Перейти до вмісту
Сон відіграє важливу роль у формуванні нових спогадів. Завдяки йому ми здатні навчатися та систематизувати отримані знання й досвід, кристалізуючи їх у стабільні спогади. Під час дослідження цих механізмів вчені з Університету Райса та Мічиганського університету виявили, що нейрони в гіпокампі – ділянці мозку, яка має вирішальне значення для пам’яті, – не лише відтворюють минулі події, але й можуть передбачати майбутній досвід.
Висновки опубліковані у науковому журналі Nature.
Провідна роль гіпокампа
Давно відомо, що гіпокамп, критично важлива ділянка мозку для пам’яті та навігації, під час сну закріплює новий досвід у стійкі спогади. Нове дослідження просуває це розуміння далі, показуючи, що певні нейрони передбачають майбутні події.
Ми можемо бачити ці зміни, що відбуваються під час сну. Коли ми повертаємо тварин у середовище вдруге, ми підтверджуємо, що ці зміни відображають те, чого тварини навчилися, поки спали.
Співавтор дослідження Калеб Кемере, нейробіолог з Університету Райса
Дослідники навчили щурів бігати лабіринтом і спостерігали за нейронами в їхньому гіпокампі. Аналізуючи різкі хвильові пульсації – патерн активації нейронів, пов’язаний з консолідацією пам’яті – вони спостерігали, як окремі нейрони формують просторові уявлення. Цей інноваційний підхід дозволив команді оцінити, де щури “мріяли” опинитися, навіть коли вони спали.
Спостереження за нейронами в дії
Вперше вчені змогли спостерігати, як окремі нейрони стабілізують просторові уявлення під час періодів відпочинку. Сон має вирішальне значення для пам’яті та навчання, про що свідчить покращення результатів тестів на пам’ять після сну порівняно з періодами неспання або депривації сну. Два десятиліття тому дослідники виявили, що нейрони в мозку сплячих тварин відтворюють свої дослідницькі траєкторії. Це відкриття підтвердило ідею про те, що сон допомагає кристалізувати новий досвід у стійкі спогади.
Однак нове дослідження показує, що це не все.
Ми припустили, що деякі нейрони можуть змінювати свої репрезентації, відображаючи досвід, який ми всі маємо, коли прокидаємося з новим розумінням проблеми.
Співавтор дослідження Калеб Кемере, нейробіолог з Університету Райса
Нейрони здатні передбачати майбутній досвід
Однією з ключових інновацій дослідження стала розробка статистичного підходу до машинного навчання. Цей метод дозволив дослідникам визначити, де тварина “мріяла” перебувати, і використовувати ці позиції для оцінки процесу просторового налаштування кожного нейрона.
Метод підтвердив, що просторові уявлення, сформовані під час нового досвіду, є стабільними для більшості нейронів протягом декількох годин сну після досвіду. Однак важливим проривом стала можливість відстежувати активність нейронів навіть без стимулу.
Що мені найбільше сподобалося в цьому дослідженні й чому я був так схвильований ним, так це те, що виявилося, що не обов’язково під час сну єдине, що роблять ці нейрони, – це стабілізують пам’ять про пережите. Виявляється, деякі нейрони зрештою роблять дещо інше.
Співавтор дослідження Калеб Кемере, нейробіолог з Університету Райса
Ці зміни спостерігалися під час сну, а коли тварин повернули назад у середовище, зміни відображали те, чого вони навчилися під час відпочинку.
Це дослідження є важливим, оскільки воно являє собою пряме спостереження за нейропластичністю під час сну. Більшість досліджень пластичності вивчають перебудову мозку під час неспання, коли присутні стимули.
Дослідження демонструє досягнення в нейронауці, які стали можливими завдяки технологічному прогресу в галузі нейронних зондів та обчислювальних потужностей на основі машинного навчання. Водночас дослідники підкреслюють важливість подальшої підтримки подібних революційних наукових досліджень.
