|
Ученые раскрывают секреты сна и памяти
|
|
|
|
Немецкие нейробиологи добились значительного прогресса, наконец-то обнаружив давно отсутствовавшую связь между глубоким сном и формированием памяти. Работая в берлинском медицинском университете Шарите, команда ученых провела эксперименты по электризации тканей головного мозга, чтобы выяснить, как медленные волны глубокого сна помогают неокортексу формировать долговременную память. Поскольку сон и память часто взаимосвязаны, это открытие может привести к разработке новых методов лечения проблем с формированием памяти, которые часто беспокоят пожилых людей или тех, кто страдает от черепно-мозговых травм.
|
|
|
|
Глубокий медленный сон и память
|
|
|
|
Хотя в сознании спящего человека все еще таится много загадок, у экспертов по сну есть некоторые идеи о том, что происходит во время сна. Они утверждают, что наш мозг воспроизводит наш день в процессе передачи информации из кратковременного хранилища в гиппокампе в долгосрочное хранилище в неокортексе. Во время этого процесса мозг генерирует медленные синхронные колебания электрического напряжения, называемые “медленными волнами”.
|
|
|
|
|
|
|
Расслабленные “медленные волны” возникают в пределах определенной частоты, которую можно наблюдать при тестировании электроэнцефалограммы (ЭЭГ). Эти волны обычно сопровождают сон или отдых. Специфические нарушения могут вызывать заметное появление этих волн в состоянии бодрствования, например, у жертв черепно-мозговых травм. Термины “медленная волна” и “дельта-волна” иногда используются неточно как синонимы, хотя некоторые специалисты в области изучения сна пытаются провести четкое различие между этими двумя типами явлений. Некоторые недавние исследования даже поставили под сомнение фундаментальные предположения о связи медленных волн со сном.
|
|
|
|
“Мы уже много лет знаем, что эти колебания напряжения способствуют формированию памяти”, - объяснил руководитель группы проф. Йорг Гейгер, директор Института нейрофизиологии в Шарите. “Когда медленный сон искусственно усиливается извне, улучшается память. Но до сих пор мы не знали, что именно происходит внутри мозга, когда это происходит, потому что изучать потоки информации внутри человеческого мозга чрезвычайно сложно”.
|
|
Электрифицированные мозги
|
|
|
|
В экспериментах команды использовались редкие образцы неповрежденной ткани неокортекса головного мозга человека, полученные в результате операций по удалению эпилепсии и опухолей головного мозга. Такие процедуры обычно требуют удаления части мозгового вещества. Питательные растворы могут поддерживать ткани живыми в течение дня или двух после удаления. Этого времени как раз достаточно для проведения подобных экспериментов.
|
|
|
|
Команда Гейгера наэлектризовала образец ткани переменным напряжением, имитирующим медленные мозговые волны в глубоком сне. Медленные волны укрепляли синаптические связи в неокортексе, делая нейроны более восприимчивыми к электрическим сигналам.
|
|
|
|
Используя стеклянные микропипетки, расположенные с нанометровой точностью, Гейгер и его коллеги для мониторинга взаимодействия нервных клеток использовали необычно большое количество устройств в тандеме, до десяти одновременно. В определенный момент колебаний эти нейронные связи достигли точки максимального усиления.
|
|
|
|
“Синапсы работают наиболее эффективно сразу после того, как напряжение повышается с низкого до высокого”, - прокомментировал ведущий автор Франц Ксавер Миттермайер, исследователь из Института нейрофизиологии в Шарите. “В течение этого короткого промежутка времени можно считать, что кора головного мозга находится в состоянии повышенной готовности. Если мозг воспроизводит воспоминание именно в это время, оно особенно эффективно переносится в долговременную память. Таким образом, медленный сон, очевидно, способствует формированию памяти, делая неокортекс особенно восприимчивым в течение многих коротких периодов времени”.
|
|
Используя открытие
|
|
|
|
Обладание этими знаниями потенциально открывает новые возможности для разработки инновационных методов лечения. Команда считает, что легкие когнитивные нарушения, от которых страдают пожилые люди, станут главной целью для применения этих новых знаний.
|
|
|
|
Потенциальное использование транскраниальной электростимуляции для изменения мозговых волн во время сна дает надежду на разработку целенаправленных методов улучшения формирования памяти. Благодаря новым результатам будущие исследователи смогут более точно воздействовать на такую электростимуляцию.
|
|
|
|
Источник
|
