Хранение и воспроизведение воспоминаний осуществляют специализированные нейроны — энграммы. Исследовательская группа из Японии под руководством Каору Инокучи из университета Тояма выявила новые особенности этих нейронных ансамблей и двойственную роль сна в обработке информации. Результаты своих исследований они опубликовали в Nature Communications.
Для эксперимента ученые использовали передовую систему, которая сочетает в себе визуализацию кальция в реальном времени с маркировкой клеток-энграмм. Это помогло им понять, как ведут себя нейроны во время сна до и после обучения.
Ученые обнаружили, что во время сна после обучения происходят два параллельных процесса. Клетки-энграммы, которые кодировали опыт обучения, демонстрировали паттерн реактивации. Этот процесс носит название консолидации. Одновременно ученые выявили отдельную популяцию, которую они назвали «клетками-энграммами будущего». Они демонстрировали повышенную активность во время сна после обучения.
Исследователи предположили, что эти клетки кодируют новый опыт обучения, а взаимодействие с уже существующими энграммами помогает формировать новые сети памяти, передавать информацию между нейронными сетями, отвечающими за прошлые и будущие воспоминания.
Для понимания механизмов, которые лежат в основе этого процесса, ученые разработали модель нейронной сети, имитирующей активность гиппокампа. Модель помогла доказать, что механизмы, которые регулируют силу связи между нейронами во время сна — синаптическая депрессия и масштабирование — необходимы и для формирования новых нейронов-энграмм.
Результаты исследования показывают, что качество сна между занятиями имеет большое значение не только для переработки прошлой информации, но и для усвоения будущей.
Профессор Инокучи заявляет: «Мы считаем, что манипулирование активностью мозга во время сна или режимами сна может открыть методы улучшения памяти за счет скрытого потенциала мозга».
Ученые надеются, что их открытие поможет не только улучшить когнитивные способности и вылечить расстройства памяти, но повлияет на подход к образованию и улучшит качество жизни.
Ранее ученые выяснили, что количество сна положительно сказывается на когнитивных функциях подростков.
