Сон и память

Вопрос об участии сна, особенно быстрой фазы, в процессах обучения и памяти остается открытым. Однако не вызывает сомнения факт, что лишенные сна люди воспроизводят на 40% меньше заученной накануне информации, чем люди, которым дали возможность выспаться.

Еще в 1924 году американскими психологами Джоном Дженкинсом (John Jenkins) и Карлом Далленбахом (Karl Dallenbach) экспериментально показано, что подопытные лучше воспроизводили бессмысленные последовательности слогов, если между заучиванием и проверкой им давали поспать.

В 1994 году Метью Уилсон (Matthew Wilson) и Брюс Мак-Нотон (Bruce McNaughton) из Аризонского университета (США) провели эксперимент по вживлению в отдельные клетки гиппокампа трех крыс одновременно 12 электродов.

При бодрствовании, когда эти животные обследовали лабиринт, у них одновременно активизировались определенные группы нейронов гиппокампа (ответственного за пространственное обучение), и, что интересно, во время сна эти нейроны также синхронно возбуждались. То есть во сне животные снова проходят лабиринт за исключением лишь того, что все происходило быстрее, чем в реальности.

Этот факт был впоследствии подтвержден другими исследователями: во время сна животные «проигрывают» все то, чему они научились накануне во время бодрствования и происходит это, скорее всего, в фазу быстрого сна. Это справедливо по большей части для процедурной памяти, где нет необходимости в буферном хранилище (гиппокампе), за исключением элементов пространственной ориентации.

Большая часть такой информации передается в долговременную память во время последующего сна. При этом новая информация, прежде чем перейти в долговременную память, хранится не более 30 часов, поэтому ночь без сна после усвоения новых навыков (будь то новые танцевальные па или игра на гитаре, вождение автомобиля или игра в мяч) сводит все труды к нулю.

В отличие от этого, в декларативной памяти есть буфер (гиппокамп), где новая информация может храниться до нескольких дней, поэтому ночь без сна перед экзаменами не нанесет урона декларативной памяти (заучиванию формул и т.д.). Эта информация может перейти в долговременную память в последующие ночи.

Однако другие формы гиппокамп-зависимого обучения, например, пространственная ориентация, могут все же пострадать. В экспериментах по поиску выхода из лабиринта (вид пространственного обучения) показано, что уровень гиппокампальной ERK (фермент, регулируемый внеклеточными сигналами) снижается в результате лишения сна и коррелирует с нарушением обучаемости.

Роль сна в декларативной памяти часто подвергается сомнению, однако считается, что для функционирования декларативной памяти сон необходим. Причем для консолидации памяти необходима стадия глубокого сна (дельта-сон), а для процессов ассоциации новой информации с прошлым опытом, требующей извлечения следов памяти из долговременного хранилища, необходима стадия быстрого сна.

Иными словами медленный сон оперирует гиппокамп-зависимой памятью, а быстрый сон – памятью, не зависимой от гиппокампа. При этом во время быстрого сна закрепляется в памяти то, что было отобрано как важное в гиппокампе во время дельта-сна.

Тем не менее, роль быстрого сна в памяти не вполне доказана, т.к. пациенты с фармакологической блокадой быстрого сна или морфологическими повреждениями мозга, у которых быстрого сна нет, не показывают ухудшения памяти и обучения.

Чтобы лучше понять роль сна в формировании памяти, можно обратиться к терминологии информатики. Если наш мозг – это персональный компьютер, то днем, когда мы получаем поток новой информации, обучаемся новым навыкам и т.д., весь этот массив новых данных находится в кэш-памяти, во временном буфере.

Ночью во время медленного сна, эта информация записывается на жесткий диск. Во время быстрого сна происходит дефрагментация жесткого диска, т.е. данные организуются, сортируются, возникают новые ассоциации с ранее записанными данными и т.д.

В течение ночи эти циклы записи-дефрагментации повторяются, пока на жесткий диск не запишутся все данные из временного хранилища. Когда под утро кэш очищается от информации, она готова принять новую порцию информации нового дня.

Процесс пробуждения – это перезагрузка компьютера-мозга. Если проснуться раньше времени (по звонку будильника), то жесткий диск остается дефрагментированным, некоторые данные еще не успели записаться из кэш-памяти и поэтому исчезают, как будто их там никогда и не было (за исключением той информации, которая хранится в гиппокампе, она может записаться на жесткий диск позже).

Более того, стадии формирования памяти также разнесены по времени. Если реконсолидация памяти (извлечение из долговременной памяти с целью актуализации и корректировки) происходит во время бодрствования, то реактивация памяти (стабилизирующая и усиливающая стадии консолидации) – только во время глубокого дельта-сна.

Реактивация памяти во время быстрого сна вызывает существенную реструктуризацию следов памяти, которые предстают в сновидениях в новом свете, что может привести к неожиданным креативным открытиям или к пониманию того, как решить какую-либо проблему и т.д.

Вероятно, именно в такой момент Д.И. Менделеев «открыл» свою таблицу химических элементов, а Фридрих Август Кекуле, увидев во сне змею, кусающую свой хвост, разгадал химическую структуру бензола.

Поэтому не лишены биологического смысла такие выражения как «утро вечера мудренее» и «переспать с проблемой».

Даже короткий дневной сон, помогает успешнее справляться с проблемами, а также лучше воспроизводить заученный материал. В связи с этим в настоящее время интенсивно разрабатываются программы по наиболее эффективному обучению, а также для корректировки психического состояния. Например, человеку, пережившему неприятную ситуацию, рекомендуется не спать какое-то время, тогда это хуже отложится в памяти, и вероятность развития посттравматического синдрома резко снижается.

Еще один важный аспект взаимосвязи сна с памятью заключается в том, что разные области мозга спят с разной глубиной в зависимости от того насколько много информации данная область обрабатывала накануне. Глубже спят те области мозга, которые были больше всего задействованы в обучении определенного навыка. Так, у левшей правое полушарие спит глубже, т.к. там обрабатывается информация левой руки и наоборот.

Комментарии: