Мозг во сне «проигрывает» дневные события с семикратным ускорением

Американские нейробиологи обнаружили, что в префронтальной коре мозга крысы во время сна происходит семикратно ускоренное воспроизведение серий нервных импульсов, которые наблюдались во время бодрствования.
Теперь уже можно считать доказанным, что во сне крысы, как и люди, заново переживают дневные события. На заднем плане — изображения спящего крысиного мозга, полученные при помощи магнитно-резонансной томографии.
Теперь уже можно считать доказанным, что во сне крысы, как и люди, заново переживают дневные события. На заднем плане — изображения спящего крысиного мозга, полученные при помощи магнитно-резонансной томографии.
Такое «прокручивание» дневных впечатлений, по-видимому, необходимо для формирования устойчивых воспоминаний. Авторы полагают, что обнаруженный ими процесс представляет собой «переписывание» информации из кратковременной памяти, за которую отвечает гиппокамп, в долговременную память, находящуюся под управлением префронтальной коры.

Известно, что многие ключевые процессы, связанные с закреплением воспоминаний («консолидация памяти») происходят во сне, и важнейшую роль в этих процессах играет гиппокамп. Если этот маленький отдел мозга выходит из строя, люди (или животные) теряют способность что-либо запоминать, хотя все старые воспоминания у них сохраняются.

Экспериментально показано, что нейроны гиппокампа во сне воспроизводят те же серии нервных импульсов, которые наблюдались во время бодрствования (например, во время обучения какой-нибудь задаче). По-видимому, это повторное проигрывание дневных переживаний необходимо для того, чтобы свежеприобретенный опыт благополучно «переписался» из гиппокампа в те отделы мозга, которые отвечают за долговременную память (это в первую очередь кора больших полушарий). Принцип «повторение — мать учения» лежит в основе функционирования нервной системы на самом базовом клеточном уровне.

Однако после того, как гиппокамп сделал свое дело, воспоминания продолжают храниться в коре уже без его помощи. В процессе активизации устоявшихся, «консолидированных» воспоминаний ключевую роль играет так называемая медиальная префронтальная кора (МПФК). Когда мы вспоминаем события, случившиеся только что, гиппокамп активизируется сильно, а МПФК — слабо. Но если нам нужно вспомнить что-то более давнее, наблюдается обратная картина: нейроны МПФК работают очень активно, а нейроны гиппокампа — гораздо слабее. Эта закономерность подтверждена опытным путем и на крысах, и на людях. Кроме того, известно, что повреждения МПФК ведут к нарушениям механизма вспоминания давних событий.

Американские нейробиологи предположили, что если МПФК так важна для «воспроизведения» воспоминаний, то она, наверное, должна принимать участие и в их «записи», то есть в процессе консолидации воспоминаний (наряду с гиппокампом и некоторыми другими отделами мозга). Действительно, некоторые эксперименты последних лет показали, что даже временное нарушение функционирования МПФК может приводить к серьезным отклонениям в процессе формирования долговременных воспоминаний.

Если это так, то в МПФК, как и в гиппокампе, должно во время сна происходить повторное «проигрывание» серий нервных импульсов, которые наблюдались днем. Чтобы проверить это предположение, двум крысам имплантировали в мозг миниатюрное устройство, позволяющее следить одновременно за активностью 120 нейронов МПФК. Крысы каждый день выполняли серию заданий на ориентацию и пространственную память. За это их «награждали» электрической стимуляцией центров удовольствия. Выполнение одного задания занимало примерно 20 секунд, а задания следовали одно за другим в течение 50 минут.

Четыре примера «кросс-корреляционного сравнения» работы пар нейронов во время выполнения задания и во сне.
Четыре примера «кросс-корреляционного сравнения» работы пар нейронов во время выполнения задания и во сне.
Запись активности нейронов МПФК производилась: 1) во время сна перед «работой», 2) в ходе выполнения заданий 3) во время сна сразу после рабочей сессии.

Затем при помощи очень сложных аналитических методов проводилось сравнение «рисунка» нервной активности в эти три периода.

Исследователи обнаружили, что во время сна в первые два часа после выполнения заданий в МПФК возникают серии скоррелированных нервных импульсов, похожие на те, которые наблюдались во время «работы», но прокрученные в ускоренном режиме. Наибольшее сходство графиков нейронной активности наяву и во сне получается в том случае, если второй график «растянуть» во времени в семь раз. Во время сна перед выполнением заданий ничего подобного не наблюдается.

«Ускоренное прокручивание» дневных впечатлений во время сна происходит не постоянно, а эпизодически, короткими периодами примерно по полторы секунды каждый. За один такой период мозг крысы успевает «прокрутить» около 10 секунд реального времени. Это примерно половина времени, требующегося для выполнения одного стандартного задания.

Сжатие времени во сне говорит о том, что мозг способен работать намного быстрее, если его не сдерживают «поведенческие ограничения». Иными словами, мысль работает быстрее тела. Действительно, все мы хорошо знаем, что на выполнение какого-либо действия обычно уходит больше времени, чем требуется потом для того, чтобы, вспоминая, «прокрутить его в голове».

Ранее сообщалось, что ночное «прокручивание» дневных впечатлений в гиппокампе тоже осуществляется в ускоренном режиме (с 5-20-кратным ускорением). Но в действительности ситуация с гиппокампом несколько хитрее. Похоже на то, что этот отдел мозга еще днем, во время выполнения крысой стандартных заданий, осуществляет некое сжатие информации во времени. Говоря очень упрощенно, то «ускорение», которое наблюдается в гиппокампе, может быть связано с тем, что гиппокамп во сне вспоминает не сами события, а свои мысли о них.

Конечно, очень трудно строго доказать, что ускоренное проигрывание нейронных импульсов в МПФК во время сна действительно представляет собой процесс закрепления воспоминаний. Однако авторы полагают, что это весьма вероятно.

Кроме того...
Мясо и алкоголь повышают риск раковых заболеваний
Употребление алкоголя, а также баранины, говядины и свинины даже в небольших количествах повышает риск...
Навстречу электронной бумаге и прозрачным дисплеям
Совместные усилия учёных из Purdue University, Northwestern University и University of Southern California...
Калибр оправдывает тупость
Широкоплечие американские супергерои с азартом истребляют врагов демократии, паля по ним из поражающих воображение суперпистолетов. После их...
  • Текущие обсуждения статей
Бионическая рука-протез
Телепортация - фантастика или реальность?
Ученые вывели формулу удачи
Смех не лечит раковых больных
Приливы и отливы вызывают сейсмические колебания
Нью-Йорк и Лос-Анджелес уйдут под воду к 2015-му году
Посмотреть весь форум

  • поиск статей на сайте
Введите фразу, слово или часть слова
Темы этого номера
CBOSS разработал систему удаленной настройки сотовых телефонов
CBOSS разработал систему удаленной настройки сотовых телефонов CBOSS разработал систему удаленной настройки сотовых телефонов
Система удаленной настройки телефонов CBOSSota позволяет автоматически загружать необходимую конфигурацию в телефонный аппарат абонента
Физики разработали теорию "умных микрочипов"
Физики разработали теорию "умных микрочипов" Физики разработали теорию "умных микрочипов"
Физики из Массачусетского технологического института разработали новую теорию, которая, по их словам, открывает путь к созданию "умных" оптических микрочипов
Биометрические технологии - гарантия безопасности
Биометрические технологии - гарантия безопасности Биометрические технологии - гарантия безопасности
Американские чиновники объявили в среду о расширение испытательной программы, с использованием передовых биометрических технологий для идентификации сотен мигрантов
Создана турбина, работающая от воды
Создана турбина, работающая от воды Создана турбина, работающая от воды
Турбины используются повсеместно. Но в то же время поглощают огромное количество энергии, делая затраты на их использование весьма значительными
Первый книжный сканер
Первый книжный сканер Первый книжный сканер
Американская компания Atiz сообщила о начале производства нового необычного продукта — сканера, предназначенного специально для оцифровывания книг. Главное достоинство этого прибора — его быстродействие
Придумано устройство охлаждения напитков безо льда
Придумано устройство охлаждения напитков безо льда Придумано устройство охлаждения напитков безо льда
22-летний студент Кент Ходгсон (Kent Hodgson) из школы дизайна новозеландского университета Мэйсси (School of Design, Massey University) придумал охлаждающее устройство, которое делает свою работу значительно быстрее
Монитор для дальтоников
Монитор для дальтоников Монитор для дальтоников
Японцы в очередной раз поражают своей заботой о людях с различными нарушениями функций организма
Автомобили-роботы уже в городе!
Автомобили-роботы уже в городе! Автомобили-роботы уже в городе!
И снова здравствуйте! Добро пожаловать в будущее! Очередная ступенька к миру роботов пройдена. На сей раз мы дожили до появления машин, которые ездят полностью самостятельно, без человеческого участия
Робот-атлет готов к полету на Луну
Робот-атлет готов к полету на Луну Робот-атлет готов к полету на Луну
Агентство NASA всерьез готовится к очередному покорению Луны, и в этом ей поможет новый робот ATHLETE (All-Terrain Hex-Limbed Extra-Terrestrial Explorer) – аппарат
Впервые получено видео высокой четкости лунной поверхности
Впервые получено видео высокой четкости лунной поверхности Впервые получено видео высокой четкости лунной поверхности
Японское Космическое Исследовательское Агентство (JAXA) в сотрудничестве с вещательной компанией NHK представили видео поверхности Луны высокого разрешения (HDTV), переданное с орбиты
NASA на Сатурне. Часть 9: следы былой катастрофы
NASA на Сатурне. Часть 9: следы былой катастрофы NASA на Сатурне. Часть 9: следы былой катастрофы
Если когда-то у Сатурна не было колец, а потом они возникли из обломков большой луны, то от этой катастрофы должны были остаться следы
Предки человека были больше собирателями, чем охотниками
Предки человека были больше собирателями, чем охотниками Предки человека были больше собирателями, чем охотниками
Шимпанзе ищут съедобные коренья и клубни даже тогда, когда подходящая пища в обилии водится на поверхности земли
Мозг во сне «проигрывает» дневные события с семикратным ускорением
Мозг во сне «проигрывает» дневные события с семикратным ускорением Мозг во сне «проигрывает» дневные события с семикратным ускорением
Американские нейробиологи обнаружили, что в префронтальной коре мозга крысы во время сна происходит семикратно ускоренное воспроизведение серий нервных импульсов, которые наблюдались во время бодрствования
Его хобби. Тест на вашу толерантность
Его хобби. Тест на вашу толерантность Его хобби. Тест на вашу толерантность
Это может быть коллекция марок или бабочек. Машина или компьютер, которой отдается половина свободного времени... Его хобби
Воспоминания о фактах и вымыслах хранятся в разных частях мозга
Воспоминания о фактах и вымыслах хранятся в разных частях мозга Воспоминания о фактах и вымыслах хранятся в разных частях мозга
Человеческий мозг по-разному хранит информацию и воспоминания в зависимости от того, происходили ли эти факты на самом деле или они являются игрой воображения
Ритуалы майя истребили крупных животных
Ритуалы майя истребили крупных животных Ритуалы майя истребили крупных животных
Правящая элита индейцев майя, широко использовавшая ритуальные практики, оказалась виновной в резком уменьшении популяций крупных животных. К такому шокирующему выводу пришла Кити Эмери (Kitty F. Emery)
Украшенная паутина привлекает жертв и хищников
Украшенная паутина привлекает жертв и хищников Украшенная паутина привлекает жертв и хищников
Умение пауков из рода Argiope плести сети с украшениями озадачивало биологов ещё с XIX века. Биологи из тайваньского университета Тунгай (Tunghai University) попытались разобраться
Атмосферные нейтрино покажут точную структуру недр Земли
Атмосферные нейтрино покажут точную структуру недр Земли Атмосферные нейтрино покажут точную структуру недр Земли
Учёные из международного исследовательского коллектива из Испании, США и Японии предложили исследовать строение нашей планеты с помощью атмосферных нейтрино, регистрируемых полярной нейтринной обсерваторией IceCube
Завершился первый этап самого масштабного проекта глубокого бурения
Завершился первый этап самого масштабного проекта глубокого бурения Завершился первый этап самого масштабного проекта глубокого бурения
Цель проекта Chikyu - пробурить земную кору насквозь (до сих пор это никому не удавалось), пробурив шести-семикилометровую скважину
Очки и линзы.
Очки и линзы. Очки и линзы.
Очки в нашем мире считаются одним из атрибутов умного человека. Однако, немногие знают, когда они были изобретены и почему разным людям нужны разные очки
Куда уходят старые носители данных?
Куда уходят старые носители данных? Куда уходят старые носители данных?
Посните, ещё недавно дискета была неизменным атрибутом любого офиса... потом эту роль взял компакт диск. Сейчас эту роль выполняет флэш-карты

 
  • Главные темы / архив
№082текущий номер Технологии
Биоклиматическое здание
    

    

    

    

    

 
  • Человек
  • Планета Земля
  • История изобретений
  • Очки и линзы.Очки и линзы.
    Очки в нашем мире считаются одним из атрибутов умного человека. Однако, немногие знают, когда они были изобретены и почему разным людям нужны разные очки
  • Чёрный ящик
  • Воля случая
  • Технологии
  • Техника
  • Автомобили-роботы уже в городе!Автомобили-роботы уже в городе!
    И снова здравствуйте! Добро пожаловать в будущее! Очередная ступенька к миру роботов пройдена. На сей раз мы дожили до появления машин, которые ездят полностью самостятельно, без человеческого участия
  • Первый книжный сканерПервый книжный сканер
    Американская компания Atiz сообщила о начале производства нового необычного продукта — сканера, предназначенного специально для оцифровывания книг. Главное достоинство этого прибора — его быстродействие
  • Придумано устройство охлаждения напитков безо льдаПридумано устройство охлаждения напитков безо льда
    22-летний студент Кент Ходгсон (Kent Hodgson) из школы дизайна новозеландского университета Мэйсси (School of Design, Massey University) придумал охлаждающее устройство, которое делает свою работу значительно быстрее
  • Монитор для дальтониковМонитор для дальтоников
    Японцы в очередной раз поражают своей заботой о людях с различными нарушениями функций организма
  • Космос
071