период консолидации информации. В эксперименте гиппокамп мыши облучали дважды: сразу после того, как животное изучало новую задачу, а затем во время сна после обучения. Результатом стала утрата воспоминания об изученной задаче, подобно тому, как вспышка света от нейрализатора «стирала память» об инопланетных формах жизни во франшизе «Люди в черном».
До сих пор точное представление о том, где и когда происходит консолидация, оставалось малоизученным. Используя оптогенетику, чтобы выборочно блокировать долговременную потенциацию в пределах определенного временного периода, ученым удалось обнаружить, что разные фазы синаптической пластичности играют разные роли. Первая волна происходит локально в гиппокампе. Вторая волна, которая наступает во время сна в тот же день, организует нейроны в синхронно активируемые ансамбли. И третья волна происходит уже в передней поясной коре головного мозга во время сна на второй день, что необходимо для дальнейшей стабилизации памяти.
