Исследователям, которые изучают человеческий мозг, давно известно, что в процессах формирования воспоминаний (и их потери) важную роль играет сон.
Чтобы кратковременная память превратилась в долговременную (полученные знания запомнилось надолго), в мозге должны образоваться новые межнейронные контакты. А их формирование лучше всего происходит во время сна (вот почему сон после учёбы укрепляет память).
С точки зрения клеточной активности сон не является отдыхом для мозга: когда человек спит, его мозг просто изменяет свои ритмы – электрические колебания. В фазе глубокого сна мозг чередует медленные и быстрые колебания, а вспышки его активности напоминают веретено (отсюда название "сонные веретёна"). Чтобы сохранить новые воспоминания, эти колебания должны синхронизироваться в нужный момент.
А вот их рассинхронизация, как выяснили учёные из Калифорнийского университета в Беркли, как раз может привести к потере воспоминаний.
Как правило, такие нарушения в работе мозга происходят у людей в пожилом возрасте. По словам исследователей, происходит это из-за того, что в фазе быстрого сна медленные волны не успевают своевременно вступить в контакт с "высокоскоростными" электрическими всплесками – веретёнами.
"Только когда медленные волны и веретёна объединяются на очень короткий промежуток времени, примерно одна десятая секунды, мозг эффективно перемещает новые воспоминания в своё долгосрочное хранилище", — поясняет соавтор работы Рэндольф Хэлфриш (Randolph Helfrich).
Команда пригласила для участия в исследовании 20 здоровых молодых людей в возрасте 20 лет и 32 здоровых пожилых человека в возрасте 70 лет. Их задачей было просто спать, но перед сном все добровольцы выучили 120 слов и прошли тесты, проверяющие память.
Пока участники спали, исследователи следили за работой их мозга при помощи электроэнцефалографии. Следующим утром учёные повторили тесты, при этом отслеживая мозговую активность добровольцев при помощи функциональной и структурной магнитно-резонансной томографии.
Результаты показали, что у пожилых людей всплески активности (веретёна) достигали своего пика в самом начале цикла консолидации памяти и в итоге пропускали синхронизацию с медленными волнами.
Более того, визуализация показала атрофию серого вещества в медиальной лобной коре мозга пожилых людей (ключевой области, отвечающей за глубокий сон). А такое ухудшение внутри лобной доли препятствует нормальной синхронизации, добавляют авторы.
Рассинхронизация не позволяет вовремя нажать на кнопку "сохранить", и в результате мозг пожилого человека вместо того, чтобы перенести воспоминания из одной "папки" в другую, просто начинает их стирать, поясняет ведущий автор работы профессор Мэтью Уокер (Matthew Walker). "По мере того, как мозг стареет, он не может точно координировать эти две волны", — поясняет учёный.
МРТ-сканирование показало, что подобные нарушения чаще всего вызваны деградацией или атрофией медиальной лобной коры.
"Чем больше атрофируется эта область в мозге пожилых людей, тем более несогласованными становятся их мозговые волны в состоянии глубокого сна", — говорит Уокер.
Но есть и хорошая новость: такое открытие сразу же наводит на мысль о том, как можно улучшить работу мозга и помочь ему сохранять воспоминания.
Чтобы обеспечить медленным волнам оптимальную синхронизацию с веретёнами, исследователи предлагают применять электрическую стимуляцию лобной доли (к слову, ранее этот метод помог улучшить кратковременную память пациентов).
Для проверки эффективности электростимуляции специалисты планируют провести ряд экспериментов. Если они пройдут удачно, то такое лечение поможет пожилым людям и пациентам с деменцией спасти память и восстановить утраченные функции мозга, заключают учёные.
Их статья по итогам исследования опубликована в специализированном научном издании Neuron.
Добавим, что ранее магнитная стимуляция мозга помогла возродить "забытые" воспоминания. Кроме того, нейробиологи выяснили, что в процессах "перевода" памяти из кратковременной в долговременную важную роль играет также гиппокамп.