Сон или зубрежка всю ночь? Ответ подсказали мозговые волны
«Все выучил? Я тоже не успел,» — подобными переживаниями обмениваются порой студенты перед тем, как войти в экзаменационный кабинет. Те, кто вовремя не смог осилить все билеты, обычно делятся на две группы: «забил и лег спать» и «просидел до утра». В категорию «не знал, но вспомнил» при этом чаще попадают студенты, отдавшие ночью предпочтение кровати, а не письменному столу. Капризная фортуна и такая же привередливая случайность тут не причем.
Мозг во сне, подобно сотруднику охранного агентства, отматывает «запись» событий дня на начало и дотошно изучает заново, без надоедливого и постоянно отвлекающего начальства — сознания. Факты, имена, даты, эмоции при этом сортируются по полкам воспоминаний. Самые важные моменты мозг пересматривает несколько раз, чтобы намертво впечатать в память. При этом воспроизводятся те же нервные импульсы, что пробегали через кору в течение дня. Беспристрастного «зрителя» совершенно не интересует, первый поцелуй это был или проваленное публичное выступление — сниться и внезапно приходить в голову воспоминания будут приходить долгие годы.
Ученым давно известен этот механизм. Более того, воспроизведение нейронной активности во сне наблюдали в экспериментах у некоторых животных. Но никогда прежде подобного не видели в опытах с людьми. Причина банальна — не было нужного инструмента. Прикрепляемые на мозг электроды, разрешенные для лечения болезни Паркинсона и эпилепсии, были слишком велики, чтобы уловить сигнал от одного нейрона.
Сетку с электродами нужного размера разработали Жан-Батист Айхенлауб из Массачусетской больницы и Беата Яросевич — бывшая сотрудница BrainGate. Исследователи из BrainGate создают имплантированные интерфейсы мозг-компьютер, призванные помочь людям с тяжелыми двигательными нарушениями. Цель разработчиков — использовать сигналы здорового мозга для перемещения компьютерных курсоров или роботизированных конечностей. Новое исследование опубликовано в журнале Cell Reports.
Двум добровольцам предложили по памяти воспроизвести последовательность из фигур четырех цветов. На мониторе в случайном порядке подсвечивались фигуры красного, желтого, голубого и синего цветов — каждая по одному разу. Участникам предстояло силой мысли повторить последовательность, в которой загорались фигуры. Для этого к мозгу каждого добровольца были прикреплены электроды, с помощью которых реализовали интерфейс мозг-компьютер. Мысленно приказывая курсору выбрать фигуру, участники управляли ходом игры без помощи рук.
Пока добровольцы дремали в перерывах между раундами, ученые пристально следили за активностью больших групп нейронов через вживленную в мозг сетку из миниатюрных электродов. Команда в реальном времени наблюдала одинаковые паттерны запуска нейронов как во время игры, так после нее, будто участники продолжали играть во сне. Это первое прямое доказательство воспроизведения информации в человеческом мозгу.
Беспрецедентный результат в очередной раз показал, что лучше хорошо выспаться перед важным экзаменом, тестом или собеседованием, где будут проверять знания. «У нас есть научные доказательства того, что сон очень важен в этих процессах», — отметили авторы исследования.