Сон - средство очищения мозга...

Чтобы много запоминать, надо высыпаться. Потому что во сне мозг очищается для новых знаний. Чтобы это понять, сами ученые не спали, а изощренно обманывали плодовых мушек и не давали засыпать людям.

Поведение мухи дрозофилы, по мнению ученых, очень похоже на людей. Особенно если речь идет о сне. Например, мухи и люди лишенные сна, стараются восполнить эту потерю. И стараются поспать побольше на следующий день.
Сон также давно считается покровителем обучения. В ряде экспериментов исследователи обнаружили, что запоминание лучше происходит, если мозг после интенсивной учебы отдыхает. Конечно, человеческий мозг устроен намного сложнее, чем у дрозофилы. Поэтому нейробиолог Пол Шоу (Paul Shaw) из медицинского факультета Университета штата Вашингтон в Сент-Луисе (Washington University School of Medicine in St. Louis) решил провести эксперименты по изучению сна и памяти именно на простых плодовых мушках.

Как дрозофил личной жизни лишали
Результаты первого эксперимента, на который исследователя вдохновили
коллеги, показали, что обогащенная окружающая среда помогает улучшить
память и другие функции мозга. Американец поместил подопытных мух
в расширенную социальную среду - они жили в пробирке с большим
количеством соседей. Выяснилось, что обитатели "коммуналки" спали
на два-три часа больше, чем их одинокие собратья.
Во втором эксперименте самцам дрозофил предложили спариться
с самками. Но не просто так: особи, которых к ним подсадили, были уже
оплодотворены или вовсе оказались самцами, которых ученые заставили
выделять женские феромоны. В итоге подопытных самцов в любом случае
отвергали.
Неудачливых самцов изолировали на два дня, дали отдохнуть, а потом
подсадили к самкам, готовым к спариванию. Но наученные горьким опытом
самцы даже не пытались заигрывать с соплеменницами. Наоборот, они
спали - и больше, чем обычно.
Шоу предположил, что мухи "закодировали" воспоминания о своем
предшествующем опыте во сне. Чем показали связь между сном
и образованием новых воспоминаний.
Как подсмотреть за нейронами
Контакт Синапс Место контакта между нейронами.
Чтобы подтвердить свою версию, ученый повторил исследование. Правда,
на этот раз Шоу использовал генетически измененных мух, на которых
можно отследить развитие новых синаптических связей. Его команда
выяснила, что из 200 тыс. клеток мозга дрозофил только 16 требовалось для формирования новых воспоминаний. И эти нейроны - боковые брюшные, которые входят в циркадную систему. Она в свою очередь помогает мухе выполнять определенные действия в определенное время суток.
Когда мухи спали, количество синапсов, сформированных во время жизни
в "коммуналке", уменьшилось. Когда исследователи лишали мух сна,
снижения количества синапсов не происходило.
Ученые идентифицировали три гена, отвечающие за связь между
обучением и увеличением потребности во сне. У мух, которые испытывали
недостаток в любом из этих трех генов, не возникало потребности спать
дольше после социальных контактов или попыток спаривания.

Муха тоже человек
Один из трех найденных генов, который назвали blistered, оказался
эквивалентом человеческому гену, известному как фактор серологического
ответа (serum response factor, SRF). Его связывали
с нейропластичностью - способностью мозга повторно переключать связи,
чтобы приспособиться к травме или изменению потребностей нервной
системы. При помощи этого свойства мозга происходят процессы обучения
и запоминания.
Шоу с коллегами выяснили, что в отличие от других генов, которые
участвуют в процессе нейропластичности, SRF никак не связан с гибелью
клеток. А только с образованием новых синаптических связей между ними.
Исследователи планируют и дальше проверять связи между сном
и памятью. Особенно их интересует, почему рост числа синаптических
связей вызывает потребность во сне. "Есть много причин, по которым мозг
не может бесконечно плодить синапсы, включая размер черепа, -
рассказывает Шоу. - Пока мы обнаружили создание новых синапсов
и снижение их числа во время сна". Теперь ученым осталось понять,
действительно ли в мозге в это время запускается процесс самоочищения.

Бессонные опыты над людьми
Рабочая группа из Бостона с мушками не возилась, хотя тоже
исследовала роль сна в процессах запоминания. Ученые выбрали
28 добровольцев-людей и разделили их на две группы. Первой пришлось не спать всю ночь, поддерживая бодрость интернет-серфингом или компьютерными играми, а вторая группа спокойно спала восемь часов. Утром всем испытуемым пришлось просмотреть 150 разных изображений. В это время нейрофизиологи сканировали их мозг при помощи функционального
магнитно-резонансного томографа (фМРТ). Затем "страдальцев за науку" на два дня отпустили отдыхать. На третий день добровольцев снова собрали и показали им 250 картинок, из которых требовалось выбрать просмотренные в первый день. В это время их мозг снова просканировали.
Невыспавшиеся испытуемые узнали 74% картинок, а те, кто спал, опознали 86% изображений.
Область мозга Гиппокамп (от греч. hyppocampos - морское чудище с телом коня и рыбьим хвостом) - часть наиболее древней коры большого мозга, парное образование.

Во время первого просмотра при помощи фМРТ ученые обнаружили, что
у тех, кто не спал ночь, значительно снизилась активность в гиппокампе.
В этом отделе мозга, чем-то напоминающем морского конька, происходят
отдельные процессы, участвующие в запоминании. По словам авторов
исследования, похожую картину они наблюдали в исследовании стресса
у мышей. Вероятно, похожий на стресс механизм может действовать
на ухудшение памяти у тех, кто недосыпает.
Хотя ученым еще предстоит многое выяснить, они уже готовы давать
советы. "Сейчас много людей волнуются из-за кризиса и потери рабочих
мест. И некоторые просто теряют сон от волнения, - говорит Пол Шоу, -
но лучшее, что вы можете сделать, чтобы остаться работоспособным
и нужным, это хорошо высыпаться".

Мозг человека может работать в режиме
"скринсейвера". Даже когда глаза закрыты, зрительные центры мозга
продолжают работать, считают израильские ученые. Правда, они пока
не могут объяснить, почему так происходит.













Уникальные данные ЭЭГ
Исследователи из Института Вейцмана (Weizmann Institute)
и их коллеги из других исследовательских центров в последние годы
нередко наблюдали, что величина сенсорной активности в мозге при
отсутствии стимула примерно равна той, которая наблюдается при его
наличии.
Чтобы понять, почему так происходит, израильские ученые под
руководством профессора Рафаэля Малача (Rafael Malach) решили измерить
активность в работающих и "отдыхающих" отделах мозга. Обычно для этого
исследователи используют метод функциональной магнитно-резонансной
томографии (фМРТ). Но фМРТ может измерить только уровень активности
клеток мозга, а вот отобразить все нюансы электрической активности
нейронов она не в состоянии.
Тогда нейрофизиологи обратились за помощью к коллегам
из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (University
of California at Los Angeles) и Медицинского центра Сураски
в Тель-Авиве (Tel Aviv Sourasky Medical Center). Благодаря им удалось
найти уникальный источник информации об электрической активности мозга
давно используемый в исследованиях метод электроэнцефалографии (ЭЭГ).
методЭЭГ
Электроэнцефалография -
метод прямого отображения функциональной активности центральной нервной
системы. Основан на регистрации электрических потенциалов головного
мозга. Его диагностический результат - отфильтрованная сумма
показателей, которые получают от отдельных нейронов.


Команде Малача даже не пришлось собирать заново данные. Ученые взяли
результаты ЭЭГ больных эпилепсией. Такие пациенты проходят обширное
обследование, включающее в себя и измерение электрической активности
нейронов в различных отделах головного мозга, причем, несколько раз
(и во время диагностики, и при лечении). Более того, их диагностируют
во всех состояниях от активного бодрствования до глубокого сна.
Мозг не спит
Анализ полученных данных показал, что, действительно, даже при
отсутствии внешних стимулов электрическая деятельность в мозге
продолжается. Но ее природа различается в зависимости от того,
испытывает человек сенсорные ощущения или нет. Ученые выяснили, что
во время отдыха деятельность мозга состоит из чрезвычайно медленных
колебаний. А вот когда появляется сенсорная активность, связанная
с каким-либо ответом, мозг "работает" короткими быстрыми импульсами.
Возможно, считают авторы исследования, это объясняет, почему человек
не испытывает галлюцинаций и не слышит голоса в то время, когда
отдыхает.
Самыми сильными оказались колебания во время сна без сновидений,
то есть когда человек вообще ничего не ощущает. По словам авторов,
такие медленные колебания очень похожи на заставку на экране монитора.
Мыслит - значит существует
К сожалению, до конца понять функцию "скринсейвера" израильские
ученые не смогли. Хотя выдвинули несколько гипотез. По одной из версий,
нейроны выступают приверженцами картезианства и живут по принципу
"мыслю значит существую". То есть постоянная деятельность для них
обязательна для выживания.
Согласно еще одному предположению, минимальный уровень деятельности
позволяет нейронам быстро начать действовать при появлении стимула. Как
говорят ученые, это что-то вроде постоянного прогрева двигателя перед
стартом.
Но, тем не менее, исследователи считают, что они обосновали новый
подход к изучению деятельности мозга. Если раньше предполагалось, что
сенсоры "включаются" внешним стимулом, то сейчас, по словам авторов
исследования, можно говорить о том, что мозг активен постоянно,
а внешние стимулы лишь формируют его деятельность.
Малач заявляет, что ему и его коллегам удалось разгадать очередную
загадку, которая стояла перед фундаментальной наукой. И результаты
их исследования в будущем могут стать основанием для разработки
продвинутых диагностических методов. Которые, кстати, не потребуют
сотрудничества от пациента и пригодятся для исследования детей
и больных, находящихся в коме.
Нейрофизиологи пришли к выводу, что пожилые
люди запоминают меньше плохого. Удалось найти и причину - с возрастом
у человека меняется механизм запоминания информации.















Медики из Duke University и University of Alberta попытались выяснить, что и как запоминают люди
разных возрастных категорий. Оказалось, что из-за разных механизмов
запоминания информации пожилые люди помнят меньше плохого.
Для исследования экспериментаторы выбрали 15 молодых (средний
возраст - 24 года) и 15 пожилых (70 лет) людей без проблем
со здоровьем. Все испытуемые были правшами, не имевшими обращений
в медицинские учреждения с неврологическими и психиатрическими
проблемами.
Каждому участнику показывали 180 фотографий, которые тот должен был
рассортировать по группам (воспринимаемые положительно, нейтрально
и отрицательно). Правда, стоит отметить, что исследователи заранее
подобрали ярких представителей каждой группы и целью эксперимента была
не сортировка. Тем не менее оказалось, что старшее поколение
воспринимает фотографии более нейтрально: у молодых средний показатель
распределения по группам составил 62:58:60, а у стариков - 59:67:54.
Каждая фотография показывалась три секунды. Снимки демонстрировали
в случайном порядке блоками по 30, но так, чтобы более двух одного типа
подряд не демонстрировались. В каждой группе было десять
изображений каждого типа.
Затем началась вторая, основная часть опыта. Через какое-то время
людей (для молодых людей 45 минут, для пожилых - 30 минут) попросили
описать фотографии нейтральной и отрицательной группы. Фотографии,
воспринятые положительно, были отброшены, поскольку известно, что
тематика целого ряда этих изображений (экстремальные виды спорта,
эротические фотографии) по-разному воспринимается в разном возрасте.
По итогам обработки данных удалось установить, что по сравнению
с молодежью старики запоминают фотографии негативного характера хуже,
чем нейтрального.
Пока люди анализировали изображения, исследователи изучали
активность разных участков головного мозга при помощи
магниторезонансной томографии.
Метод! Ссылки Запрещены!/science/human/2008/12/16/youthmemory_1. phtml">МРТ - Магниторезонансная томография.


У пожилых людей при анализе негативных фотографий снизилась реакция
гиппокампа отдела головного мозга, ответственного, в частности,
за трансформирование кратковременной памяти в долговременную.
В то же время у молодых людей при запоминании! Ссылки Запрещены!/science/human/2008/12/15/consumerchoice. phtml" target="_blank">активизировалось миндалевидное тело. То есть у них запоминание оказалось связанным с эмоциональными переживаниями.
По словам ведущего автора исследования Роберто Кабезы (Roberto
Cabeza), такие разные механизмы запоминания, скорее всего, становятся
сознательной реакцией организма. "Молодым людям необходимо одинаково
хорошо воспринимать информацию как о негативных, так и о позитивных
явлениях. А вот через сознание пожилых людей прошло уже достаточно
много негативной информации, и они нуждаются в некотором защитном
барьере. Видимо, этим фактором и обусловлена перестройка мозга
с возрастом".

Было изменено: 19:54 18/11/2009.