Про що думає мозок, поки ми спимо: вчені дали відповідь

Ми спимо в середньому третину нашого часу. Але що робить мозок в ці довгі години?

Використовуючи підхід штучного інтелекту, здатний розшифровувати активність мозку під час сну, вчені з Женевського університету (UNIGE), Швейцарія, змогли отримати уявлення про те, про що ми думаємо, коли спимо.

читайте такожВчені знайшли раптовий спосіб захистити мозок від старіння

Як повідомляє Eurekalert, поєднуючи функціональну магнітно-резонансну томографію (фМРТ) та електроенцефалографію (ЕЕГ), Женевська команда надає безпрецедентні докази того, що робота з сортування тисяч одиниць інформації, оброблюваної протягом дня, відбувається під час глибокого сну.

Дійсно, в цей час мозок, який більше не отримує зовнішніх стимулів, може оцінити всі ці спогади, щоб зберегти тільки найкорисніші з них. Для цього він встановлює внутрішній діалог між своїми регіонами.

Більш того, зв'язок нагороди з певною інформацією спонукає мозок запам'ятовувати її в довгостроковій перспективі. Ці результати, які будуть виявлені в журналі Nature Communications, вперше відкривають вікно в людський розум уві сні.

За відсутності інструментів, здатних транслювати мозкову активність, зміст наших сплячих думок залишається недоступним. Однак ми знаємо, що сон відіграє важливу роль у консолідації пам'яті та управлінні емоціями: коли ми спимо, наш мозок реактивує сліди пам'яті, накопичені протягом дня, і допомагає нам регулювати свої емоції.

"Щоб з'ясувати, які області мозку активуються під час сну, і розшифрувати, як ці області дозволяють нам консолідувати нашу пам'ять, ми розробили декодер, здатний розшифровувати активність мозку під час глибокого сну і те, чому вона відповідає", - пояснює Вірджинії Стерпеніч, науковий співробітник лабораторії професора Софі Шварц на кафедрі фундаментальних нейронаук медичного факультету UNIGE і головний дослідник цього дослідження. "Зокрема, ми хотіли побачити, наскільки позитивні емоції відіграють роль у процесі".

Під час глибокого сну гіпокамп - структура скроневої частки, яка зберігає тимчасові сліди недавніх подій - відправляє назад в кору головного мозку інформацію, яку він зберігав протягом дня. Встановлюється діалог, який дозволяє консолідувати пам'ять, відтворюючи події дня, і, таким чином, зміцнює зв'язок між нейронами.

Поєднання МРТ, електроенцефалографії та штучного інтелекту

Для проведення експерименту рано ввечері вчені помістили добровольців в МРТ і змусили їх пограти в дві відеоігри-гру з розпізнаванням осіб, схожу на "Вгадай, хто?"і тривимірний лабіринт, з якого потрібно знайти вихід. Ці ігри були обрані тому, що вони активують дуже різні області мозку і тому їх легше розрізнити на МРТ-зображеннях.

Крім того, ігри були сфальсифіковані без відома добровольців так, що могла бути виграна тільки одна з двох ігор (половина добровольців виграла одну, а інша половина виграла другу), так що мозок асоціював виграну гру з виграшем.

Потім добровольці спали в МРТ протягом одного або двох годин-Тривалість циклу сну-і їх мозкова активність була знову записана. "Ми об'єднали ЕЕГ, який вимірює стан сну, і функціональну МРТ, яка знімає активність мозку кожні дві секунди, а потім використовує "нейронний декодер", щоб визначити, чи виникла активність мозку, що спостерігається під час ігрового періоду, спонтанно під час сну " Софі Шварц пояснює.

Навіть уві сні мозок любить нагороди

Порівнюючи МРТ фаз неспання і сну, вчені помітили, що під час глибокого сну патерни активації мозку були дуже схожі на ті, що були записані під час ігрової фази. "І дуже ясно, що мозок знову пережив виграну гру, а не програну гру, повторно активувавши області, використовувані під час неспання. Як тільки ви лягаєте спати, активність мозку змінюється. Поступово наші добровольці почали "думати" про обидві ігри. Знову, а потім майже виключно про гру, яку вони виграли, коли занурилися в глибокий сон", - говорить Віржіні Стерпеніч.

Двома днями пізніше добровольці провели тест на пам'ять: з одного боку, вони впізнали всі особи в грі, а з іншого - знайшли початкову точку лабіринту. Тут знову ж таки, чим більше областей мозку, пов'язаних з грою, активувалося під час сну, тим краще були показники пам'яті.

Таким чином, пам'ять, пов'язана з винагородою, вище, коли вона спонтанно реактивується під час сну. Цією роботою Женевська команда відкриває нову перспективу у вивченні сплячого мозку і неймовірної роботи, яку він виконує щоночі.

Наші стандарти: Редакційна політика сайту Главред