Некоторые сны действительно позволяют заглянуть в будущее. Новое исследование показало, что во время сна нейроны не только воспроизводят недавнее прошлое, но и предвосхищают новый опыт. Результаты работы американских нейробиологов опубликованы в журнале Nature.
Науке давно известно, что сон очень важен для памяти и обучения. 20 лет назад выяснилось, что нейроны в мозге спящих животных, изучавших новую обстановку непосредственно сном, повторяли траектории их движения. Это открытие вполне соответствует представлению о том, что сон помогает новым впечатлениям оформиться в стабильные воспоминания.
Авторы нового исследования пошли дальше и предположили, что во сне могут появляться новые представления, и мы просыпаемся с новым пониманием проблемы.
Чтобы разобраться в этом процессе, ученые отследили, как мозг учится ориентироваться в новом маршруте или среде.
Исследователи обучали крыс бегать взад и вперед по лабиринту с вознаграждением на обоих концах. В процессе они наблюдали всплески активности нейронов, отвечающих за пространственное восприятие, в гиппокампе животных. Эксперимент подтвердил, что пространственные представления, которые формируются во время знакомства с новой средой, для большинства нейронов стабильны в течение нескольких часов сна. Но выяснилось, что нейроны не только сохраняют память о пережитом.
«Есть и другие изменения, происходящие во время сна. Когда мы вновь помещаем животных в лабиринт, их поведение отражает то, чему они научились, пока спали. Это выглядит так, как будто они снова побывали в этом пространстве во сне», — рассказал нейробиолог Калеб Кемере.
Это редкое прямое наблюдение за нейропластичностью во время сна. Нейропластичность — способность мозга изменяться под влиянием опыта. Ее механизмы, позволяющие нейронам перестраиваться и формировать новые представления, раньше изучались только во время бодрствования, когда мозг реагировал на определенные стимулы. Исследователи пришли к выводу, что пластичность позволяет мозгу находить новые решения во сне за счет сжатия реального опыта.
«Похоже, что перепрограммирование в мозге происходит за счет сжатия информации. Реальный опыт может занимать секунды или минуты, но также часы или дни, а воспоминания сверхсжаты. Если вы что-то вспоминаете, это происходит мгновенно. Так у Пруста детское воспоминание раскрывает целый потерянный мир прошлого опыта в мгновение ока», — пояснил автор исследования Камран Диба.