Как улучшить мозг. Выпуск 27: манипуляции со сном для улучшения памяти

Какими бы трудоголиками мы не были, сон был, есть и остается важнейшей частью нашей жизни, обеспечивая нам нормальную когнитивную функциональность, работоспособность, возможность обучаться новым навыкам и знаниям, адекватно рассуждать и строить логические цепочки, а также иметь нормальное состояние внутренних органов. В этой статье нашего проекта «Как улучшить мозг» подробно рассматривается то, как через повышение качества сна и его модификации улучшить способности к восприятию информации и память.

Илл: stochvault.net


Учёные уже выяснили, как именно во сне происходит нейронная реактивация воспоминаний и при чём тут специфические паттерны электрической активности разных отделов мозга (медленные волны, сонные веретёна, рябь), а также комплекс разнонаправленных нейромедиаторов. Более того, они уже даже научились управлять памятью во сне. Вся эта информация даёт всё более чёткую и стройную картину того, как можно повлиять на тот или иной процесс с помощью изменения другого процесса.

Хитрая схема

Недавние исследования показали, что работу с воспоминаниями во время сна можно простимулировать по трём путям: во-первых, усилить сигналы реактивации памяти во время сна; во-вторых, повлиять на сон-специфические колебания мозга; и, в-третьих, фармакологически подействовать на специфические нейромедиаторные системы.

Для реактивации, например, можно использовать какие-либо обонятельные или слуховые сигналы, которые присутствовали во время обучения. Активизация медленных осцилляций коры мозга (признак медленного сна) с помощью электрической или слуховой стимуляции или же модуляция синтеза определённых химических передатчиков сигнала, таких как норадреналин или глутамат, также облегчают процессы консолидации памяти.

Существуют две теории того, почему качество сна так сильно влияет на запоминание информации. Согласно первой, поддерживаемой Льюисом, Иностросом или Роше, информация в течение дня «упаковывается» в новые нейронные связи, которые в период ночного отдыха потенциируются и укрепляются. С другой стороны, вторая теория синаптического гомеостаза говорит о том, что ночью все воспоминания депотенциируются, а остаются более сильными и более «живучими» те, которые необходимы. Причем, обе из них имеют за собой весомые научные доказательства и, собственно, не исключают друг друга. Внимание, однако, в этой работе больше уделено именно первой.

Именно поэтому автор выбрала и две аналогичные теории о том, как можно память укрепить. Исходя из первой, можно научиться подстраивать свой режим настолько оптимально, чтобы процессы кодирования и консолидации проходили максимально эффективно. Например, дремать перед тем, как нужно что-то выучить, и после, чтобы оно лучше «улеглось». А вот вторая – про манипуляции, о которых мы и поговорим.

Сонные авантюры

Прекрасные результаты демонстрирует методика так называемой целенаправленной реактивации памяти. То есть люди, например, чему-то обучались, когда в комнате царил определённый запах, а затем в разные моменты ночи одну из экспериментальных групп снова окружали этим ароматом. Выяснилось, что схема работает, и те, кто спал со, скажем, букетом роз, запомнили всё гораздо лучше, чем те, кому «достался» просто свежий воздух. Дальнейшие испытания показали, что такие воспоминания даже более стабильны и консолидируются в более короткие сроки (хватает 40 минут).

Та же самая ситуация и со звуковыми сигналами, а также музыкой. Но интересно, что с помощью этого способа можно воспоминания и «удалить».

Еще один способ улучшения запоминания во сне – стимуляция электрической активности мозга в определённом диапазоне ритмов. Основную роль в консолидации памяти играют медленноволновые осцилляции (широкие волны большой амплитуды и малой частоты, <1 Hz), которые считаются признаком связи гиппокампа и коры (через таламус) для переноса информации на долговременное хранение. Идущие за ними веретёна (∼10–15 Hz) говорят об активности коры, а завершающая трио «рябь» (∼100–300 Hz) сопровождает воспроизведение паттернов памяти в гиппокампе. Весь этот повторяющийся друг за другом цикличный рисунок во время медленноволнового сна говорит о том, что мозг активно работает над тем, чтобы мы, проснувшись, «вспомнили всё».

Отсюда следует, что усиление этих колебаний с помощью транскраниальной магнитной стимуляции может способствовать улучшению процессов консолидации памяти. Например, запоминание слов, разучиваемых перед сном, происходило гораздо лучше, если проводилась ТМС в зоне лба, поддерживающая частоту медленных осцилляций на уровне ∼0.75 Hz. Причем, после такого отдыха «с приложением» участники эксперимента могли выучить гораздо больше, чем без какого бы то ни было воздействия.

Ну и немного о фармакологии. Формирование воспоминаний регулирует большое количество различных нейромедиаторов и гормонов. Метаболизм большинства из них также дифференцированно регулируется во время сна и бодрствования. В частности, во время медленных волн активности снижается уровень ацетилхолина, норадреналина и кортизола, а также отчетливо повышается концентрация гормона роста. Хоть до конца и не известно, как уровень этих веществ избирательно действует на память, есть доказательства их опосредованного влияния через модуляцию нейрональной активности.

Но все-таки есть некоторые нейромедиаторы, которые «любит» память ночью. Например, повышение доступности норадреналина во время сна с помощью ингибитора обратного захвата норадреналина ребоксетина улучшает производительность в задачах на распознавание запаха. Роль этого медиатора здесь подтверждается и экспериментами, показывающими, что уменьшение количества норадреналина через введение клонидина блокирует улучшение памяти на ароматы.

Похожее действие продемонстрировали и NMDA-рецепторный коагонист ГАМК D-циклосерин, и агонист дофаминовых рецепторов прамипексол, и цитокин интерлейкин-6, который улучшает эмоциональную память с помощью интраназального введения. Повышение же концентрации ацетилхолина и кортизола объяснимо ухудшают консолидацию.

В целом же автор отмечает, что подобные фармакологические манипуляции показывают крайне смешанные результаты и сложны в интерпретации.

Осторожность не повредит

Несколько различных манипуляций говорят о явных положительных результатах, но все-таки не стоит торопиться. Есть несколько главных вопросов, которые до сих пор остались даже после разных экспериментов, а также насчёт применения этих методов в повседневной жизни. Во-первых, это методологические тонкости: возможные пограничные условия, непредвиденные последствия, реальный эффект, а также практичность для обычного использования.

К тому же эти моменты (какое-то воздействие на человека во время сна) вызывают и некоторые этические вопросы. Всё-таки здесь имеют место бессознательное состояние и снижение волевого контроля, а также повышенная уязвимость личности.

Манипуляции с памятью во время сна – всё-таки крайне неизученное поле для исследований, и мы только начинаем понимать, какие методы лучше всего подходят для этого. Поэтому необходимо как можно больше работ, чтобы найти оптимальные параметры, до конца изучить эффект и понять базовые механизмы и принципы. Будущие эксперименты будут только расширять имеющиеся знания и, возможно, изменят отношение к сну с «бесполезной траты времени» на «обязательную и приятную рабочую необходимость».

Текст: Анна Хоружая

Sleep for cognitive enhancement by Susanne Diekelmann. Front. Syst. Neurosci., 02 April 2014 | https://doi.org/10.3389/fnsys.2014.00046

Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтакте и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *