Как наши воспоминания и обучение зависит от сна: выяснили нейробиологи

Новое исследование Института науки и технологий Австрии, опубликованное в журнале Neuron, объясняет, как ночной сон оптимизирует запоминание и способствует эффективному обучению. Ученые использовали передовые беспроводные технологии для мониторинга мозговой активности во время сна на протяжении до 20 часов, чтобы выяснить, как гиппокамп — ключевая область мозга, отвечающая за пространственное обучение и навигацию — перерабатывает новые воспоминания.

Как происходит реорганизация памяти во сне?

Исследование показало, что в первые стадии сна мозг воспроизводит те же нейронные схемы, что и во время обучения, фиксируя только что приобретенную информацию. Однако по мере продвижения сна часть этих нейронов прекращает свою активность, а на смену им приходят новые.

Эта перестройка, происходящая в основном во время глубокого сна (когда закрепляются воспоминания), помогает мозгу лучше объединять новую информацию с уже имеющимися знаниями. Например, если крыса изучает расположение источника пищи, в первые часы сна ее мозг «проигрывает» эту информацию, а затем оптимизирует ее, чтобы при пробуждении память была более стабильной.

«Когда мы учимся, представления памяти формируются быстро, но они не всегда идеальны для долгосрочного хранения», — объяснил профессор Йожеф Чиксвари, возглавлявший исследование. «Сон может помочь усовершенствовать эти представления, используя меньше ресурсов мозга и освобождая нейроны для нового обучения».

Ученые также обнаружили, что после сна задействовано меньше нейронов для сохранения информации о вознаграждении (например, месте, где крысы находили пищу), что свидетельствует о повышенной эффективности хранения воспоминаний. Этот процесс реорганизации можно сравнить с обновлением программного обеспечения: первоначальный код (воспоминание) переписывается так, чтобы занимать меньше памяти, оставаясь при этом функциональным.

По словам исследователей, эти результаты имеют большое значение для понимания того, как сон способствует обучению и долговременному хранению информации не только у животных, но и у человека. Они подтверждают, что хороший ночной сон — это не просто отдых, а активный процесс оптимизации памяти. Дальнейшее изучение этих механизмов может привести к новым подходам в терапии нарушений сна и улучшении когнитивных функций.

«Любые новые воспоминания должны найти способ встроиться в существующие знания. Частые повторения новых воспоминаний, а также частичное изменение нейронного кода могут, таким образом, помочь улучшить их внедрение в существующие представления памяти», — добавил Чиксвари.