Клітини мозку можуть намагатися передбачити майбутнє під час сну

Нейрони, що спрацьовують у центрі пам’яті мозку, коли ми спимо, можуть не лише переглядати минулий досвід. Згідно з новим дослідженням, вони також могли дивитися в майбутнє, репетируючи діяльність, якої ще не було.

Команда під керівництвом дослідників з Мічиганського університету проаналізувала показники мозкових хвиль у щурів під час неспання та сну. Зчитування проводили до, під час і після того, як тварини вирішували завдання лабіринту, щоб оцінити переваги нервових клітин під час перебування поза лабіринтом, наприклад, під час періодів відпочинку.

«Ми вирішили цю проблему, пов’язавши активність кожного окремого нейрона з активністю всіх інших нейронів », — каже анестезіолог Камран Діба з Мічиганського університету. «Здатність відстежувати переваги нейронів навіть без стимулу була для нас важливим проривом».

Новий підхід означав, що окрім зв’язку фізичних просторів у лабіринті з певною активністю нейронів у реальному часі, команда також могла працювати у зворотному напрямку та відображати активність нейронів у точках у лабіринті, поки щури дрімали.

Це стало можливим завдяки процесу машинного навчання, який зважує взаємозв’язки нейронів один з одним, а не розглядає їх ізольовано. Судячи з нейронів, які спрацьовували під час сну, а потім знову під час наступної спроби лабіринту, щури не просто мріяли про місця, які вони вже відвідали в лабіринті, а й працювали над потенційними новими маршрутами.

Це значні відкриття у вивченні просторової настройки, способу, яким активність певних нейронів пов’язана з певними місцями. Ця настройка є динамічним процесом, і, схоже, бере участь сплячий мозок. Коли щурів знову відправляли в лабіринт після сну, нейронна активність, виміряна під час сну, певною мірою передбачала нові способи, якими вони досліджували навколишнє середовище. Збіги не були точними, але вони були досить близькими, щоб натякнути на зв’язок між мріями та майбутніми намірами.

«Ми можемо бачити ці інші зміни, що відбуваються під час сну, і коли ми повертаємо тварин у навколишнє середовище вдруге, ми можемо підтвердити, що ці зміни справді відображають те, чого ми навчилися, коли тварини спали», — каже нейробіолог Калеб Кемере, з Університету Райса в США.

«Це ніби другий контакт із простором насправді відбувається, коли тварина спить».

Встановлено, що сон допомагає нам формувати спогади, і хоча це дослідження розглядало лише щурів, цілком імовірно, що щось подібне відбувається в людському мозку: свого роду репетиція майбутніх пригод.

Те, що відбувається в нашому сплячому мозку, продовжує захоплювати – впливає на все, від того, як ми навчаємося, до того, як мозок захищено, – і це останнє дослідження дає трохи більше розуміння.

«Це не обов’язково, що під час сну ці нейрони лише стабілізують пам’ять про досвід», — каже Кемере. «Виявляється, деякі нейрони в кінцевому підсумку роблять щось інше».