Ученые из Центра междисциплинарных исследований в области биологии (Center for Interdisciplinary Research in Biology) показали, что дельта-волны, испускаемые во время сна, не являются обобщенными периодами, в период которых кора мозга отдыхает, как это было описано на протяжении десятилетий в научной литературе. Вместо этого мозг изолирует сборку нейронов, которые играют важную роль в формировании долговременной памяти. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Science.
Актуальность проблемы
Пока мы спим, гиппокамп самопроизвольно активизируется, вызывая активность, подобную той, что наблюдается во время бодрствования. Гиппокамп посылает информацию в кору головного мозга, которая реагирует в свою очередь. За этим обменом зачастую следует период молчания, называемый «дельта-волной», а затем ритмическая активность, называемая «веретеном сна» — когда кортикальные цепи реорганизуются, чтобы сформировать стабильные воспоминания. Однако роль дельта-волн в формировании новых воспоминаний все еще остается загадкой: почему период молчания прерывает последовательность обмена информацией между гиппокампом и корой, а также функциональную реорганизацию коры головного мозга?
Материалы и методы обследования
Авторы исследования более подробно изучили то, что происходит во время самих дельта-волн.
Результаты научной работы
Ученые обнаружили, что кора головного мозга не полностью молчит, а несколько нейронов остаются активными и образуют сборки, т.е. небольшие, взаимодействующие наборы, которые кодируют информацию. Это неожиданное наблюдение предполагает, что небольшое число нейронов, которые активируются, когда все остальные остаются спокойными, могут выполнять важные вычисления, защищенные от возможных помех.
Спонтанная реактивация гиппокампа определяет, какие кортикальные нейроны остаются активными во время дельта-волн, и выявляет передачу информации между двумя мозговыми структурами. Кроме того, сборки, активированные во время дельта-волн, формируются из нейронов, которые участвовали в изучении задачи пространственной памяти в течение дня. Вместе эти элементы предполагают, что эти процессы участвуют в консолидации памяти. Чтобы продемонстрировать это, ученые вызвали у крыс искусственные дельта-волны, чтобы изолировать либо нейроны, связанные с реактивацией в гиппокампе, либо случайные нейроны. Результат — когда правые нейроны были изолированы, крысы смогли стабилизировать свою память и преуспеть в пространственном тесте на следующий день.
Выводы
Полученные результаты существенно меняют наше понимание о коре головного мозга. Таким образом, дельта-волны являются средством селективного выделения сборок выбранных нейронов, которые посылают важную информацию между периодами гиппокампо-кортикального сообщения и реорганизации кортикальных цепей, чтобы сформировать долговременную память.
Авторы другого исследования утверждают, что сон зависит от возраста, географического положения и пола.
