Как спалось?

При этом процесс ослабления синаптических связей был селективным: он не затрагивал наиболее крупные и сильные синапсы (примерно 20 процентов из всех). По мнению исследователей, незатронутыми остаются синапсы, которые хранят наиболее важные и стабильные воспоминания. Чем реже используется какой-либо отросток нейрона, тем меньше у него шансов пережить синаптический прунинг, то есть обрезку от излишков.

Сон это не период восстановления всего мозга, а только период восстановления синапсов с пластическими свойствами – то есть тех, которые подвержены изменениям при обучении.

Кроме того, во время сна мозг ослабляет межнейронные контакты, чтобы нейроны сохранили способность к восприятию новой информации.

Во время бодрствования в мозге высокая концентрация нейромедиаторов активности (серотонин, норадреналин и т.д.). Возможно, состояние сна – единственная возможность для мозга отдохнуть от них, значительно снизив концентрацию.

Уборка в голове 2 (продукты метаболизма)

Мы знаем, что у нас в организме есть лимфатическая система, но оказывается в мозге есть своя система, которая функционирует сходим образом. Это глимфатическая система – система канальцев между нейронами.

Именно во сне происходит очистка глимфатической системы от продуктов распада, в том числе продуктов метаболизма. Они считаются одной из причин нейродегенеративных заболеваний (деменции).

Как происходит такая «уборка»?

В медленной фазе сна нейроны снижают свою активность, а, следовательно, им не нужно столько кислорода, как во время бодрствования. Поэтому приток крови снижается, а на ее смену приходит волна спинномозговой жидкости – ликвора. Спинномозговая жидкость устремляется внутрь, заполняя пространство, и вымывает продукты жизнедеятельности нервной системы, то есть выводятся накопленные за день продукты распада. Затем фаза медленного сна заканчивается, приходит фаза быстрого сна, нейроны вновь активируются и процесс повторяется.

Структурирование памяти

В фазе глубоко сна гиппокамп структурирует память, перенося полученную за день информацию из краткосрочного в долгосрочное хранение.

Мы знаем, что нейроны общаются друг с другом с помощью синапсов, пропуская электрохимический импульс от нейрона-передатчика к нейрону-приемнику.

Импульс между клетками передается с помощью нейромедиаторов. Нейрон-передатчик выбрасывает нейромедиатор в синаптическую щель, а нейрон-приемник ловит нейромедиаторные молекулы своими рецепторами и генерирует на своей мембране импульс, который бежит дальше. Если рецепторов много, нейроны будут хорошо «слышать» друг друга, если мало, путешествующий по нейронной цепи сигнал начнёт затухать.

Вся нервная деятельность, в том числе память, завязана на синапсы и нервные цепи. Чтобы хорошо что-то запомнить, нужно, чтобы сформировались прочные связи между нейронами. Но если нейроны будут без конца усиливать связи, то это приведёт к информационному беспорядку и истощению самих клеток. В результате обучения и запоминания не получится. Предполагается, что нейроны должны специально ослаблять связи, чтобы поддерживать равновесие между необходимостью помнить старое и усваивать новое.

Известно, что во время бодрствования синапсы всё время усиливаются. Значит, их ослабление, спасающее нервную систему от перегрузки, происходит во сне. Выяснили, что есть специальный белок – Homer1a, который ослабляет синаптические связи во время сна, в зависимости от количества норадреналина в синапсисах. Норадреналин поддерживает организм в бодрствующем состоянии.

Действительно ли ослабление синапсов так нужно для эффективной работы мозга?

Чтобы это проверить провели эксперимент. Мышей сажали в клетку, где по полу время от времени проходил слабый электрический разряд. Естественно, мыши, снова оказавшись в этой клетке, замирали, то есть демонстрировали кратковременный эпизод выученной беспомощности. Затем мыши отправлялись спать, а после сна их снова сажали либо в электрическую клетку, либо в какую-то другую.

Поспавшие мыши, попав в то место, где их били током, 25% времени проводили в ступоре. Они помнили клетку и связанные с ней неприятные ощущения. В другой клетке мыши тоже время от времени пугались, но неизмеримо реже, так что на стрессовую реакцию приходилось 9% времени пребывания там.

Ожидали, что мыши, которым мешали спать, то есть подавляли возможность ослабить синопсисы, будут вообще мало что помнить. Но в реальности мыши помнили про опасность, впадали в стресс и в электрической клетке, и в безопасной, причем гораздо чаще. Так как все синопсисы сохранили первоначальную силу, животным стало трудно отличить одну клетку от другой. Слишком сильные воспоминания искажали восприятие. То есть, ослабление синапсов необходимо, чтобы не путаться в завалах информации.

В итоге выяснили, что синапсы во время сна уменьшаются по площади примерно на 18%. При этом, самые большие синапсы не уменьшаются – вероятно, они формировали нервные цепочки, отвечающие за самую важную информацию, которую ни в коем случае нельзя потерять.