Медленные волны и сонные веретена связали с реактивацией информации во время сна

Реактивация информации для формирования памяти связана с появлением комплексов сонных веретен и медленных волн. Такую закономерность обнаружили ученые, проанализировав электроэнцефалограммы людей после выполнения задания на память и короткого сна. Чем ближе сонные веретена располагались к медленным волнам, тем лучше работала реактивация информации. При этом реактивация ассоциировалась с успешностью запоминания материала. Работа опубликована в Nature Communications.

Состояние сна связано с определенными ритмами головного мозга. Для большей части медленного сна характерен дельта ритм (1-4 герц). Непосредственно после дремоты возникают сонные веретена (сигма-ритм). Они представляют собой вспышки волн частотой 11-15 герц, с большей амплитудой в центральных областях. Для них характерно постепенное нарастание с последующим уменьшением амплитуды, отчего этот паттерн и получил название веретен. Этот ритм редко встречается во время поздней фазы медленного сна, а при переходе к быстрому сну полностью исчезают. Медленный сон занимает 70-80 процентов всего времени и отвечает за восстановление энергозатрат организма, его «перезагрузку». Во время него также формируется долгосрочная память.

Нейрофизиологи считают, что во сне люди структурируют информацию с помощью реактивации воспоминаний, накопленных за день. Так изначально неустойчивая информация превращается в долгосрочную память, и в этом процессе участвуют связи между гиппокампом и корой. На сомнограмме обмен информацией между гиппокампом и корой полушарий выражается в возникновении сигма и дельта ритмов. Исследования на мышах показали важность комплексов медленных волн (дельта-ритма) и сонных веретен (сигма-ритма) в поддержании реактивации воспоминаний, но как она функционирует у людей было неизвестно.

Нейрофизиологи под руководством Бернхарда Стэйрэсина (Bernhard P. Staresina) из Университета Бирмингема изучили механизмы формирования памяти во время сна. В исследовании участвовали 20 человек. В начале эксперимента участники должны были запомнить пару глагола и картинки, а затем им проводили тест на память. Эти визуальные стимулы выбрали, так как известно, какие области мозга они активируют (латеральную затылочную кору и парагиппокампальную область). После проведения теста испытуемые спали в лаборатории около двух часов, а затем им повторили тесты на память. Во время всего эксперимента испытуемым проводили электроэнцефалографию. Паттерны, возникающие на электроэнцефалограмме по время запоминания информации, помогли ученым выделить такие же паттерны во время сна участников.

Исследователи обнаружили, что реактивация выученной информации во сне связана с появлением комплексов веретен сна (сигма-ритма) и медленных волн (дельта-ритма). В свою очередь реактивация ассоциировалась с качеством запоминания информации (p = 0.011). Чем ближе сонные веретена располагались к медленным волнам, тем лучше работала реактивация.

В консолидации памяти важную роль играют комплексы из медленных волн и веретен сна. Ученые думают, что эти ритмы позволяют передавать воспоминания от гиппокампа к коре. Большинство работ в этой области проводилось на мышах, и пока не до конца понятно, как процессы консолидации протекают у человека. В будущем исследователи планируют изучить роль гиппокампа в реактивации информации во сне.

Улучшить процесс структурирования памяти в фазу медленного сна можно убаюкиванием (ритмичные покачивания кровати). Швейцарские ученые исследовали, как убаюкивание влияет на сон, и выяснили, что оно улучшает качества сна и память.

Анастасия Кузнецова