REM-активные MCH-нейроны участвуют в забвении гиппокампозависимых воспоминаний

Что такое сон, до сих пор понятно очень плохо. Молекулярные биологи, нейрофизиологи и психологи подходят к вопросу с разных сторон, и единой объединяющей теории всё ещё нет. Отчасти это связано с тем, что во сне отключено поведение, а поведение — это главный и до недавнего времени фактически единственный способ что-то узнать про то, что происходит в голове у животного. Проще говоря, у мыши не спросить, что она только что видела во сне, поэтому мышиные сны остаются для науки чем-то исключительно теоретическим.

Тем не менее, для меня лично очевидно, что у мыши есть не только сон (он есть и у медуз), но и сны. На это указывает само существование у всех млекопитающих фазы быстрых движений глаз. Зачем нужны быстрые движения глаз? Да ни зачем. Просто сны — это эмуляция реальности в офлайн-режиме. Чтобы этот офлайн-режим не приводил животное к верной смерти, эволюция отключает сигналы от мозга всем мышцам, кроме тех, которые никак это животное не выдают, пока оно бегает по закоулкам своих сновидений. Глазодвигательные мышцы — это фактически единственная группа мышц, которую эволюция не трогает.

Моё текущее представление обо сне примерно следующее. Оно, несомненно, неполное, наверняка отчасти неверное, и возможно изменится коренным образом в будущем. В очень общих чертах, сон разделён на "быстрые" (быстрых движений глаз) и "медленные" фазы. Мозг во время сна довольно резко переключается между двумя этими типами фаз несколько раз за ночь. Во время "медленных" фаз по коре больших полушарий гуляют медленные волны активности. Насколько можно судить, эти волны в целом нужны для "утрамбовки" памяти. Чтобы память не перенасыщалась во время дня, синапсы, усилившиеся при бодрствовании, равномерно ослабляются медленными волнами. Различия между синапсами (и, следовательно, контент памяти) сохраняется, но общая сила снижается, чтобы можно было продолжать запоминать. Тут много неоднозначного, например, тот факт, что помимо "ослабляющих" дельта-волн во время медленного сна есть ещё много тета-волн, которые обычно усиливают связи между корой и гиппокампом, а это обычно необходимо как раз для "сохранения" эпизодической памяти (автобиографического запоминания конкретных событий из прошлого). То есть, возможно, пока ослабляются синапсы в коре, в гиппокампе что-то усиливается по какому-то другому принципу.

"Быстрый сон" тоже необходим для правильного запоминания. Но и тут всё неоднозначно. Некоторые воспоминания "быстрым сном" усиливаются, некоторые ослабляются. В этой фазе мы видим сновидения. Большинство учёных интерпретирует сны как спонтанную активность коры, в ходе которой тестируются новые и неожиданные комбинации элементов сознания. В коре по каким-то не вполне ясным причинам "просыпаются" случайные участки и пытаются друг с другом договориться на тему того, что происходит. При этом отключены не только мышцы, но и, например, полноценная работа префронтальной коры, которая ответственна за наиболее абстрактное понимание реальности (например, за осознание того, что происходящее вокруг — полный бред).

Недавняя работа нейробиологов из Японии (https://science.sciencemag.org/content/365/6459/1308.abstract) добавляет к этой схеме новый элемент. Учёные обнаружили в гипоталамусе особую группу нейронов, которая активируется во время "быстрого" сна, посылает сигналы в гиппокамп и тем самым подавляет формирование памяти. Если их искусственно включить после того, как мышь чему-то обучится, то долгосрочная память не формируется.

Как интерпретируют свою находку авторы работы? Если честно, никак. Они просто говорят, что сон нужен и для запоминания, и для забывания, и вот, смотрите, один из механизмов забывания во сне. Часть дневных воспоминаний сохраняется, часть стирается.

Один из моих кумиров в области памяти, Георгий Бузаки, на прошлогодней пленарной лекции съезда нейронаук (конвенция Society for Neuroscience, SfN, ежегодный нейро-комикон на тридцать тысяч человек) поднял интересную тему: что мы приписываем мозгу свойства, определяемые не самим мозгом, а дизайном экспериментов. Мозг, например, понятия не имеет, что такое "место" или "время". Он регистрирует паттерны собственной электрической активности и вырабатывает обобщения на их основе. Это мы заявляем, что вот в таком-то эксперименте мыши нужно ориентироваться по месту или по времени, и поэтому раз у неё в этот момент работают такие-то клетки, это "клетки места" или "клетки времени". Это сильное упрощение (у Бузаки вообще не бывает просто), но такова его мысль в общих чертах.

Мне кажется, эти нейроны "забывания во сне", открытые японскими специалистами, прекрасная иллюстрация идеи Бузаки. Мы не можем спросить у мыши, что она видела во сне. Всё, что мы можем — это чему-нибудь мышь обучить, а потом проверить на следующий день, как она себя ведёт. Поэтому "нейроны забывания" интерпретируются как нейроны забывания событий предыдущего дня. Но по-моему, есть гораздо более очевидная интерпретация этих нейронов. Если мы примем за факт, что быстрые движения глаз = сны, получается, что "нейроны забывания" в гипоталамусе активны ровно тогда, когда мышь эти сны видит. Не будет ли логичным заключить, что именно для этого — забывания снов — они и нужны?

Если сны — это эмуляция бодрствования без мышц и абстрактного мышления, то не логично ли отключить от этой эмуляции и долгосрочную память? Кора — это процессор реальности. На его поверхность нанесены все аспекты восприятия, от кислого вкуса до Уильяма Шекспира. Наш внутренний мир состоит из различных комбинаций всех этих аспектов, активных в разное время. Разные аспекты связаны друг с другом более или менее сильными связями, поэтому некоторые каналы мышления нам привычны, а некоторые трудны. Гиппокамп — это придаток коры, который сохраняет комбинации состояний коры. Он как бы завязывает в узелок то, что было активно в такой-то момент времени. Это позволяет коре не просто усваивать долгосрочные закономерности реальности (как происходит, например, при обучении ребёнка языку — гиппокамп там не так принципиален), а моментально сохранять в памяти единичные, уникальные события. Но при сновидении нам такое не нужно. В сновидении важно, наоборот, запомнить общие закономерности, чтобы лишний раз наяву не упасть в пропасть или не попасться хищнику. Но запоминать каждый сон, как реально произошедшее событие, было бы опасно. Мы бы потеряли способность отличать реальность от эмуляции. В конечном итоге, память — это метод моделирования будущего на основании прошлого, поэтому задача памяти — не максимальное сохранение информации, а максимальная её эффективность для дальнейшей жизни.

Подчеркну, что эта вольная интерпретация описанной статьи — мои домыслы. Сам я сном не занимаюсь и уверен, что авторы знают про сон куда больше меня. Проблема в том, что у большинства мышиных нейробиологов даже язык не поворачивается обсуждать "мышиные сны". По-моему, пока он у них так не повернётся, на объединяющую теорию сна можно не надеяться. Бузаки прав: нам нужно научиться смотреть на мозг не с точки зрения доступных экспериментов, а с точки зрения мозга.

Источник: science.sciencemag.org

Комментарии: