Мозок може передбачати майбутнє під час сну – нове дослідження

Нейрони, що працюють у центрі пам’яті мозку під час сну, можуть не лише переосмислювати минулий досвід. Згідно з новим дослідженням, вони також можуть заглядати у майбутнє, репетируючи діяльність, яка ще не відбулася.

Команда під керівництвом дослідників з Мічиганського університету проаналізувала показники мозкових хвиль щурів під час неспання і сну. Показники знімали до, під час і після того, як тварини вирішували завдання лабіринту, щоб оцінити поведінку нервових клітин поза лабіринтом, наприклад, під час періодів відпочинку.

“Ми вирішили цю проблему, пов’язавши активність кожного окремого нейрона з активністю всіх інших нейронів,” – розповідає анестезіолог Камран Діба з Мічиганського університету. “Можливість відстежувати поведінку нейронів навіть без стимулу стала для нас важливим проривом.”

Дослідники розробили новий підхід до аналізу активності нейронів. Цей підхід означав, що окрім зв’язку фізичного простору в лабіринті з певною активністю нейронів у реальному часі, команда також могла працювати в зворотному напрямку і зіставляти активність нейронів з точками в лабіринті, поки щури дрімали.

Це стало можливим завдяки процесу машинного навчання, який зважує взаємозв’язки нейронів один з одним, а не розглядає їх ізольовано. Судячи з того, що нейрони активувалися під час сну, а потім знову під час наступної спроби пройти лабіринт, щури не просто мріяли про місця, які вони вже відвідали в лабіринті, а й працювали над потенційними новими маршрутами.

Це важливі результати в дослідженні просторового налаштування, тобто того, як активність певних нейронів пов’язана з конкретними місцями. Це налаштування є динамічним процесом, і, схоже, до нього залучений мозок, що спить.

Коли щурів після сну знову вводили в лабіринт, нейронна активність, виміряна під час їхнього сну, певною мірою передбачала нові способи, якими вони досліджували своє оточення. Збіги не були точними, але досить близькими, щоб натякнути на зв’язок між сновидіннями та майбутніми намірами.

“Ми бачимо інші зміни, що відбуваються під час сну, і коли ми повертаємо тварин у середовище вдруге, ми можемо підтвердити, що ці зміни дійсно відображають те, що було вивчено, поки тварини спали,” – говорить нейробіолог Калеб Кемере з Університету Райса в США. “Це схоже на те, як якщо б другий контакт з простором насправді відбувався, поки тварина спала.”

Доведено, що сон допомагає нам формувати спогади, і хоча це дослідження стосувалося лише щурів, цілком ймовірно, що щось подібне відбувається і в людському мозку: своєрідна репетиція майбутніх пригод.

Те, що відбувається всередині нашого сплячого мозку, продовжує зачаровувати, впливаючи на все – від того, як ми вчимося, до того, як мозок зберігається в безпеці, – і це останнє дослідження дає трохи більше розуміння.

“Зовсім не обов’язково, що під час сну єдине, що роблять ці нейрони, – це стабілізують пам’ять про пережите,” – каже Кемере. “Виявляється, деякі нейрони в кінцевому підсумку роблять щось інше.”