Коли наше тіло кожного дня заспокоюється під час сну, мозок продовжує працювати, перебираючи записи дня і порівнюючи їх з минулим досвідом.
Як саме нові спогади обробляються без того, щоб вони змішувалися зі старими, залишалося неясним, зокрема, науковці висловлювали різні гіпотези про те, як мозок зберігає спогади окремо під час сну.
Дослідники з Корнельського університету в США приєднали до мишей електроди для сканування мозку та малі камери для відстеження рухів очей, спостерігаючи за ними, коли вони вивчали нові завдання протягом дня, наприклад, орієнтування в лабіринті, і спали вночі. (Цікаво: миші можуть спати з відкритими очима.)
Команда виявила два підетапи, що відбуваються під час сну з не швидким рухом очей (NREM), того відновлювального періоду, важливого для формування спогадів. Один з підетапів повторював нові спогади, що співпадало зі звуженням зіниць. Інший підетап відображав старі спогади, коли зіниці були розширені. Кожен з цих етапів відбувався дуже швидко один за одним.
Ці знахідки допомагають відповісти на питання, чому консолідація нових спогадів не стирає старі; наприклад, як навчитися грати на піаніно, не забуваючи, як їздити на велосипеді. Подібний аналіз необхідно буде провести на людях, щоб підтвердити результати, навіть якщо у нас з мишами багато схожих аспектів мозку.
“Наші результати свідчать, що мозок може мультиплексувати різні когнітивні процеси під час сну, щоб сприяти безперервному навчанню без перешкод”, – пишуть дослідники у своїй опублікованій статті.
Попередні дослідження виявили зв’язки між розміром зіниць і станом сну, а також між станом сну і формуванням спогадів, але це дослідження додає новий рівень деталей до цих зв’язків.
До цього часу було багато суперечок щодо того, як мозок вписує нові спогади серед старих під час сну, і наскільки ці процеси відокремлені і навмисні.
Команда також виявила, що блокування гострих хвильових ripples (SWRs), які впливають на зберігання пам’яті, під час стадії звуження зіниць у мишей обмежувало їх здатність запам’ятовувати нове.
“Це схоже на нове навчання, старі знання, нове навчання, старі знання, і це повільно коливається протягом сну,” – говорить нейробіолог Азахара Оліва з Корнельського університету.
“Ми припускаємо, що мозок має цей проміжний часовий масштаб, що відокремлює нове навчання від старих знань.”
Наслідки цього дослідження дуже широкі: наявність неінвазивного способу моніторингу функціонування мозку може допомогти в лікуванні проблем із пам’яттю або покращенні пам’яті.
Ці результати також дають вагу гіпотезам щодо того, як наші мозки і комп’ютерні системи можуть забувати стару інформацію на значному рівні. У ШІ це називається катастрофічним забуванням, і це одна з областей, де машини досі значно відстають від біології.
“Ці знахідки надають потенційне рішення для давно існуючої проблеми як у біологічних, так і в штучних нейронних мережах, запобігаючи катастрофічному втручанню, одночасно дозволяючи інтеграцію пам’яті”, – пишуть дослідники.
Дослідження було опубліковано в журналі Nature.