Раскрывая секреты дневного сна: Исследования на мышах пролили свет на деятельность человеческого мозга

Ученые из Института Блаватника при Гарвардской медицинской школе добились значительных успехов в понимании сложной работы мозга во время дневных сновидений. Под руководством Нгиа Нгуена, аспиранта кафедры нейробиологии, исследовательская группа сосредоточилась на отслеживании активности нейронов в зрительной коре мышей, когда они находились в расслабленном состоянии бодрствования. Полученные результаты дают ценные сведения, которые потенциально могут пролить свет на аналогичные процессы у людей.

Цель исследования - раскрыть нейробиологические процессы, лежащие в основе дневных мечтаний, и изучить их потенциальную роль в обучении и памяти. "Мы хотели узнать, как происходит процесс дневных мечтаний на нейробиологическом уровне, и могут ли эти моменты спокойного размышления быть важны для обучения и памяти", - объясняет Нгуен.

Исследование вышло за рамки широко изученного гиппокампа, который известен своей ролью в памяти и пространственной навигации. Вместо этого команда сосредоточилась на участии зрительной коры в формировании зрительных воспоминаний. Марк Андерманн, старший автор исследования, профессор медицины в Медицинском центре Бет Израэль Диконес и нейробиологии в HMS, рассказал о своем интересе к зрительной коре: "Моя лаборатория заинтересовалась тем, сможем ли мы записать данные с достаточного количества нейронов в зрительной коре, чтобы понять, что именно запоминает мышь, а затем связать эту информацию с пластичностью мозга".

В ходе экспериментов исследователи показывали мышам два разных изображения на клетчатой доске и регистрировали нейронную активность примерно 7000 нейронов в зрительной коре. Они обнаружили отдельные нейронные паттерны для каждого изображения, а также похожие, но не идентичные паттерны, когда мышам показывали серый экран. Это позволило предположить, что мыши мечтали об этих изображениях. Мечты коррелировали с состоянием релаксации, о чем свидетельствовали спокойное поведение и маленькие зрачки.

Одним из удивительных открытий исследования стало то, что эти дневные грезы могли предсказывать будущие изменения в реакции мозга на изображения - явление, известное как "репрезентативный дрейф". Андерманн объяснил: "Существует дрейф в том, как мозг реагирует на одно и то же изображение с течением времени, и эти ранние дневные сновидения могут предсказать, куда этот дрейф направится". Кроме того, команда заметила, что дневные сновидения в зрительной коре совпадают с активностью повторного воспроизведения в гиппокампе, что говорит о связи между этими двумя областями мозга.

Полученные данные свидетельствуют о том, что дневной сон может играть важную роль в пластичности мозга, помогая различать различные впечатления. Нгуен пояснил: "Наши результаты свидетельствуют о том, что дневной сон может направлять этот процесс, отводя нейронные паттерны, связанные с двумя изображениями, друг от друга". Исследователи планируют продолжить изучение связей между отдельными нейронами в зрительной коре и того, как эти связи развиваются. Андерманн подчеркнул более широкие последствия своей работы, заявив: "Мы гнались за 99 процентами неизученной активности мозга и обнаружили, что в зрительной коре так много богатства, о котором никто ничего не знал".

Хотя еще предстоит выяснить, происходят ли аналогичные процессы во время дневных сновидений у человека, предварительные данные свидетельствуют о параллельном процессе. Исследования показали повышенную активность мозга в зрительной коре, когда люди вспоминают образы, что совпадает с недавними результатами, полученными на мышах.