Совместное исследование ученых Тель-Авивского университета и Калифорнийского университета (UCLA) впервые продемонстрировало, что долговременные воспоминания закрепляются в человеческом мозгу благодаря связи между гиппокампом и корой головного мозга во время сна.
Более того, исследователи обнаружили, что, проводя глубокую стимуляцию мозга во время сна, они могут улучшить консолидацию памяти.
Уникальное исследование, опубликованное в ведущем профильном журнале Nature Neuroscience, проходило под руководством доктора Майи Гева-Сагив (сегодня - сотрудницы Калифорнийского университета в Дэвисе) в сотрудничестве между лабораториями профессора Юваля Нира (медицинский факультет, факультет биомедицинской инженерии и Школа неврологии Тель-Авивского университета), а также профессора Ицхака Фрида (отделение нейрохирургии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и медицинский факультет Тель-Авивского университета).
Проф. Нир поясняет, что исследование стало возможным благодаря редкой группе из 18 пациентов с эпилепсией, обследованной в медицинском центре Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Проф. Фрид имплантировал в мозг этих пациентов электроды, чтобы попытаться точно определить области, вызывающие их эпилептические припадки, а пациенты согласились принять участие в исследовании, изучающем эффекты глубокой стимуляции мозга во время сна.
Таким образом ученым впервые удалось проверить на людях давнюю гипотезу о том, что скоординированная активность гиппокампа и коры головного мозга во время сна является критическим механизмом в консолидации воспоминаний. Кроме того, исследователи улучшили консолидацию памяти с помощью специального протокола стимуляции, повысившего синхронизацию между двумя областями мозга. Вмешательство в работу мозга во время сна представляет собой уникальный подход, который может в будущем подать надежду людям с нарушениями памяти, такими, как деменция.
«Мы знаем, что хороший ночной сон имеет решающее значение для закрепления долговременных воспоминаний, но до сих пор у нас было мало данных о точных процессах, происходящих во время сна человека», — объясняет доктор Майя Гева-Сагив. «В этом исследовании мы напрямую изучили роль нервной активности и электрических мозговых волн во время сна. Наша цель состояла в том, чтобы усилить естественные механизмы, чтобы выяснить, как именно сон помогает стабилизировать память.
Глубокая стимуляция мозга в ходе исследования была направлена на усиление электрической связи между гиппокампом — глубинной областью мозга, участвующей в приобретении новых воспоминаний, и лобной корой, куда воспоминания поступают на длительное хранение. Отслеживая активность гиппокампа во время сна, система обеспечивает точную подачу электрической стимуляции в лобную кору. Участники исследования выполнили два теста на память, сравнивая свои результаты после двух ночей, в одну из которых они подверглись глубокой стимуляции мозга. В обоих случаях утром их просили узнать известных людей, чьи фотографии им показывали накануне вечером. Глубокая стимуляция значительно улучшила точность их памяти».
«Мы обнаружили, что наш метод благотворно влияет как на активность мозга во время сна, так и на работу памяти», — говорит профессор Фрид. «Все пациенты, лобная кора которые получала синхронизированные стимулы, продемонстрировали лучшую производительность памяти по сравнению с периодами обычного сна. Контрольная группа, которая получала аналогичные, но несинхронизированные стимулы, тоже не показала улучшения памяти».
«Наши результаты подтверждают гипотезу о том, что точная координация между волнами сна помогает связи между гиппокампом, который принимает новые воспоминания, и лобной корой, которая их хранит», — добавляет профессор Нир. «К нашему удивлению, мы также обнаружили, что наше вмешательство не увеличило число правильных ответов, но сократило число неправильных. Это говорит о том, что сон обостряет точность нашей памяти, другими словами - удаляет различные помехи и отвлекающие факторы».
Исследование было поддержано грантами Национальных институтов здравоохранения США (NIH), Европейского исследовательского совета (ERC), Национального научного фонда США (NSF), Двустороннего научного фонда США и Израиля (BSF) и Human Frontier Science. Программа (HFSP). Другими соавторами статьи являются: профессор Дон Эльяшив, доктор Эмили Манкин, Натали Черри, Гульдамла Календер и доктор Наталья Чемонданов из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, а также доктор Шдема Эпштейн из Тель-Авивского университета.
