Пока мы спим, мозг как будто заново проигрывает события дня, чтобы закрепить новые навыки. До сих пор считалось, что этим процессом управляет гиппокамп - область мозга, которую часто называют "центром памяти". Но новое исследование на мышах показывает: сети, отвечающие за привычки и движения, могут запускать такие ночные "повторы" полностью самостоятельно.

Работа опубликована в журнале Nature Neuroscience. Её авторы - Эммет Томпсон и Ларс Роллик из Университетского колледжа Лондона, научным руководителем выступил Маркус Стивенсон-Джонс.

Память не едина. Факты и события - так называемая декларативная память - мозг обрабатывает иначе, чем процедурную, то есть двигательные навыки и привычки вроде езды на велосипеде. Десятилетиями учёные спорили, как во сне закрепляются разные типы воспоминаний.

Господствовала теория, что гиппокамп работает как дирижёр спящего мозга: он воспроизводит контекст дня и подаёт сигналы остальным отделам, чтобы те зафиксировали память. Но некоторые данные намекали, что двигательным навыкам гиппокамп, возможно, не нужен.

Чтобы разобраться, исследователи обучили небольшую группу мышей заданию: просунуть нос в пять отверстий в определённой последовательности, чтобы получить воду. Со временем движения животных становились стереотипными - похоже на формирование привычки.

Когда у мышей отключали дорсолатеральный стриатум - глубокую область мозга, участвующую в координации движений и обработке награды, - они не могли выучить последовательность и двигались хаотично.

Затем учёные заблокировали во сне химические рецепторы, необходимые для нейропластичности (способности нервных связей меняться под влиянием опыта) в дорсальном стриатуме. На следующий день мыши выполняли задание хуже, будто откатились к ранним этапам обучения.

Далее в мозг вживили высокоплотные электроды и записывали активность отдельных клеток во время задания и сна. Для анализа применили алгоритм машинного обучения, который сам находит скрытые закономерности в разрядах нейронов.

В бодрствовании алгоритм выявил чёткие последовательности активности, совпадающие с фазами поведения: движение между отверстиями, получение награды, груминг. Во сне эти же последовательности повторялись в том же порядке - явление называют реплеем, то есть "проигрыванием" памяти заново. Иногда оно шло с обычной скоростью, но часто ускорялось, сжимая всю последовательность в доли секунды.

Содержание реплея оказалось упорядоченным: мозг отдавал приоритет последовательностям, связанным с заданием и наградой. Если повторы шли в прямом направлении и задействовали нейроны, стабильно активные днём, на следующий день мыши справлялись лучше.

Наконец, учёные проверили, управляет ли этим гиппокамп. С помощью вирусной инъекции у части мышей полностью отключили гиппокамп с двух сторон. Такие животные выучили пятишаговую последовательность так же хорошо, как контрольная группа, - с той же скоростью и точностью. Значит, для этого навыка гиппокамп не был нужен.

В данных сна дорсальный стриатум всё равно генерировал реплей: последовательности шли вперёд и назад, ускорялись и замедлялись, возникали на разных стадиях сна и по-прежнему отдавали приоритет задаче.

Авторы подчёркивают: это не значит, что гиппокамп вообще не участвует в двигательном обучении. В задачах, где важна навигация в пространстве, он может играть роль. Кроме того, опыты проводились на мышах, и механизмы реплея ещё предстоит подтвердить у людей. Учёные также планируют выяснить, что именно запускает самостоятельный реплей в стриатуме и как с ним взаимодействуют другие вещества, например дофамин.

Источник: PsyPost