Эксперты давно знают, что сон важен для консолидации памяти - процесса, в ходе которого мозг сортирует дневной опыт и выбирает определенные события для хранения в долгосрочной памяти.
Однако неясно, как мозг определяет, какие события следует запомнить, а какие забыть.
В недавнем исследовании ученые из Школы медицины Гроссмана Нью-Йоркского университета предложили механизм, объясняющий, как мозг выбирает, какие воспоминания сохранить.
Резкие волновые колебания
В течение дня мозг переживает вспышки интенсивной активности после новых событий. Названные «пульсациями резких волн» за форму, которую они принимают на графике, эти мозговые волны представляют собой клетки мозга, срабатывающие по разным схемам в зависимости от события.
В новом исследовании, опубликованном в марте в журнале Science, ученые предположили, что пульсации острых волн, возникающие во время бодрствования, могут служить своего рода закладкой, отмечающей события, которые стоит запомнить.
Исследование показало, что важные события вызывают большее количество пульсаций резких волн. Руководствуясь этим сигналом, во время следующего периода сна мозг знает, что нужно вернуться к этим конкретным паттернам и повторить их еще много раз, эффективно запечатлевая этот опыт в долгосрочной памяти.
Лабиринт данных
Чтобы проверить свою теорию, исследователи провели испытания лабиринта на мышах. Сначала они выяснили, как определить данные мозговых волн, которые совпадают с физическими характеристиками различных участков лабиринта. Это позволило им сопоставить паттерны мозговых волн с конкретными испытаниями, когда мыши проходили лабиринт.
Затем команда исследователей определила сжатые версии этих паттернов в пульсациях резких волн сразу после испытания. Сравнив полученные данные с активностью мозга во время сна, команда смогла подтвердить, что если паттерн проявлялся в большей степени сразу после испытания, то он также проявлялся в большей степени и в следующий период сна.
Закладки в мозге
По мнению авторов исследования, чем больше резких волн возникает после какого-либо события, тем больше вероятность того, что этот паттерн будет повторен во время сна и тем лучше запомнится событие. Напротив, если во время сна паттерн не повторяется, значит, соответствующие события, скорее всего, будут забыты. Центр памяти мозга также чаще отмечает новые, полезные или многократно повторяющиеся события.
В пресс-релизе старший автор исследования Дьёрдь Бузсаки (György Buzsáki), доктор философии, пояснил: «Наше исследование показало, что резкие волновые колебания - это физиологический механизм, используемый мозгом для того, чтобы „решить“, что сохранить, а что отбросить».
Консолидация памяти во время сна - очень сложный процесс.
В нем задействованы различные стадии сна и волновые структуры мозга. Однако открытие связи между резкими волновыми пульсациями, возникающими во время бодрствования и во время сна, помогает завершить часть головоломки и подтверждает важность качественного сна для сохранения остроты ума.
Будущие исследования на людях могут развить эти результаты.
Однако неясно, как мозг определяет, какие события следует запомнить, а какие забыть.
В недавнем исследовании ученые из Школы медицины Гроссмана Нью-Йоркского университета предложили механизм, объясняющий, как мозг выбирает, какие воспоминания сохранить.
Резкие волновые колебания
В течение дня мозг переживает вспышки интенсивной активности после новых событий. Названные «пульсациями резких волн» за форму, которую они принимают на графике, эти мозговые волны представляют собой клетки мозга, срабатывающие по разным схемам в зависимости от события.
В новом исследовании, опубликованном в марте в журнале Science, ученые предположили, что пульсации острых волн, возникающие во время бодрствования, могут служить своего рода закладкой, отмечающей события, которые стоит запомнить.
Исследование показало, что важные события вызывают большее количество пульсаций резких волн. Руководствуясь этим сигналом, во время следующего периода сна мозг знает, что нужно вернуться к этим конкретным паттернам и повторить их еще много раз, эффективно запечатлевая этот опыт в долгосрочной памяти.
Лабиринт данных
Чтобы проверить свою теорию, исследователи провели испытания лабиринта на мышах. Сначала они выяснили, как определить данные мозговых волн, которые совпадают с физическими характеристиками различных участков лабиринта. Это позволило им сопоставить паттерны мозговых волн с конкретными испытаниями, когда мыши проходили лабиринт.
Затем команда исследователей определила сжатые версии этих паттернов в пульсациях резких волн сразу после испытания. Сравнив полученные данные с активностью мозга во время сна, команда смогла подтвердить, что если паттерн проявлялся в большей степени сразу после испытания, то он также проявлялся в большей степени и в следующий период сна.
Закладки в мозге
По мнению авторов исследования, чем больше резких волн возникает после какого-либо события, тем больше вероятность того, что этот паттерн будет повторен во время сна и тем лучше запомнится событие. Напротив, если во время сна паттерн не повторяется, значит, соответствующие события, скорее всего, будут забыты. Центр памяти мозга также чаще отмечает новые, полезные или многократно повторяющиеся события.
В пресс-релизе старший автор исследования Дьёрдь Бузсаки (György Buzsáki), доктор философии, пояснил: «Наше исследование показало, что резкие волновые колебания - это физиологический механизм, используемый мозгом для того, чтобы „решить“, что сохранить, а что отбросить».
Консолидация памяти во время сна - очень сложный процесс.
В нем задействованы различные стадии сна и волновые структуры мозга. Однако открытие связи между резкими волновыми пульсациями, возникающими во время бодрствования и во время сна, помогает завершить часть головоломки и подтверждает важность качественного сна для сохранения остроты ума.
Будущие исследования на людях могут развить эти результаты.
- Brodt, S., Inostroza, M., Niethard, N., & Born, J. (2023). Sleep—A brain-state serving systems memory consolidation. Neuron, 111(7), 1050–1075. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37023710/
- Yang, W., Sun, C., Huszár, R., Hainmueller, T., Kiselev, K., & Buzsáki, G. (2024). Selection of experience for memory by hippocampal sharp wave ripples. Science, 383(6690), 1478–1483. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38547293/
- NYU Langone Health NewsHub. (2024, March 28). Brain mechanism found to determine which memories last. https://nyulangone.org/news/brain-mechanism-found-determine-which-memories-last
- Baena, D., Toor, B., van den Berg, N. H., Ray, L. B., & Fogel, S. M. (2024). Spindle-slow wave coupling and problem-solving skills: Impact of age. Sleep. Advance online publication. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38477166/
- Malkani, R. G., & Zee, P. C. (2020). Brain stimulation for improving sleep and memory. Sleep Medicine Clinics, 15(1), 101–115. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32005347/
