Недосып убивает продуктивность?

Согласно новому исследованию, для восстановления мозгу может не требоваться полноценный сон

Новое исследование показывает, что воспроизведение важнейшего паттерна мозговой активности, характерного для сна, у бодрствующих животных может помочь сохранить память и способность к обучению.

Что, если бы часть мозга могла получать некоторые преимущества от сна, не отключаясь при этом от остального мозга? Новое исследование, проведенное при финансовой поддержке Национального института здравоохранения США, предполагает, что это возможно. Исследователи нашли способ запустить ключевой процесс, связанный со сном, в определенных областях мозга бодрствующих мышей, что помогло частично обратить вспять когнитивные последствия недосыпа и пролить свет на то, почему сон так важен для обучения и памяти.

Полученные данные опровергают традиционное представление о том, что для выполнения определенных функций по поддержанию жизнедеятельности нейронов мозг должен полностью переходить в спящее состояние. Исследование показывает, что некоторые восстановительные функции могут происходить локально, в определенных областях мозга, даже когда животное бодрствует и реагирует на внешние раздражители.

«По сути, мы заставляем мозг погружаться в сон в определенной области. Пока эта часть мозга закрепляет воспоминания и восстанавливает способность к обучению, другие области остаются активными и бодрствующими и сохраняют связь с окружающей средой, — говорит автор исследования Кьяра Чирелли, доктор медицины и философии, профессор психиатрии в Университете Висконсин-Мэдисон. — Дельфины делают нечто подобное: они спят, задействуя только одно полушарие мозга за раз».

Медленный сон (небыстрый сон) составляет примерно 80 % сна взрослого человека и играет важную роль в поддержании нейронных связей, отвечающих за память. Во время этой фазы мозг укрепляет и сохраняет важные связи, устраняет менее полезные и освобождает место для новых знаний.

Имитация сна в состоянии бодрствования

Более раннее исследование, проведенное Чирелли и ее командой, показало, что крысы и люди, лишенные сна, могут кратковременно испытывать локальную активность мозга с медленными волнами, характерную для фазы медленного сна, даже в состоянии бодрствования. Эти короткие эпизоды, скорее всего, слишком непродолжительны, чтобы принести существенную пользу, но они позволяют предположить, что более длительные периоды подобной активности могут иметь значительный эффект.

В новом исследовании ученые использовали светоактивируемые имплантаты и генетические модификации, чтобы создать ритмичные циклы активности и бездействия в одной из частей мозга мышей, лишенных сна. Сеансы стимуляции длились 30 минут и были призваны воспроизвести паттерны активности, наблюдаемые во время медленного сна.

После этого в стимулированных областях мозга во время сна наблюдался более низкий уровень медленноволновой активности, что говорит о снижении потребности этих областей в восстановлении. Дополнительные эксперименты показали, что положительный эффект не связан с общим снижением активности нейронов, как предполагают некоторые теории. Скорее, он зависит от конкретного чередования паттернов активности.

Ученые также проверили, может ли такой подход улучшить поведение. В тесте на тактильную память, результаты которого зависят от сна, мыши, лишенные сна, но получавшие стимуляцию моторных и сенсорных областей мозга с обеих сторон, показали такие же результаты, как и отдохнувшие мыши. В то же время мыши, лишенные сна, но не получавшие стимуляции, показали значительно худшие результаты.

В поисках применения на людях

Чирелли и ее коллеги планируют выяснить, можно ли добиться аналогичных результатов у людей с помощью менее инвазивных методов транскраниальной стимуляции.

«Это исследование проливает свет на то, почему мы спим и как происходит обучение, что еще на шаг приближает нас к пониманию того, как лучше предотвращать и лечить снижение когнитивных функций», — заявила Эми Бени Адамс, доктор философии, исполняющая обязанности директора Национального института неврологических расстройств и инсульта (National Institute of Neurological Disorders and Stroke, NINDS) при Национальных институтах здравоохранения США, которая финансировала исследование.