Исследователи при поддержке Национального института здравоохранения США смогли вызвать у бодрствующих мышей «перекалибровку» нейронных связей, которая обычно происходит только во время сна, воздействуя на конкретные участки мозга. Это позволило компенсировать последствия недосыпа при выполнении задач на память и выявить особенности сна, которые играют ключевую роль в его восстановительном эффекте. Результаты работы описаны в статье, опубликованной в журнале Nature Neuroscience.
Во время медленного сна (около 80% всего сна у взрослых) происходит оценка нейронных связей, отвечающих за формирование воспоминаний. В этой фазе мозг сохраняет важные связи для долгосрочного хранения информации, отсеивает лишние и освобождает место для новых. Ранее ученые показали, что и крысы, и люди при недосыпе могут даже в состоянии бодрствования демонстрировать локальную активность мозга с медленными волнами — отличительную черту медленного сна. Такие периоды слишком редкие и кратковременные, чтобы приносить пользу, сопоставимую с реальным сном, но заставляют задуматься.
В новой работе ученым удалось заставить погрузиться в сон определенную область мозга. Пока она закрепляет воспоминания и восстанавливает способность к обучению, другие области остаются активными, бодрствующими и сохраняют связь с окружающей реальностью. Исследователи отмечают, что нечто подобное способны делать дельфины: они спят, задействуя только одно полушарие мозга.
В ходе эксперимента ученые, используя комбинацию светоимпульсных имплантатов и генетических модификаций, в течение 30 минут вызывали ритмичную активность в одной половине мозга мышей, лишенных сна, имитируя паттерны, которые возникают во время медленного сна. Когда животные засыпали, активность медленных волн в стимулируемых областях мозга, снижалась, что указывало на меньшую потребность во сне. Дополнительные эксперименты показали, что этот эффект связан не с общим снижением активности нейронов, а с особым чередованием периодов активности и покоя.
Также авторы изучили потенциальную пользу сна с помощью поведенческого теста на тактильную память, для которой важен сон. Мыши, которых лишили сна и стимулировали двигательные и сенсорные области мозга с обеих сторон, показали такие же результаты, как и отдохнувшие особи, а животные, которых лишили сна и не стимулировали — намного худшие.
Исследователи считают, что полученные результаты приближают к пониманию того, как предотвращать и лечить снижение когнитивных функций. В дальнейшем они планируют выяснить, можно ли добиться аналогичных результатов у людей с помощью менее инвазивной технологии транскраниальной стимуляции.
