Синхронизация гиппокампа и префронтальных нейронов во время сна усиливает консолидацию памяти

Специалисты использовали глубокую стимуляцию мозга в префронтальной коре человека в режиме реального времени во время сна и протестировали ее влияние на электрофизиологию сна и на ночную консолидацию декларативной памяти.

Синхронизация стимуляции с активными фазами эндогенных медленных волн в медиальной височной доли (MTL) улучшила шпиндели сна, усилила блокировку нейронной активности в масштабах мозга к медленным волнам и улучшила связь между рябью MTL и таламокортикальными колебаниями. Кроме того, синхронизированная стимуляция повысила точность распознавания памяти. Напротив, идентичная стимуляция без этого точного таймлокирования не была связана с этими электрофизиологическими и поведенческими эффектами, а иногда даже ухудшала их.

Примечательно, что индивидуальные изменения точности памяти сильно коррелировали с электрофизиологическими эффектами. Эти результаты показывают, что синхронизация гиппокампо-таламокортов во время сна причинно поддерживает консолидацию человеческой памяти.

На протяжении десятилетий было продемонстрировано, что сон играет важную роль в долгосрочной консолидации памяти. Теория консолидации памяти на системном уровне утверждает, что начальная фаза формирования декларативного следа памяти (то есть воспоминаний, доступных для сознательного восприятия, таких как память фактов и событий) в первую очередь поддерживается гиппокампом. Со временем декларативные представления памяти становятся все более зависимыми от неокортекса (двухступенчатая модель).

Центральное понятие в этой модели заключается в том, что встраивание новой информации в неокортекс опирается на автономную реактивацию полученной информации гиппокампомом вокруг событий ряби, в первую очередь во время медленноволнового сна.

Рябь происходит в гиппокампе и вокруг него в MTL, а также в неокортексе. Обширные исследования грызунов установили роль ряби гиппокампа в консолидации памяти и их широкое влияние на неокортикальную активность во время сна. Медленные волны (<4 Гц) отражают региональные синхронные чередования между активными состояниями мембранной деполяризации и шипения и неактивными состояниями гиперполяризации и покоя нейронов.

Согласно системе активной консолидации, медленноволновые активные состояния служат временной основой для автономной консолидации путем синхронизации таламокортикальных шпинделей сна и колебаний пульсации.

Таким образом, считается, что консолидация памяти, зависящая от сна, опосредуется скоординированными колебаниями в гиппокампе, таламусе и неокортексе.

Большинство доказательств, подтверждающих эту теорию, проистекают из корреляционных исследований, проведенных либо неинвазивно у людей, либо с нейронными записями у грызунов. Причинно-следственной манипуляции с пульсацией у грызунов установили, что рябь необходима для оптимальной консолидации памяти.

На данный момент только несколько исследований оказали причинно-следственную поддержку роли скоординированных гиппокампно-неокортических взаимодействий во время сна в опосредовании консолидации памяти. Информация об этом была опубликована в журнале Nature.

Ранее издание involta.media опубликовало статью о том, что учеными разработан способ записи активности мозга с помощью инфракрасных оптоэлектронных волокон.