Мозок під час відпочинку не лише аналізує минуле, а й планує майбутнє

Під час сну нейрони мозку обробляють інформацію, отриману у минулому. Вчені зі США з’ясували, що ці клітини також здатні передбачати, яким буде образ навколишнього світу з урахуванням нових знань.

Згідно з попередніми дослідженнями, сон відіграє важливу роль у навчанні, тому що допомагає мозку формувати спогади. В основному саме під час сну інформація з короткочасної пам’яті перетворюється на довготривалу. Проте відпочинок дозволяє мозку як аналізувати події минулого, а й «прогнозувати», як вони вплинуть у майбутнє.

Дослідники з університету Мічігану, Вісконсінського університету в Мілуокі та Університету Райса (все — в США) провели експеримент за участю щурів і вивчили активність нейронів у гіпокампі — області мозку, яка має ключове значення для роботи пам’яті. Результати наукової роботи опублікував журнал Nature.

Пацюків навчили бігати назад і вперед рельєфною доріжкою, на обох кінцях якої тварини отримували винагороду. Під час навчання експериментатори спостерігали, як поводяться окремі нейрони в гіпокампі. Їм вдалося визначити, за які частини маршруту та навколишнього середовища загалом відповідали конкретні клітини мозку.

За допомогою машинного навчання дослідники пов’язали активність кожного нейрона з активністю інших і таким чином змогли оцінювати «зону відповідальності» клітин навіть тоді, коли щури не рухалися та не взаємодіяли з конкретним середовищем. Цей метод став головним нововведенням роботи: автори попередніх досліджень розглядали поведінку нейронів до і після сну, але не могли відстежити, як обробляється інформація про конкретне місце або маршрут безпосередньо під час відпочинку.

Нова робота підтвердила, що уявлення про простір, що формуються під час знайомства із середовищем, для більшості нейронів зберігаються на кілька годин сну після отримання досвіду. Але нервові клітини гіпокампу не лише обробляють та «кристалізують» інформацію про те, що вже було пережито, а й формують новий погляд на об’єкт спогадів.

Дослідники пояснили виявлений механізм через приклад із життя людини: «Багато знайома ситуація, коли прокидаєшся з новим баченням проблеми, розумієш її інакше, ніж до відпочинку». За їхніми словами, поведінка щурів на доріжці після сну справді відображала те, чого тварини навчилися під час відпочинку, а не до нього: «Це виглядало так, ніби щури під час сну ще раз вивчили простір, у якому перебували перед відпочинком».