Почему ночные бдения неэффективны: взаимодействие сна и памяти

Ученым давно известно, что сон, память и процессы обучения тесно связаны между собой, но способ их связи еще остается загадкой. Вопрос в том, содействует ли улучшению памяти механизм, улучшающий сон, или это работа двух отдельных механизмов. Другими словами, становится ли память крепче во время сна, потому что мозг в это время отдыхает, или же на самом деле это нейроны памяти толкают нас ко сну. В исследовании, приведенном ниже, ученые доказали последнее.

Понимание механизмов взаимозависимости сна и памяти, изученное на простых системах (таких, как муха-дрозофила), может помочь ученым раскрыть секреты человеческого мозга.

Давно известно, что процессы сна, запоминания и обучения тесно связаны друг с другом. Большинство живых существ, от мухи до человека, испытывают проблемы с запоминанием информации, когда их лишают сна, и исследования показывают, что качество сна является критическим фактором в переводе информации из кратковременной памяти в долговременную (так называемая консолидация памяти).

Но то, как этот процесс проходит, остается загадкой.

Происходит ли переход из кратковременной памяти в долговременную, когда мы спим и наш мозг бездействует, или же нейроны памяти сами отправляют нас в сон?

В недавней статье, размещенной в журнале «eLife», Paula Haynes и Bethany Christmann из Griffith Lab доказали последнее.

Haynes и Christmann  сфокусировали свое внимание на парных дорсальных медиальных нейронах (т.н. DPM-нейроны) , известных центрах по переводу памяти из кратковременной в долговременную у дрозофил.  Первое, что они отметили в процессе своего исследования, это то, что когда парные дорсальные медиальные нейроны активны, мухи спят больше, когда неактивны – больше летают.

Эти DPM-нейроны ингибируют состояние бодрствования, когда начинают переводить воспоминания из кратковременной в долговременную память. Процесс происходит в отделе мозга дрозофил, называемом грибовидное тело, которое идентично человеческому гиппокампу, где хранятся наши воспоминания.  Как выяснилось, у дрозофил часть грибовидного тела отвечает за память и обучение и, одновременно, за поддержание состояния бодрствования.

«Эта часть грибовидного тела как бы говорит дрозофиле: «Эй, а ну-ка не спи и учись!», – рассказывает Christmann. – Потом, через какое-то время, парные дорсальные медиальные нейроны начинают передавать сигналы, подавляющие эту активность, уже с другим призывом – спать, если она хочет потом вспомнить хоть что-то из узнанного».

Понимание того, как именно взаимодействуют сон и память у дрозофил, поможет раскрыть секреты и человеческого мозга.

По словам Christmann, знания о том, как в простых биологических системах, наподобие дрозофилы, взаимодействуют процессы сна и запоминания, помогут ученым сузить поле их исследований, когда они будут изучать аналогичные механизмы человеческого организма. «В конце концов, это даст нам возможность определить, как поражаются процессы сна или запоминания при различных патологиях, типа бессонницы и нарушений памяти», – говорит она.