Новое исследование на крысах проливает свет на то, как мозг перерабатывает воспоминания во время быстрого сна - той фазы, когда мы видим сновидения. Работа опубликована в журнале eLife.

Учёные давно знают: чтобы свежие впечатления превратились в устойчивую долговременную память, должны "поговорить" между собой две области мозга. Гиппокамп - структура в глубине мозга, которая первой записывает новый опыт, - и префронтальная кора, отвечающая за сложное мышление и долгое хранение информации. Этот процесс называют консолидацией памяти.

Раньше было показано, что в глубоком, медленноволновом сне (без быстрых движений глаз) диалог между этими зонами поддерживают резкие электрические всплески - так называемые "рябь". А вот как в это вмешивается быстрый сон, оставалось неясным.

Команда под руководством Джастина Шина и Шантану Джадхава из Университета Брандейса (США) записала активность мозга 10 взрослых крыс. Животные учились проходить лабиринт W-образной формы за наградой - задача, требующая слаженной работы гиппокампа и коры. Затем исследователи следили за их сном.

В префронтальную кору и в зону CA1 гиппокампа крысам вживили микроэлектроды. Это позволило одновременно видеть и общие ритмы мозга, и активность отдельных нейронов. По соотношению частот волн сон делили на медленный и быстрый.

В медленном сне в коре возникали короткие вспышки - "рябь", за которой следовал мощный синхронный залп нейронов. В быстром сне наблюдались похожие быстрые события, но вели они себя иначе: выстраивались в повторяющиеся цепочки примерно каждые 130 миллисекунд - в такт тета-ритму, характерному для этой фазы.

Картина активности нейронов тоже отличалась. Вместо массового "взрыва" фон в коре затихал, и на этом фоне небольшие группы клеток срабатывали по очереди, разреженно и упорядоченно. Похоже, что в быстром сне память воспроизводится точнее и последовательнее.

"Особенно неожиданным было то, что реактивация в быстром сне организована иначе, чем в медленном, - рассказал Джадхав. - В REM она разреженная, задействует меньшие группы нейронов и длится около секунды, тогда как в NREM - около 100 миллисекунд".

Во время этих цепочек кора и гиппокамп синхронизировались на тета-частоте. При этом активировались те же нейроны гиппокампа, которые сильнее всего "молчали" во время корковой ряби в медленном сне. Со временем их базовая активность постепенно росла - намёк на то, что две фазы сна работают в паре, настраивая возбудимость памяти.

Чтобы понять механизм, исследователи построили компьютерную модель сети. Они опирались на ацетилхолин - вещество-передатчик, которого в быстром сне много, а в медленном почти нет. При низком уровне модель давала взрывные волны, при высоком - сдержанные, разреженные, как в реальных записях.

Авторы подчёркивают ограничения. Прямой связи между такими "прокрутками" памяти и улучшением обучения они не показали. Кроме того, не удалось разделить быстрый сон на подстадии (тоническую и фазическую), так как движения глаз у крыс не регистрировали, а данные собирали лишь несколько часов, а не полные сутки.

"Наша работа даёт физиологические свидетельства различий реактивации в REM и NREM, но прямую связь с консолидацией памяти ещё предстоит доказать", - отметил Джадхав. В планах - проверить, действительно ли этот процесс необходим для запоминания, и разобраться, как две фазы сна дополняют друг друга.

Источник: PsyPost