Недостаток сна активно ухудшает память человека

Два исследования Мичиганского университета показали, что сон необходим для памяти, поскольку он позволяет определенным нейронам активизироваться и воспроизводить опыт. Недостаток сна нарушает этот процесс, что приводит к ухудшению памяти. Даже восполнение сна не полностью восстанавливает реактивацию памяти, что подчеркивает критическую роль сна в консолидации памяти.

Исследования, проведенные в Мичиганском университете, раскрывают причины того, что происходит в мозге во время сна и недосыпания, чтобы помочь или навредить формированию воспоминаний. Определенные нейроны могут быть настроены на конкретные стимулы. Например, у крыс в лабиринте есть нейроны, которые возбуждаются, когда животное достигает определенных мест в лабиринте. Эти нейроны, называемые нейронами места, также активны у людей и помогают им ориентироваться в окружающей среде.

«Если этот нейрон реагирует во время сна, какой вывод можно сделать из этого?» — спрашивает Камран Диба, доктор философии, доцент кафедры анестезиологии Медицинской школы Университета штата Массачусетс.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature под руководством Дибы и его бывшего аспиранта Куроша Мабуди, рассматриваются нейроны в гиппокампе — структуре в форме морского конька в глубине мозга, участвующей в формировании памяти, — и обнаруживается способ визуализировать настройку нейронов, связанных с определенным местом, во время сна.

В состоянии покоя и во время сна из гиппокампа каждые пару секунд в течение многих часов исходит электрическая активность, называемая пульсацией резких волн. Исследователи были заинтересованы тем, насколько синхронны эти пульсации и как далеко они распространяются, по-видимому, для передачи информации из одной части мозга в другую.

Считается, что эти колебания позволяют нейронам формировать и обновлять воспоминания. В рамках исследования группа ученых измеряла активность мозга крысы во время сна, после того как крыса проходила новый лабиринт. Используя тип статистического вывода, называемый байесовским обучением, они впервые смогли отследить, какие нейроны будут реагировать на те или иные места в лабиринте.

«Допустим, нейрон предпочитает определенный угол лабиринта. Мы можем увидеть, как этот нейрон активируется вместе с другими, которые демонстрируют аналогичное предпочтение во время сна. Но иногда нейроны, связанные с другими областями, могут активироваться вместе с этой клеткой. Затем мы снова поместили крысу в лабиринт и увидели, что предпочтения нейронов по расположению изменились в зависимости от того, с какими клетками они взаимодействовали во время сна», — говорит Диба.

Этот метод позволяет визуализировать пластичность или репрезентативный дрейф нейронов в режиме реального времени. Он также подкрепляет давнюю теорию о том, что реактивация нейронов во время сна является частью того, почему сон важен для памяти. Учитывая важность сна, команда Дибы хотела посмотреть, что происходит в мозге в условиях лишения сна.

Во втором исследовании, также опубликованном в журнале Nature, команда под руководством Дибы и бывшего аспиранта Бапуна Гири сравнила количество реактиваций нейронов — когда нейроны места, сработавшие во время исследования лабиринта, спонтанно срабатывают снова в состоянии покоя, — и последовательность их реактиваций во время сна и во время потери сна.

Исследователи обнаружили, что частота срабатывания нейронов, участвующих в реактивации и воспроизведении опыта, полученного в лабиринте, была выше во время сна, чем во время депривации сна. Дефицит сна сопровождался такой же или более высокой частотой пульсаций острых волн, но более низкой амплитудой волн и меньшей мощностью пульсаций.

«Однако почти в половине случаев реактивация опыта в лабиринте при резких волновых пульсациях полностью подавлялась при депривации сна», — говорит Диба. По его словам, когда лишенные сна крысы смогли наверстать упущенное, реактивация хотя и немного восстановилась, но так и не сравнялась с показателями крыс, которые спали нормально. Более того, воспроизведение было так же нарушено, но не восстановилось, когда сон был восстановлен.

Поскольку реактивация и воспроизведение важны для памяти, полученные результаты свидетельствуют о пагубном влиянии депривации сна на память. Команда Дибы надеется продолжить изучение природы обработки памяти во время сна и причин необходимости ее повторной активации, а также влияния давления сна на память.

Ранее исследования показали, что повышенная физическая активность в течение дня улучшает качество сна и снижает усталость, подчеркивая важность физических упражнений для хорошего ночного отдыха. Первое в мире исследование, проведенное Университетом Южной Австралии, показывает, что хороший ночной сон зависит от того, как вы структурируете свой день, а в основе качества сна лежат упражнения.