Ученые Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Университете Тель-Авива (Израиль) улучшили память спящих людей, синхронно стимулируя определенные части их мозга. Это является доказательством доминирующей теории о том, как ритмы головного мозга влияют на формирование воспоминаний. О результатах исследования сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature Neuroscience.
Известно, что сон играет важную роль в переходе воспоминаний из кратковременных в долговременные — этот процесс известен под названием консолидации памяти. Начальная фаза формирования декларативных воспоминаний, то есть доступных для сознательного припоминания (факты и события), зависит от гиппокампа, однако со временем эта функция ложится на неокортекс. Встраивание новой информации в неокортекс происходит за счет повторной активации воспоминаний гиппокампом во время глубокого сна, при этом в этой зоне мозга происходит «рябь» — короткие нейронные пульсации с частотой 80-120 Герц.
В эксперименте приняли участие 18 человек в возрасте 19-47 лет, страдающих от тяжелой формы эпилепсии, устойчивой к лекарственной терапии. Для лечения таких пациентов используются электроды, которые в ходе сложной хирургической операции внедряются прямо в мозг, что позволяет отслеживать очаг припадков в течение нескольких дней. Ученые разработали протокол глубокой стимуляции префронтальной коры больших полушарий во время спокойной фазы сна, чтобы усилить взаимодействие между некортексом и гиппокампом.
Ученые синхронизировали стимуляцию префронтальной коры головного мозга с медленными волнами с частотой менее четырех герцов. Медленные волны отражают чередования между всплеском активности нейронов и их состоянием покоя и, как считается, служат временной рамкой для синхронизации между «рябью» в некортексе и таламокорткальными cонными веретенами — ритмами частотой 9-16 герц, происходящими во время сна в таламусе и связанными с ним областями коры больших полушарий. Считается, что эта синхронизация критична для консолидации памяти.
Перед сном добровольцам показывали пары фотографии с известными людьми и животными. Когда на следующее утро им показывали изображения, те участники, кто получал синхронизированную электрическую стимуляцию во время сна, лучше запоминали, какие изображения они видели накануне вечером.
Результаты исследования подтверждают современную доминирующую модель консолидации долговременной памяти, согласно которой синхронизация ритмов в различных областях мозга обеспечивает тонко настроенную связь между гиппокампом и некортексом человека во время сна. Наоборот, стимуляция неокортекса, которая была не синхронизирована с медленными волнами височной части головного мозга, ухудшала эту связь.