Не только прошлое, но и будущее. Что мозг может показывать нам во время сна: новое открытие ученых

Команда ученых под руководством исследователей из Мичиганского университета проанализировала показатели мозговых волн у крыс во время бодрствования и сна. Данные записывали до, во время и после того, как животные решали задание лабиринта - чтобы оценить преимущества нервных клеток во время пребывания вне лабиринта, например, во время периодов отдыха.

"Мы решили эту проблему, увязав активность каждого отдельного нейрона с активностью всех других нейронов. Способность отслеживать преимущества нейронов даже без стимула была для нас важным прорывом", – рассказал анестезиолог Камран Диба из Мичиганского университета.

Новый подход означал, что кроме связи физических пространств в лабиринте с определенной активностью нейронов в реальном времени команда также могла работать в обратном направлении и отражать активность нейронов в точках лабиринта, пока крысы дремали.

Это стало возможным благодаря процессу машинного обучения, который сужает взаимосвязи нейронов друг с другом, а не рассматривает их изолированно. Судя по нейронам, сработавшим во время сна, а затем снова при следующей попытке лабиринта, крысы не просто мечтали о местах, которые они уже посетили в лабиринте, но и работали над потенциальными новыми маршрутами.

По словам ученых, это значительные открытия в изучении пространственной настройки, способа, которым активность некоторых нейронов связана с определенными местами. Эта настройка является динамическим процессом и, похоже, в ней участвует спящий мозг.

Когда крыс снова отправляли в лабиринт после сна, нейронная активность, измеренная во время сна, в определенной степени предполагала новые способы, которыми они исследовали окружающую среду. Совпадения не были точными, но они были достаточно близки, чтобы намекать на связь между мечтами и будущими намерениями.

"Мы можем видеть эти другие изменения, которые происходят во время сна, и когда мы возвращаем животных в окружающую среду во второй раз, мы можем подтвердить, что эти изменения действительно отражают то, чему мы научились, когда животные спали. Это как второй контакт с пространством на самом деле происходит, когда животное спит", – объясняет нейробиолог из Университета Райса в США Калеб Кемере.

Ученые резюмируют, что сон помогает нам формировать воспоминания, и хотя это исследование рассматривало только крыс, вполне вероятно, что подобное происходит в человеческом мозге: своего рода репетиция будущих приключений.

"Это не обязательно, что во время сна эти нейроны только стабилизируют память об опыте. Оказывается, некоторые нейроны в конечном счете делают что-то другое", - добавил Кемере.