Ученые, изучающие загадочные механизмы работы мозга во время сна, сделали интересное открытие. Они выяснили, как меняется его химический состав в течение ночи. В центре этого эксперимента оказался гормон стресса норадреналин, уровень которого сильно колеблется во время сна, заставляя наш мозг постоянно просыпаться, даже не осознавая этого. Более того, оказалось, что этот процесс играет не последнюю роль в формировании наших воспоминаний
"Вы наверняка думаете, что сон - это некое постоянное состояние, в котором вы находитесь, и только потом просыпаетесь. Но во сне происходит гораздо больше процессов, чем кажется на первый взгляд", - рассказывает ассистент профессора Селия Кьерби из Университета Копенгагена. "Мы выяснили, что норадреналин заставляет нас просыпаться более 100 раз за ночь. И это происходит во время совершенно нормального сна".
Кьерби и ее коллеги сделали это открытие в экспериментах на мышах. В мозг грызунов были введены оптические волокна, соединенные со светодиодами и генетически созданными световыми рецепторами, что позволило отслеживать уровень норадреналина во время сна. Этот нейротрансмиттер связан со стрессом, адреналином и нашей способностью концентрировать внимание.
Предыдущие исследования предполагали, что норадреналин неактивен во время сна. Однако, отслеживая его уровень у спящих мышей, оказалось, что это далеко не так. А поскольку исследование было сосредоточено на одних и тех же биологических механизмах, общих для всех млекопитающих, ученые считают, что полученные результаты "с большой долей вероятности" применимы и к человеку.
В ходе исследования удалось установить, что концентрация норадреналина во время сна увеличивается и уменьшается волнообразно. Ученые наблюдали четкую взаимосвязь между уровнем норадреналина и уровнем бодрствования, который постоянно менялся в течение ночи. Низкий уровень соответствовал состоянию сна, а когда уровень достигал максимума, мозг ненадолго пробуждался.
"С неврологической точки зрения, вы действительно просыпаетесь, потому что активность вашего мозга в эти мимолетные мгновения такая же, как и во время бодрствования", - говорит второй автор исследования Ми Андерсен. "Но этот момент настолько краток, что спящий человек этого не замечает".
В рамках дальнейших экспериментов эксперты использовали имплантаты, позволяющие манипулировать амплитудой волн норадреналина. При этом они обнаружили, что мыши с наибольшим количеством глубоких норадреналиновых "долин" лучше всего справлялись с тестами на память. В этих тестах мышам давали обнюхать предметы, через какое-то время они засыпали, а после пробуждения возвращались обратно вспомнив знакомые запахи. ("Долинами" названы промежутки сна связанные с низким уровнем норадреналина)
"У мышей развилась суперпамять ", - говорит Кьерби. "У них было меньше проблем с запоминанием того, что они выучили накануне". Конечно, это говорит о том, что динамика норадреналина усиливает процессы сна, которые влияют на нашу память".
Согласно новым данным, некоторые антидепрессанты повышают уровень норадреналина, что, как отмечают ученые, может повлиять на нашу память. Таким образом, разработка альтернативных препаратов может стать более безопасным методом лечения депрессии. В более широком контексте результаты данного эксперимента позволили по-новому взглянуть на пользу сна для укрепления памяти.
"Нам удалось понять природу сна, благодаря которому мы просыпаемся отдохнувшими и способными вспомнить то, что запомнили накануне", - рассказывает Майкен Недергаард, руководитель проекта. " Мы обнаружили, что освежающий период сна управляется волнами норадреналина. Очень короткие моменты пробуждения вызываются его пиками, которые также очень важны для памяти. Можно сказать, что короткие пробуждения перезагружают мозг, для того чтобы он снова смог запоминать события, перед тем как вы снова погрузитесь в сон".
Результаты данного эксперимента были представлены в научном издании "Nature Neuroscience".
Источники: University of Copenhagen, Journal Nature Neuroscience.
(https://www.nature.com/articles/s41593-022-01102-9.epdf)
(https://healthsciences.ku.dk/newsfaculty-news/2022/07/stress-transmitter-wakes-you-up-more-than-100-times-a-night--and-it-is-perfectly-normal/)