Фаза сна, когда утрачиваются ночные картины
Быстрый сон - это фаза, когда мы видим сны. Но группа исследователей из Японии и США показала, что именно в этот момент наш мозг активно забывает все увиденное.
Результаты ученых показывают, что забвением во время сна могут управлять нейроны, найденные в глубине мозга, которые ранее были известны тем, что производили гормон, стимулирующий аппетит.
«Вы никогда не задумывались, почему мы забываем многие из наших снов?» сказал Томас Килдуфф, доктор философии, директор Центра нейробиологии в SRI International, Менло-Парк, Калифорния, и старший автор исследования. «Наши результаты показывают, что запуск определенной группы нейронов во время быстрого сна контролирует, запоминает ли мозг новую информацию после хорошего ночного сна».
REM — это одна из нескольких стадий сна, которые тело проходит каждую ночь. Сначала это происходит примерно через 90 минут после засыпания и характеризуется учащенным взором, учащенным сердцебиением, парализованными конечностями, пробужденными мозговыми волнами и сновидениями.
Уже более века ученые исследуют роль сна в хранении воспоминаний. В то время, как многие показали, что сон помогает мозгу сохранять новые воспоминания, другие, в том числе Фрэнсис Крик, соавтор двойной спирали ДНК, повысили вероятность того, что сон — в частности, быстрый сон — может быть временем, когда мозг активно устраняет или забывает лишнюю информацию. Более того, недавние исследования на мышах показали, что во время сна, в том числе быстрого сна, мозг избирательно обрезает синаптические связи между нейронами, участвующими в определенных типах обучения. Однако до этого исследования никто не показал, как это может произойти.
«Понимание роли сна в забвении может помочь исследователям лучше понять широкий спектр заболеваний, связанных с памятью, таких как посттравматическое стрессовое расстройство и болезнь Альцгеймера», — говорит Джанет Хе, доктор философии, программный директор NINDS. «Это исследование предоставляет самое прямое доказательство того, что быстрый сон может играть роль в том, как мозг решает, какие воспоминания хранить».
Лаборатория доктора Килдуфа и его сотрудника, доктора наук Акихиро Яманака, в университете Нагоя в Японии, потратили годы на изучение роли гормона гипокретина / орексина в контроле сна и нарколепсии. Нарколепсия — это расстройство, которое заставляет людей чувствовать себя чрезмерно сонными в течение дня и иногда испытывает изменения, напоминающие о быстром сне, такие как потеря мышечного тонуса в конечностях и галлюцинации. Их лаборатории и другие помогли показать, как нарколепсия может быть связана с потерей гипокретина / орексина -продуцирующих нейронов в гипоталамусе, области размером с арахис, найденной глубоко внутри мозга.
В этом исследовании доктор Килдуфф работал с лабораторией доктора Яманаки и лабораторией Акиры Терао (DVM, Ph.D.) в университете Хоккайдо, Саппоро, Япония, чтобы посмотреть на соседние клетки, которые продуцируют меланин-концентрирующий гормон (MCH), молекулу, известную быть вовлеченным в контроль и сна и аппетита. В соответствии с предыдущими исследованиями, исследователи обнаружили, что большинство (52,8%) клеток MCH гипоталамуса срабатывает, когда мыши подвергаются быстрому сну, тогда как около 35% действуют только тогда, когда мыши бодрствуют, и около 12% - оба.
Они также обнаружили подсказки, предполагающие, что эти клетки могут играть роль в обучении и памяти. Электрические записи и эксперименты по отслеживанию показали, что многие клетки MCH гипоталамуса через длинные цепные аксоны посылали запрещающие сообщения в гиппокамп, центр памяти мозга.
«Из предыдущих исследований, проведенных в других лабораториях, мы уже знали, что клетки MCH были активны во время быстрого сна. После открытия этого нового контура мы подумали, что эти клетки могут помочь мозгу хранить воспоминания», — сказал доктор Килдуфф.
Чтобы проверить эту идею, исследователи использовали различные генетические инструменты для включения и выключения нейронов MCH у мышей во время тестов памяти. В частности, они исследовали роль, которую клетки MCH играли в сохранении, период после изучения чего-то нового, но до того, как новые знания сохраняются или консолидируются в долговременной памяти. Ученые использовали несколько тестов памяти, в том числе один, который оценивал способность мышей различать новые и знакомые объекты.
К их удивлению, они обнаружили, что «включение» клеток MCH во время удержания ухудшает память, тогда как отключение клеток улучшает память. Например, активация ячеек сократила время, которое мыши проводили, обнюхивая новые объекты, по сравнению со знакомыми, но отключение ячеек имело противоположный эффект.
Дальнейшие эксперименты показали, что нейроны MCH играли исключительно эту роль во время быстрого сна. Мыши показали лучшие результаты в тестах памяти, когда нейроны MCH были выключены во время быстрого сна. Напротив, отключение нейронов, когда мыши не спали или находились в других состояниях сна, не влияло на память.
«Эти результаты свидетельствуют о том, что нейроны MCH помогают мозгу активно забывать новую, возможно, неважную информацию», — сказал доктор Килдуфф. «
«Вы никогда не задумывались, почему мы забываем многие наши мечты?» — сказал Томас Кильдуфф, кандидат исторических наук, директором Центра неврологии в Шри-Международный, Менло-Парк, Калифорния, и ведущий автор исследования. «Наши результаты предполагают, что действуют из определенной группы нейронов во время сна контролирует ли мозг запоминает новую информацию после хорошего ночного сна.»
Поскольку считается, что сновидения в основном возникают во время быстрого сна, на стадии сна, когда включаются клетки MCH, активация этих клеток может препятствовать сохранению содержимого сна в гиппокампе — следовательно, сон быстро забывается".
В будущем исследователи планируют выяснить, играет ли эта новая схема роль в нарушениях сна и памяти.