Сон издавна остается одной из самых загадочных и одновременно критически важных составляющих жизни всех живых организмов. Несмотря на вековые исследования, функции сна в полной мере не раскрыты, однако последние научные данные открывают новые горизонты в понимании того, как сон влияет на процесс запоминания и обработки информации. Универсальный цикл сна, включающий чередование фаз с низкой и высокой активностью мозга, является одной из ключевых структур, обеспечивающих качество памяти и умение разграничивать воспоминания. Профессор Сара Этон и коллеги из Университета Мичигана на основе экспериментов с мышами и компьютерного моделирования предложили новые гипотезы о том, как именно эти фазы работают совместно для укрепления памяти и избегания их смешивания. В основе их открытия лежит закономерность, что у большинства животных, включая человека, сон состоит из повторяющихся циклов, состоящих из стадии медленного сна (non-REM) и быстрого сна с быстрыми движениями глаз (REM).
Медленная стадия сна характеризуется относительно низкой активностью мозга и способствует усилению отдельных воспоминаний, словно стимулируя их рост и укрепление. Затем приходит очередь быстрых движений глаз — REM-сна, во время которого мозг подвержен высокой активности, связанной с яркими сновидениями. Именно в эту фазу происходит процесс «подрезания» излишков и взаимосвязей между воспоминаниями, что помогает сохранять их отдельность и чёткость, предотвращая смешивание и путаницу. Модель сна тамплируется на примере «кустов», где non-REM фаза способствует их росту, а REM фаза формирует деревья, придавая форму и разделяя отдельные ветви. Если же порядок фаз нарушается — например, REM наступает первым, происходит слишком раннее и безудержное удаление информации, что приводит к потере памяти.
Это объясняет, почему односторонние поражения или нарушения цикла сна имеют столь пагубные последствия для когнитивных функций. В исследованиях участвовали лабораторные мыши, которые проходили через эксперименты с новыми стимулами и контролем на фоне различных фаз сна. Анализ активности в гиппокампе — ключевой области мозга, отвечающей за память — выявил различия в паттернах активации нейронов во время non-REM и REM сна. Однако измерить активность индивидуальных нейронов, отвечающих за определённые воспоминания, пока сложно, поэтому учёные использовали сложные компьютерные модели, учитывающие влияние нейромедиатора ацетилхолина на работу нейронных сетей. Эта молекула играет роль в переключении между фазами сна и модулирует возбуждающие и тормозные нейроны, обеспечивая динамическое равновесие и необходимую смену состояний мозга.
В модели стимулы обучающего события отражались в изменениях активности групп нейронов, которая подвержена влиянию ацетилхолина и переключениям между фазами сна. Это позволило приблизиться к пониманию, как именно в мозге формируются, укрепляются и разграничиваются воспоминания. Для человека это означает, что после насыщенного событиями дня — конференций, встреч, учебных занятий — сон даёт шанс мозгу не только закрепить полученную информацию, но и правильно распределить её, не «сливая» контексты и детали воедино. Во время non-REM сна усиливаются воспоминания о самом факте встречи, а REM обычно «записывает» в мозг детали: кто что сказал и в какой ситуации. Потеря столь продуманного порядка может приводить к эффекту когнитивного смешения, снижение качества запоминания и даже к развитию определённых нарушений.
Интересно, что такой универсальный цикл сна встречается у очень широкого спектра видов, что подтверждает его эволюционную значимость. От млекопитающих до птиц, рептилий и даже некоторых насекомых, повторяющиеся стадии медленного и быстрого сна — явление поразительное по своей сохранности во времени. Новые данные стимулируют пересмотр взглядов на сон и память, делая акцент на качестве и структуре цикла, а не только на длительности сна. Несколько прорывов в области нейрофизиологии дают толчок к созданию новых стратегий, направленных на улучшение когнитивного здоровья и борьбы с расстройствами памяти через оптимизацию сна. Уже сейчас специалисты рассматривают применения полученных знаний для разработки медицинских и психологических методик.
Например, целенаправленное воздействие на цикл сна с использованием фармакологических средств или технологичных устройств способно повысить эффективность обучения, помочь при терапии постстрессовых состояний и нейродегенеративных заболеваний. На практике это может означать адаптацию повседневных привычек для достижения благоприятного баланса non-REM и REM фаз. Поддержка крепкого и структурированного цикла сна — не только гарантия хорошего самочувствия на следующий день, но и путь к долговременному сохранению ясности и живости воспоминаний. Помимо укрепления памяти, универсальный цикл сна способствует переработке эмоций, стабилизации психики и подготовке мозга к новым задачам. Этот комплекс эффектов демонстрирует, что сон — это не просто отдых, а высокоорганизованный биологический процесс, во многом определяющий качество жизни и интеллектуальный потенциал.
