ФОТО: FreepikТак спят абсолютно все живые существа: зачем нужны быстрая и медленная стадия сна
Сон представляет собой сложный биологический процесс, играющий ключевую роль в функционировании мозга. Исследователи из Мичиганского университета (США) попытались понять, почему все живые организмы испытывают чередование фаз медленного и быстрого сна. Их работа, опубликованная в журнале PLOS Computational Biology, раскрывает, как эти фазы взаимодействуют для сохранения воспоминаний.
Как мозг обрабатывает воспоминания во сне
В ходе исследования ученые сосредоточились на гиппокампе — части мозга, отвечающей за создание и хранение памяти. Они изучали активность нейронов в мозге спящих мышей, чтобы понять, как разные фазы сна влияют на обработку данных. Выяснилось, что каждая фаза сна выполняет свою особую функцию.
Во время медленного сна активизируются нейроны, отвечающие за закрепление недавних событий. Это похоже на процесс «записи» новой информации в долговременную память. В фазе медленного сна мозг как бы пересматривает недавние события, чтобы укрепить значимые воспоминания.
В отличие от этого, в фазе быстрого сна мозг осуществляет обратный процесс — он «обрезает» избыточные связи, чтобы избежать перегрузки информацией. Этот механизм способствует упорядочиванию воспоминаний и поддержанию их четкости. Если провести аналогию с садоводством, то медленный сон позволяет воспоминаниям «расти», в то время как быстрый — «подрезает» их, чтобы они не переплетались и сохраняли свою структуру.
Роль нейромедиаторов
Одним из значимых открытий стало понимание влияния уровня нейромедиатора ацетилхолина на процессы в мозге. Этот химический элемент выступает в роли «регулятора», определяя, какие связи между нейронами должны усиливаться, а какие ослабляться в зависимости от стадии сна. Во время медленного сна уровень ацетилхолина низкий, что способствует укоренению новых воспоминаний. В фазе быстрого сна уровень ацетилхолина возрастает, что помогает мозгу «очистить» ненужные связи.
Компьютерное моделирование и эксперименты
Для подтверждения своих гипотез исследователи применили не только наблюдения за мышами, но и компьютерное моделирование. Они создали виртуальные нейронные сети, включающие возбудительные и тормозные клетки мозга, чтобы понять, как информация обрабатывается на уровне нейронных связей. Это дало возможность ученым углубить понимание механизмов взаимодействия между фазами сна и подтвердить свои предположения.
Почему это важно
Как отмечают специалисты, нарушение чередования фаз сна может привести к серьезным проблемам с памятью. Вместо того чтобы укреплять воспоминания, мозг может «стереть» их или запутать. Поэтому это открытие имеет огромное значение для понимания таких нарушений сна, как бессонница и нарколепсия. Например, при бессоннице человек может сталкиваться с трудностями в запоминании новой информации или даже терять уже имеющиеся воспоминания из-за нарушений в работе мозга.
Хотя текущая модель отражает лишь основные процессы, исследователи полагают, что их работа — это значительный шаг вперед в изучении механизмов памяти. В будущем они намерены выяснить, как мозг обрабатывает более сложные воспоминания, включая эмоциональные события и временные последовательности.
Источник: russian7.ru
