Ученые объяснили, какую роль играет сон в процессе обучения

Оказывается, во время сна в префронтальной коре головного мозга начинают активно расти дендритные шипики – мембранные выросты, которые образуют новые межнейронные связи (синапсы). На образовании этих связей и основан процесс обучения и запоминания.

– Уже давно известно, что сон играет важную роль в обучении и запоминании. Если вы плохо спите, вы будете и плохо обучаться чему-то новому. Но что лежит в основе этого явления? В своем исследовании нам удалось показать, как сон способствует формированию новых связей между отростками нейронов, что связано с формированием долгосрочной памяти, – говорит ведущий автор исследования профессор Вэнь-Вяо Гань (Wen-Biao Gan).

В своем исследовании профессор Гань и его коллеги обучали генетически модифицированных мышей, у которых в проекционной зоне коры головного мозга были флуоресцирующие нейроны. Такие нейроны можно легко разглядеть под специальным лазерным сканирующим микроскопом. Это и позволяло ученым наблюдать за происходящими изменениями.

Мышей, которые участвовали в эксперименте, обучали балансировать на вращающейся с разной скоростью палочке.

«Это напоминает обучение катанию на велосипеде. Когда, научившись кататься, этот навык уже невозможно потерять», – объясняет профессор Гань.

Убедившись в том, что дендритные шипики после обучения у мышей действительно дали ростки, ученые затем решили выяснить, как на образование новых связей между нейронами будет влиять сон.

Для этого мышей разделили на группы: в одной группе находились животные, которые учились в течение одного часа, а потом в течение семи часов спали. Другая группа на протяжении семи часов бодрствовала.

Оказалось, что у мышей, которых лишили сна, формировалось меньше дендритных шипиков и меньше связей между нейронами, по сравнению с теми мышами, которые после занятий хорошо высыпались. Это значит, что после сна они лучше запоминали информацию.

К тому же, как оказалось, во время таких занятий активировалась вся проекционная зона коры головного мозга, а вот во время глубокой фазы медленного сна происходила ее реактивация. «Наши данные позволяют предположить, что эта реактивация во время сна как раз очень важна для роста новых межнейронных связей», – добавляет Гань.

Более того, ученые выяснили, что от типа занятия зависит то, какая ветвь дендрита будет расти. Это значит, что каждое новое занятие активирует определенные структурные элементы головного мозга.

– Теперь мы знаем, что, когда мы обучаемся чему-то новому, у нас образуются новые связи между нейронами на особых ответвлениях дентритов, – объясняет профессор Гань. – Представьте дерево, у которого растут листья (эти листья и есть дендритные шипики). Когда мы учимся, это похоже на рост новых листьев на определенных ветках.