Ученым из Нью-Йоркского университета и Пекинского университета удалось выяснить, почему информация лучше запоминается, если после обучения хорошо выспаться.
Оказывается, во время сна в префронтальной коре головного мозга начинают активно расти дендритные шипики – мембранные выросты, которые образуют новые межнейронные связи (синапсы). На образовании этих связей и основан процесс обучения и запоминания.
«Уже давно известно, что сон играет важную роль в обучении и запоминании. Если вы плохо спите, вы будете и плохо обучаться чему-то новому. Но что лежит в основе этого явления? В своем исследовании нам удалось показать, как сон способствует формированию новых связей между отростками нейронов, что связано с формированием долгосрочной памяти», - говорит ведущий автор исследования профессор Вэнь-Вяо Гань (Wen-Biao Gan).
В своем исследовании профессор Гань и его коллеги обучали генетически модифицированных мышей, у которых в проекционной зоне коры головного мозга были флуоресцирующие нейроны. Такие нейроны можно легко разглядеть под специальным лазерным сканирующим микроскопом. Это и позволяло ученым наблюдать за происходящими изменениями.
Мышей, которые участвовали в эксперименте, обучали балансировать на вращающейся с разной скоростью палочке.
«Это напоминает обучение катания на велосипеде. Когда, научившись кататься, этот навык уже невозможно потерять», - объясняет профессор Гань.
Убедившись в том, что дендритные шипики после обучения у мышей, действительно, дали ростки, ученые затем решили выяснить, как на образование новых связей между нейронами будет влиять сон.
Для этого мышей разделили на группы: в одной группе находились животные, которых учились в течение одного часа, а потом в течение семи часов спали. Другая группа на протяжении семи часов бодрствовала.
Оказалось, что у мышей, которых лишили сна, формировалось меньше дендритных шипиков и меньше связей между нейронами, по сравнению с теми мышами, которые после занятий хорошо высыпались. Это значит, что после сна они лучше запоминали информацию.
К тому же, как оказалось, во время таких занятий активировалась вся проекционная зона коры головного мозга, а вот во время глубокой фазы медленного сна происходила ее реактивация. «Наши данные позволяют предположить, что эта реактивация во время сна как раз очень важна для роста новых межнейронных связей», - добавляет Гань.
Более того, ученые выяснили, что от типа занятия зависит то, какая ветвь дендрита будет расти. Это значит, что каждое новое занятие активирует определенные структурные элементы головного мозга.
«Теперь мы знаем, что, когда мы обучаемся чему-то новому, у нас образуются новые связи между нейронами на особых ответвлениях дентритов, - объясняет профессор Гань. - Представьте дерево, у которого растут листья (эти листья и есть дендритные шипики). Когда мы учимся, это похоже на рост новых листьев на определенных ветках».
Результаты исследований профессора Ганя и его коллег опубликованы в последнем номере журнала Science.
