Процесс обучения или свежие впечатления активируют нейроны в такой области мозга как гиппокамп. Позже, во время сна, те же самые нейроны повторяют ту же схему активности, и именно так мозг консолидирует воспоминания, которые затем хранятся в коре. Но как получается, что мы можем продолжать изучать новые вещи всю жизнь, не расходуя все наши нейроны?

Новое исследование показало, что в конкретные моменты во время глубокого сна определенные части гиппокампа замолкают, давая возможность отвечающим за запоминание нейронам перезагружаться. "Этот механизм может позволить мозгу повторно использовать те же ресурсы, те же нейроны, для обучения новому на следующий день", — говорит Азахара Олива, доцент кафедры нейробиологии и поведения и автор-корреспондент научной статьи.

Гиппокамп разделен на три области: CA1, CA2 и CA3. Первая и третья участвуют в кодировании воспоминаний, связанных со временем и пространством, и хорошо изучены; меньше известно о CA2, которая, как показало текущее исследование, генерирует это затихание и обновление гиппокампа во время сна.

В рамках экспериментов исследователи имплантировали электроды в гиппокамп мышей, что позволило им регистрировать нейронную активность во время обучения и сна. Таким образом, можно было наблюдать, что во сне нейроны в областях CA1 и CA3 воспроизводят те же паттерны, что и в момент обучения днем. Но ученые хотели узнать, как мозг продолжает учиться каждый день без перегрузки или исчерпания нейронов.

"Мы поняли, что есть и другие состояния гиппокампа, которые происходят во сне. — говорит Олива. — Области CA1 и CA3, которые были очень активны, внезапно затихли. Это сброс памяти, и это состояние генерируется средней областью, CA2".

Клетки, называемые пирамидальными нейронами, считаются активными, они важны для функциональных целей, таких как обучение. Другой тип клеток — интернейроны —  имеет различные подтипы. Исследователи обнаружили, что в мозге есть параллельные цепи, регулируемые этими двумя типами интернейронов — один из них отвечает за память, другой позволяет сбрасывать воспоминания.

Авторы полагают, что теперь у них есть инструменты для улучшения памяти путем манипуляций с механизмами консолидации, которые можно применять, когда функция памяти дает сбои, например, при болезни Альцгеймера. Важно, что у них также появились новые возможности для изучения способов стирания негативных или травматических воспоминаний. Впоследствии это может помочь в лечении таких состояний, как посттравматическое стрессовое расстройство.

Также результат позволяет объяснить, почему всем животным требуется сон, не только для фиксации воспоминаний, но и для перезагрузки мозга и поддержания его работоспособности в часы бодрствования. "Мы показываем, что память — это динамический процесс", — говорит Олива.

Исследование опубликовано в журнале Science.