Сон — одно из самых интересных явлений, наблюдаемых как у людей, так и у животных, которое, как известно, характеризуется различными циклами и типами мозговой активности. Прошлые исследования нейронауки показали, что во время сна группы нейронов в гиппокампе воспроизводят прошлый опыт и прогнозируют потенциальный будущий опыт.

Ученые из Йельской школы медицины недавно провели исследование, изучающее, как эти нейронные ансамбли в гиппокампе представляют собой несколько последовательных событий или, другими словами, событий, которые происходят в определенном порядке.

В их статье, опубликованной в журнале Nature Neuroscience , подробно описаны некоторые процессы, которые позволяют мозгу обрабатывать многочисленные впечатления во время сна, создавая новые ментальные представления, которые часто основаны на предыдущих знаниях.

Основная цель работы этой группы в Йеле состояла в том, чтобы понять, как мозг млекопитающих организует несколько впечатлений без помех (т. е. кодирует новые воспоминания, не нарушая старые). Исследователи также намеревались изучить, какова способность мозга формировать воспоминания о множественных переживаниях, происходящих в течение дня, и как он генерирует новые представления во время сна.

«Можно представить этот эксперимент как аналог того, что испытывают люди, проводя долгий день, исследуя 15 улиц в новом городе, с несколькими периодами отдыха продолжительностью 1-2 часа между ними», — рассказал MedicalXpress Джордж Драгой, соавтор статьи.

«Что люди помнят в конце дня в этом сценарии, как то, что происходило на каждой улице, отделяется от того, что происходило на других улицах, без существенного вмешательства, и как организуется общее впечатление от дня в целом, в дополнение к подробному впечатлению от каждой улицы (например, порядок, в котором были посещены улицы)?»

Чтобы исследовать нейронные процессы, вовлеченные в воспроизведение и предварительное воспроизведение последовательных событий во время сна, Драгой и его коллеги провели серию экспериментов с участием свободно движущихся крыс. Эти крысы были размещены на 15 линейных дорожках и им было разрешено свободно исследовать эти дорожки.

Команда регистрировала активность нейронных ансамблей в гиппокампе животных во время исследования ими треков. Они также регистрировали активность этих нейронов во время сна, в сессиях до, между и после исследования треков.

«Мы записали эту активность с разрешением в миллисекунды по 128 каналам записи», — пояснил Драгой.

«Такое временное разрешение имеет решающее значение для идентификации сильно сжатых во времени офлайн-представлений во время сна и, в частности, тонкой динамики мультиплексированных мерцающих представлений двух или более событий в рамках одного события.

«Я также считаю, что физическое исследование линейных дорожек (в отличие от сред виртуальной реальности, которые в настоящее время используются во многих лабораториях) предоставляет животным уникальную возможность участвовать в действительно уникальных мультисенсорных контекстных опытах».

Эксперименты, проведенные Драгоем и его коллегами, собрали несколько интересных наблюдений. Например, команда обнаружила, что самые ранние и самые последние впечатления крыс во время исследования чаще всего были представлены в гиппокампе.

В то время как спящие крысы проигрывали прошлые переживания или предварительно проигрывали будущие, различные переживания были совместно представлены в соответствии с определенными шаблонами, что увеличило способность их мозга к представлениям. Более того, пары исследованных треков, которые находились близко друг к другу, по-видимому, были связаны, производя непрерывные представления.

Наконец, общая последовательность, в которой крысы исследовали тропы в течение дня, по-видимому, воспроизводилась в мозге во время сна в гиперсжатом виде.

«Наши результаты показывают большую способность мозга обрабатывать многочисленные впечатления без серьезных помех, особенно за счет быстрого мультиплексирования двух или более параллельных представлений», — сказал Драгой. «Кроме того, они описывают принципы, по которым представления множественных впечатлений могут объединяться генеративным и мультиплексным образом, чтобы приводить к, по-видимому, новым представлениям, основанным на предыдущих знаниях».

Недавнее исследование Драгои и его коллег вносит большой вклад в понимание того, как мозг крысы воспроизводит прошлые последовательные переживания и использует их для создания представлений будущих переживаний во время сна . В будущем выводы этих исследователей могут проложить путь для дальнейших исследований, направленных на дальнейшее изучение считывания обнаруженных ими процессов.

«Самым удивительным и интригующим открытием для нас стало гиперсжатое представление множественных впечатлений, распределенных на протяжении целого дня животного, в том порядке, в котором они происходили в субсекундных вспышках последовательной реактивации более высокого порядка, индекс впечатлений того дня», — добавил Драгой.

«Теперь мы хотели бы лучше понять считывание вычислений гиппокампа нижележащими областями или, другими словами, как распараллеливание, с одной стороны, и связывание, с другой стороны, множественной обработки информации в гиппокампе влияют на функционально связанные нижележащие области».