Преимущества хорошего ночного сна – уже не теория, а научно подтвержденный факт, и теперь нейробиологи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско обнаружили, что мозг животных во время фазы глубокого сна ещё и усиливает двигательные навыки. Более подробно об этой работе можно узнать в Nature Neuroscience.
Схема работы мозга во время глубокой фазы сна. Источник: UCSF news release
Во время не-REM-сна медленные мозговые волны укрепляют нервные пути, которые непосредственно связаны с изученной недавно задачей. При этом, однако, ослабляются те связи, активация которых во время бодрствования не проводилась.
Команда Карунеша Гангули (Karunesh Ganguly), профессора неврологии, использовала интерфейс мозг-компьютер (ИМК), чтобы лучше понять, как мозг «заучивает» новые навыки во время сна.
Исследователи имплантировали электроды в моторную область мозга крыс для того, чтобы фиксировать её электрические сигналы, которые затем компьютер воплощал в движениях механического устройства. Поскольку нейронные цепи динамичны, мозг животных очень быстро «настроился» на управление новым для него устройством, контролировавшим механический водосток. Источник же воды находился за крошечной дверью.
Крысам предстояло научиться передвигать устройство, активирующее подачу воды, ближе к ним, чтобы удовлетворять жажду. Поскольку двигать им можно было по-разному, а не только «мыслью», грызуны в процессе обучения только иногда активировали прилегающие к электродам нужные нейроны, и тогда компьютер давал им доступ к воде. В конце концов они научились осуществлять исключительно волевой контроль.
Понаблюдав за мозгом крыс, когда они завершили обучение в конце дня, команда оценить, сыграл ли сон какую-либо роль в том, чтобы помочь зафиксировать эти вновь образовавшиеся нейронные связи. Они обнаружили, что мозг во время сна вновь переигрывал тот паттерн активности, которая наблюдалась тогда, когда крысы учились владеть доступом к воде.
Он же сохранялся и после того, как животных будили. После сна они выполняли свои мысленные движения уже гораздо более уверенно и складно. Причем, паттерны, которые оказались в итоге не нужны для достижения цели, стёрлись.
С помощью оптогенетики учёные показали, что если точечным световым воздействием влиять на клетки, записавшие нужную схему, и менять их активность во время сна, то ранее приобретённый навык «разрушается».
Таким образом, эта работа – первое доказательство того, что нейронная реактивация и усиление вместе с ослаблением связей происходят вместе именно во время глубокого сна.
Текст: Анна Хоружая
Neural reactivations during sleep determine network credit assignment” by Tanuj Gulati, Ling Guo, Dhakshin S Ramanathan, Anitha Bodepudi & Karunesh Ganguly in Nature Neuroscience. Published online July 2017
doi:10.1038/nn.4601 Алексей Паевский http://neuronovosti.ru
