Процессы консолидации долговременной памяти и кратковременной памяти, которые происходят во время сна, делают это за счет друг друга.
Мозг-это поле битвы, где когнитивные области соперничают за ограниченные ресурсы, и это происходит во время сна. Исследовательская группа Калифорнийского университета, обнаружила, что процессы консолидации долговременной памяти и кратковременной памяти, которые происходят во время отдыха, обходятся друг другу "дорого".
Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, является первым, которое объясняет критический компромисс памяти в человеческом мозге.
“Отдельные автономные нейронные механизмы, лежащие в основе долговременной и кратковременной памяти во время сна, конкурируют друг с другом, а это означает, что мозгу приходится переключаться между ними”,-сказала невролог Сара Медник, профессор когнитивных наук UCI. “Наши результаты дают первое доказательство этого механизма переключения сна”.
Директор Лаборатории сна и познания UCI, она специализируется на исследованиях важнейшей роли отдыха в человеческой памяти. Для этого исследования команда Медника сосредоточилась как на долгосрочной памяти - способности запоминать информацию, такую как дни рождения и важные события в течение длительного периода, так и на краткосрочной памяти, способности хранить информацию, такую как номер телефона или список покупок, в течение короткого периода времени, а затем забывать ее, когда она больше не нужна.
“Первая обрабатывается в гиппокампе и зависит от выработки шпинделей сна —коротких всплесков кортикальной активности, измеряемых с помощью электроэнцефалографии, — чтобы потом закрепиться в памяти", - сказал соавтор исследования Пин-Чун Чен, аспирант UCI в области когнитивных наук. “Последнее обрабатывается в лобной коре и зависит от парасимпатической нервной системы, естественного тормоза организма, который снижает уровень кортизола и способствует функции ”отдыха и переваривания пищи", измеряемой по вариабельности сердечного ритма".
Исследования показали, что как краткосрочная память, так и долговременная память зависят от периодов автономной работы, которые включают сон, для эффективного выполнения своих задач. Эти два совершенно разных типа процессов памяти происходят во время одного и того же цикла медленного сна, который происходит в течение первых трех - четырех часов сна.
“Нам было интересно определить, как сон может делать эти разные вещи одновременно. В частности, мы хотели выяснить, что происходит в мозге во время медленного сна, чтобы он мог записывать долгосрочные воспоминания, одновременно улучшая кратковременную память”, - сказала Медник.
Команда опиралась на работу, ранее проведенную в Лаборатории сна и познания, которая обнаружила, что снотворное золпидем, повышает активность шпинделя сна в гиппокампе, что приводит к повышению производительности в долгосрочной памяти.
В этом новом исследовании участники были предварительно протестированы с использованием задач "диапазон операций" — это запоминание строк букв, представленных в промежутках между математическими задачами, и тестами на ассоциацию пар слов, запоминание словосочетаний, для получения базовых измерений производительности краткосрочной памяти и долговременной памяти соответственно. Затем испытуемым давали либо золпидем, либо плацебо, и они спали в лаборатории, в то время как исследователи контролировали их вариабельность сердечного ритма с помощью электрокардиографии и активность мозга с помощью электроэнцефалографии.
Электроокулография использовалась для измерения движения глаз, чтобы определить стадии сна с различными интервалами в течение ночи. Проснувшись, участники повторяли тесты предыдущей ночи.
Участникм, кто принимал золпидем, лучше справлялись с задачами долговременной памяти, но хуже справлялись с задачами рабочей памяти по сравнению с теми, кто принимал плацебо. Результаты совпали с записями ЭЭГ и ЭКГ, показывающими увеличение выработки веретена и снижение вариабельности сердечного ритма у пациентов, которые принимали золпидем, и наоборот, которые принимали плацебо.
Примечательно, что степень компромисса между улучшением долговременной и краткосрочной памяти предсказывала величину смещения, обнаруженного в производительности на следующее утро, большее количество шпинделей и меньшая вариабельность сердечного ритма привели к увеличению долговременной памяти, но снижали кратковременную память.
“Понимая, как формируются, обрабатываются и сохраняются воспоминания, мы можем понять, как их можно улучшить, а также как способности к запоминанию могут ухудшаться из-за старения или болезней”, - сказала Медник. “Эти результаты важны для дальнейшей работы, направленной на понимание когнитивных последствий фармакологии, а также влияния сна на стареющий мозг и на людей с неврологическими заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера и Паркинсона”.
Что касается оптимизации производительности как в долгосрочной, так и в краткосрочной памяти, она добавила: “Важность хорошего ночного отдыха невозможно переоценить. Отбросьте желание выпивать и смотреть телевизор и вместо этого ложитесь спать как можно раньше, чтобы максимально использовать каждую минуту своего медленного цикла сна".
Оригинальное исследование: Открытый доступ.
“Конкурентная динамика двух видов памяти лежит в основе когнитивных улучшений во время сна” Пин-Чун Чен и др. PNAS
