Быстрое движение глаз, или REM, сон – это увлекательный период, когда происходит большая часть наших снов. Теперь, изучая мышей, группа японцев и американцев.S. исследователи показывают, что это также может быть время, когда мозг активно забывает. Их результаты показывают, что забывчивость во время сна может контролироваться нейронами, находящимися глубоко внутри мозга, которые ранее были известны тем, что вырабатывают гормон, стимулирующий аппетит. Исследование финансировалось Национальным институтом неврологических расстройств и инсульта (NINDS), входящим в состав Национальных институтов здравоохранения.
"Вы когда-нибудь задумывались, почему мы забываем многие наши мечты?" сказал Томас Килдафф, доктор философии.D., директор Центра нейробиологии в SRI International, Менло-Парк, Калифорния, и старший автор исследования, опубликованного в Science. "Наши результаты показывают, что активация 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. Впервые это происходит примерно через 90 минут после засыпания и характеризуется быстрым взглядом, учащением пульса, парализованными конечностями, пробуждением мозговых волн и сновидениями.
Более века ученые изучали роль сна в хранении воспоминаний. Хотя 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 выборочно обрезает синаптические связи между нейронами, участвующими в определенных типах обучения. Однако до этого исследования никто не показал, как это могло произойти.
"Понимание роли сна в забывании может помочь исследователям лучше понять широкий спектр заболеваний, связанных с памятью, таких как посттравматическое стрессовое расстройство и болезнь Альцгеймера," сказала Джанет Хе, доктор философии.D., программный директор, в NINDS. "Это исследование предоставляет самые прямые доказательства того, что быстрый сон может играть роль в том, как мозг решает, какие воспоминания хранить."
Доктор. Килдаффа и его сотрудника Акихиро Яманака, доктора философии.D., в Университете Нагоя в Японии, потратили годы на изучение роли гормона гипокретина / орексина в контроле сна и нарколепсии. Нарколепсия – это расстройство, при котором люди чувствуют себя чрезмерно сонными в течение дня и иногда испытывают изменения, напоминающие быстрый сон, такие как потеря мышечного тонуса в конечностях и галлюцинации. Их и другие лаборатории помогли показать, как нарколепсия может быть связана с потерей нейронов, вырабатывающих гипокретин / орексин, в гипоталамусе, области размером с арахис, находящейся глубоко внутри мозга.
В этом исследовании д-р. Килдафф работал с доктором. Лаборатория Яманаки и Акиры Терао, D.V.M., Ph.D., лаборатории Университета Хоккайдо, Саппоро, Япония, чтобы изучить соседние клетки, вырабатывающие меланин-концентрирующий гормон (MCH), молекулу, которая, как известно, участвует в контроле сна и аппетита. В соответствии с предыдущими исследованиями, исследователи обнаружили, что большинство (52.8%) клеток гипоталамуса MCH активировались, когда мыши находились в фазе быстрого сна, тогда как около 35% активировались только тогда, когда мыши бодрствовали, а около 12% запускались одновременно.
Они также обнаружили подсказки, предполагающие, что эти клетки могут играть роль в обучении и памяти. Электрические записи и эксперименты по отслеживанию показали, что многие из клеток MCH гипоталамуса посылают тормозящие сообщения через длинные волокнистые аксоны в гиппокамп, центр памяти мозга.
"Из предыдущих исследований, проведенных в других лабораториях, мы уже знали, что клетки МСН активны во время быстрого сна. После открытия этой новой схемы мы подумали, что эти клетки могут помочь мозгу хранить воспоминания," сказал доктор. Килдафф.
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 удержании, период после изучения чего-то нового, но до того, как новые знания будут сохранены или консолидированы в долговременной памяти. Ученые использовали несколько тестов памяти, в том числе тот, который оценил способность мышей различать новые и знакомые объекты.
К своему удивлению, они обнаружили, что "включение" Клетки MCH во время удержания ухудшили память, тогда как отключение клеток улучшило память. Например, активация клеток сокращает время, затрачиваемое мышами на обнюхивание новых объектов по сравнению со знакомыми, но отключение клеток имело противоположный эффект.
Дальнейшие эксперименты показали, что нейроны MCH играют эту роль исключительно во время быстрого сна. Мыши лучше справлялись с тестами на память, когда нейроны MCH были выключены во время быстрого сна. Напротив, выключение нейронов, когда мыши бодрствовали или находились в других состояниях сна, не повлияло на память.
"Эти результаты свидетельствуют о том, что нейроны MCH помогают мозгу активно забывать новую, возможно, неважную информацию," сказал доктор. Килдафф. "Поскольку считается, что сны в основном происходят во время быстрого сна, стадии сна, когда включаются клетки MCH, активация этих клеток может препятствовать хранению содержимого сновидения в гиппокампе – следовательно, сон быстро забывается."
В будущем исследователи планируют выяснить, играет ли эта новая схема роль в нарушениях сна и памяти.