Мозок уві сні «сплей» денний подій з семикратним прискоренням (2 фото + текст)

Американські нейронаукові виявили, що в передовій корі головного мозку щура під час сну є сімкратне прискорене розмноження серії нервових імпульсів, які спостерігали під час проковтання. Це «прокрутка» денних відчуттів, необхідно формувати останні спогади. Авторами вважають, що процес, який відкрився, є «рерайтингом» інформації з короткострокової пам'яті, яка відповідає за hippocampus, в довгострокову пам'ять, керовану префронтовою корою.

На сьогоднішній день вчені вже досить добре розуміли клітинну і молекулярну природу пам'яті, а також які частини мозку і в якій послідовності беруть участь в запам'ятовуванні, зберіганні і подальшому розмноженні (згадують) інформації (див. посилання нижче). Багато ключових процесів, пов'язаних з консолідацією пам'яті (середній консолідації) відомі, щоб виникати в сонці, і hippocampus грає вирішальну роль в цих процесах. Якщо ця невелика частина мозку не вдається, люди (або тварини) втрачають здатність запам'ятати все, хоча всі старі спогади зберігаються.

Експериментально показано, що гіппокемпальні нейрони в соні відтворюють ту ж серію нервових імпульсів, які спостерігали під час променевості (наприклад, при навчанні завдання). Очевидно, що це відтворення денного досвіду необхідно для того, щоб новоприйнятий досвід був безпечно «реврот» від стегна до тих частин мозку, які відповідають за довгострокову пам'ять (це в першу чергу кора великих півкулі). Принцип «рекурсу – мати навчання» передбачає функціонування нервової системи на найбільш базовому клітинному рівні.

Але після того, як hippocampus зробив свою роботу, спогади продовжують зберігатися в корі без його допомоги. У процесі активації встановлених «помічених» спогадів, так званих медіал попередньою корою (MPFC) грає ключову роль. Коли ми думаємо, що тільки сталося, hippocampus дуже активний і MPFC слабкий. Але якщо нам потрібно пам'ятати щось більш стародавнє, то навпаки картина спостерігається: нейрони МІПФК дуже активні, а гіппокамальні нейрони набагато слабкіше. Цей візерунок було підтверджено експериментально як у щурів, так і для людини. Крім того, відомо, що пошкодження МПФК призводить до порушення механізму відкликання довгострокових подій.

Американські нейронауковці запропонували, що якщо МФК є настільки важливим для «репродукції» спогадів, то вона, ймовірно, повинна брати участь у їх «рекордінгу», тобто в процесі консолідації спогадів (достатньо з тапокампусом та деякими іншими частинами мозку). Дійсно, деякі експерименти в останні роки показали, що навіть тимчасові порушення функціонування МФК може призвести до серйозних відхилень у формуванні довгострокових спогадів.

Якщо це випадок, то в МФК, як і в hippocampus, необхідно повторювати серію нервових імпульсів, що спостерігаються під час сну. Для тестування цієї припущення було імплантовано два щури в мозку мініатюрний пристрій, що дозволяє одночасно контролювати активність 120 МПФК нейронів. щури виконують серію завдань спрямованості та просторової пам'яті кожного дня. Вони були нагороджені електричною стимуляцією центрів задоволення. Виконуючи одну задачу, здійснювала близько 20 секунд, а завдання виконували один за 50 хвилин.

Зафіксовано активність нейронів МФК: 1) під час сну перед «робкою», 2) під час виконання завдань і 3) під час сну відразу після сеансу роботи.

Потім за допомогою дуже складних аналітичних методів порівняння виконано з візерунка нейронної активності протягом трьох періодів. Першим етапом аналізу було те, що графіки були побудовані для кожної пари нейронів, що відображають ступінь кореляції (синхронності) роботи цих двох нейронів. На горизонтальній віссі на такому графіку час відкладається, а на вертикальному - кількість синхронних «знімків» двох нейронів на кожні 10 мілісекундів. Потім для кожної пари нейронів, кореляцій між трьома графіками були розшукані, першим з яких відображено ситуацію під час сну перед роботою, другий під час роботи, а третій під час сну після роботи (див. малюнок). Нарешті, отримані результати для індивідуальних нейронних пар були комбіновані та узагальнені.



Дослідники виявили, що під час сну в перші два години після виконання завдань в МФК, відбуваються ряд кореневих імпульсів, схожих на ті, що спостерігаються під час «робки», але прокручуються в прискореному режимі. Найбільша схожість графіків нейронної активності в реальності та уві сні виходить, якщо другий графік «знімають» в сім разів. Під час сну перед виконанням завдань нічого подібного.

«прискорений прокручування» денних відчуттів під час сну не відбувається постійно, але епізодично, в короткі періоди близько другої і половини кожного. Просто розрахувати, що в одному такому періоді мозок щура керує «прокруткою» близько 10 секунд реального часу. Ось близько половини часу, що потрібно виконати стандартне завдання.

За словами авторів, компресія часу уві сні передбачає, що мозок здатний працювати набагато швидше, якщо воно не розтягнеться «проміжними обмеженнями». Іншими словами, розум працює швидше, ніж тіло. Дійсно, ми всі знаємо дуже добре, що він зазвичай займає більше часу, щоб виконати дію, ніж він приймає пізніше, щоб "відтворити його в голову". й

Раніше було повідомлено про те, що ніч «прокрутка» щоденних відчуттів у hippocampus також здійснюється в прискореному режимі (при 5-20-кратному прискорення). Але в реальності, як автори з’ясовують, ситуація з тапокамою є дещо хитрим. Здається, що ця частина мозку протягом дня, виконуючи стандартні завдання, виконує деяку компресію інформації в часі. Говорячи дуже просто, «прискорення», яка спостерігається в hippocampus може бути пов'язано з тим, що hippocampus уві сні пам'ятає не самі події, але їх думки про них.

Звичайно, дуже важко довести, що прискорене відтворення нейроімпульсів в МФК під час сну дійсно є процес фіксації спогадів. Тим не менш, автори вважають, що це дуже ймовірно. Адже це явище спостерігається в складі мозку, що відповідає за активацію спогадів про давні події. У перші два години після досвіду, які були показані критичним для формування останніх спогадів. Наприклад, якщо протягом двох годин після сеансу навчання речовина, яка тимчасово блокує роботу МФК вводиться в мозок щура, щур не пам'ятає нічого, але якщо ін'єкція робиться пізніше, пам'ять відбувається зазвичай.

Тому автори вважають, що феномен, який відкрився, швидше за все, нічого не більше, ніж процес активного «рерайтингу» інформації з короткострокової пам'яті (для яких hippocampus відповідає) до довгострокової пам'яті, яка керує MPFC.

Джерело