Нейробиологи из Университета Джонса Хопкинса (США) подтвердили, что во время сна мозг «переосмыслевает» информацию, полученную в течение дня. По мнению ученых, расстройства сна и прием седативных средств ухудшают процессы запоминания и обучения. Исследование опубликовано в журнале Science.

Согласно принятой сейчас гипотезе, запоминаемая информация «содержится» в синапсах – местах, в которых нервный импульс передается от одного нейрона к другому или от нервной клетки к рабочему органу. Важными участниками межклеточной коммуникации являются нейромедиаторы – химические вещества, участвующие в передаче импульса. При изучении нового материала происходят определенные изменения на синаптическом уровне, связи между нейронами изменяются. Чем чаще происходит повторение выученной информации, тем крепче становятся связи.

Предыдущие исследования показали, что во время бодрствования синаптическая проводимость мозга постоянно увеличивается, что в конце концов ведет к ухудшению работы мозга. По мнению исследователей, во время сна происходит ослабление синаптической проводимости для нормализации работы мозга.

В своем исследовании ученые сосредоточились на областях мозга мышей, ответственных за обучение и память – гиппокампе и коре головного мозга. Ученые сравнивали белки-рецепторы постсинаптических мембран бодрствующих и спящих мышей. Оказалось, что у мышей во время сна количество этих рецепторов снижалось на 20%. По словам нейробиологов, это первое свидетельство ослабления синаптической проводимости, продемонстрированное на живых организмах. Ученые считают, что синапсы изменяются каждые 12 часов.

Чтобы выяснить, какие химические соединения ответственны за эти изменения, ученые заострили внимание на белке Homer1a, который раньше подозревали в участии в цикле сна и бодрствования. Нейробиологи обнаружили гораздо более высокие уровни белка Homer1a в синапсах спящих мышей, чем бодрствующих. При этом у мышей со специально «выключенной» активностью Homer1a понижение синаптической проводимости во время сна не отмечалось. Дальнейшие анализы показали, что выработку Homer1a регулирует гормон норадреналин: чем гормона больше, тем белка меньше.

Потребность во сне контролирует аденозин (продукт распада АТФ), который является своего рода тормозом нервной системы, – он накапливается в синапсах, вызывая сонливость. «Бодрящий» эффект кофе вызван тем, что кофеин по своей структуре очень похож на аденозин и связывается с аденозиновыми рецепторами вместо него. В своем эксперименте ученые давали мышам вещества, блокирующие выработку аденозина. Это приводило к тому, что уровень белка Homer1a не увеличивается в синапсах – синаптическая проводимость не уменьшалась, и, следовательно, новая информация не «укладывалась» в мозге.

Нейробиологи считают, что белок Homer1a «оценивает» уровни норадреналина и аденозина, чтобы определить тот самый момент для «переосмысления» новой информации. По мнению ученых, снотворное, как и недостаток сна, может предотвращать ослабление синаптической проводимости и, тем самым, препятствовать процессам обучения и запоминания. Однако, по словам исследователей, это предположение еще предстоит подтвердить.