Управление памятью путем запуска определенных мозговых волн во время сна

Ученые из Центра познания и социальности Института фундаментальных наук (IBS) улучшили или ослабили навыки запоминания у мышей, модулируя определенные синхронизированные мозговые волны во время глубокого сна. Это первое исследование, показывающее, что манипулирование колебаниями веретена сна в нужное время влияет на память. Полное описание экспериментов на мышах, проведенных в сотрудничестве с Тюбингенским университетом, опубликовано в журнале Neuron.Исследовательская группа сосредоточилась на фазе глубокого сна без быстрого сна, который обычно происходит в течение ночи, чередуя с фазой быстрого сна.

Это называется медленноволновым сном, и, похоже, он связан с формированием памяти, а не сновидениями.Во время медленноволнового сна группы нейронов, срабатывающих одновременно, генерируют мозговые волны с тройным ритмом: медленные колебания, веретена и рябь.

Медленные колебания исходят от нейронов коры головного мозга. Веретена происходят из структуры мозга, называемой ретикулярным ядром таламуса, и колеблются примерно 7-15 раз в секунду. Наконец, рябь — это резкие и быстрые всплески электрической энергии, производимые в гиппокампе, компоненте мозга, играющем важную роль в пространственной памяти.

«Часто в течение ночи проявляется регулярный паттерн, когда за медленными колебаниями коры сразу следует таламическое веретено, и в то время как это происходит, параллельно появляется гиппокампальная рябь. Мы считаем, что правильное определение времени этих трех ритмов действует как канал связи между различными частями мозга, который способствует консолидации памяти », — объясняет Шарль-Франсуа В. Латчуман, первый соавтор исследования.

Исследователи сосредоточились на веретенах, потому что было показано, что количество веретен связано с запоминанием. Было показано, что количество веретен увеличивается после дня, наполненного обучением, и уменьшается у пожилых людей и пациентов с шизофренией. Это первое исследование, показывающее, что искусственные таламические веретена влияют на память, если их вводить синхронно с медленными колебаниями.В эксперименте мышей помещали в специальную клетку и подвергали легкому удару электрическим током после того, как они услышали тональный шум.

На следующий день их память была проверена путем проверки реакции страха на тот же шум или на ту же клетку. Латчуман объясняет, что это можно упростить и сравнить с опытом прослушивания сигнала пожарной тревоги в определенном месте, например, в кафе. За инцидентом последует либо другое посещение того же кафе, либо звук пожарной сигнализации в другом кафе на следующий день.

В ночное время между двумя днями ученые ввели искусственные таламические веретена некоторым мышам, используя световую технику, называемую оптогенетикой. Мышей разделили на три группы. Первая группа получала свет сразу после медленных колебаний, поэтому их веретено могло образовывать тройной ритм (синфазный): медленные колебания-веретено-рябь.

Во второй группе световая стимуляция применялась позже «несинхронно». Третья группа использовалась в качестве контроля и не получала световой стимуляции.На следующий день мышей помещали в то же место и регистрировали их движение. Мыши первой группы были заморожены в страхе 40% времени, даже в отсутствие шума.

Напротив, мыши второй и третьей групп замерзли только на 20%. Вместо этого, когда мыши слышали один и тот же тон в другом месте, запоминали тон и застывали в страхе до 40% времени, независимо от группы, к которой они принадлежали.

Гиппокамп участвует в пространственной памяти, которая может объяснить разницу.Верно было и обратное: можно было заставить мышей забыть.

Уменьшая количество ночных веретен, исследователи смогли уменьшить количество воспоминаний.Исследовательская группа считает, что таламус является координатором консолидации долговременной памяти, процесса, при котором недавно полученная информация передается из гиппокампа в кору и сохраняется в виде долговременной памяти.

Гиппокамп подобен концентратору, куда поступает много информации, которую необходимо перенаправить в нужное место в головном мозге, особенно в кору. Это исследование показывает, что таламус, по-видимому, опосредует обмен информацией между гиппокампом и корой головного мозга. «Мы думаем, что запоминание во время глубокого сна связано с координацией времени. Если гиппокамп пытается обмениваться информацией, когда нейроны коры не готовы ее принять, информация может быть потрачена впустую», — описывает Лачуман. «Медленные колебания могут быть сигналом, используемым корой головного мозга, чтобы указать, что она готова принять информацию.

Затем таламус будет предупреждать гиппокамп через веретена».Можно предвидеть, что пациенты с нарушениями памяти получат пользу от перевода этого исследования на людей. Однако необходимо прояснить несколько моментов: можем ли мы управлять отдельными воспоминаниями независимо?

Влияет ли фаза быстрого сна на результат? Как восстанавливается сохраненная память?

В ожидании результатов следующих исследований в области науки о сне, сладких снов … и сладких воспоминаний тоже.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *