С помощью электродов в человеческом мозге впервые удалось увидеть, как мозг ночью повторяет пройденное за день.

Во сне мозг не бездельничает, а очень активно работает с памятью: перебирая информацию, которая пришла к нему во время бодрствования, он отсеивает несущественное, а то, что нужно, перезаписывает так, чтобы память сохранилась надолго. О сонной консолидации памяти (то есть о превращении её из кратковременной в долговременную) свидетельствуют множество исследований, и мы много раз об этом писали. Но для того, чтобы манипулировать информацией, её нужно заново повторять, проигрывать, воспроизводить. То есть в мозге ночью должны работать те же нейронные цепи, которые работали, когда он днём что-то делал. И рисунок активности в этих цепях — то есть характер импульсов, последовательность включения и выключения нейронов и т. д. — тоже должна быть такой же, как и во время реальной дневной задачи.

(Фото: Matheus Farias / Unsplash.com) 

На животных подобные эксперименты ставили неоднократно, но вот с человеческим мозгом тут возникали определённые трудности. Если использовать электроэнцефалографию (ЭЭГ) или магнитно-резонансную томографию (МРТ), то получают слишком общую картину мозговой активности. Для каких-то целей ЭЭГ и МРТ вполне годятся, но если нужно увидеть работу мозга над конкретной задачей и на уровне небольших зон коры, на уровне комплексов нейронных цепей, то тут нужно считывать сигналы непосредственно из мозга. Иными словами, нужно проделать хирургическую операцию и погрузить в мозг электроды, которые будут передавать сигналы от нейронных цепей на компьютер. Кроме того, нужны ещё специальные алгоритмы, которые сумеют различить в многообразной активности нейронов именно ту последовательность сигналов, которая имеет отношение к определённому действию.

Всё это получилось проделать у сотрудников Центральной больницы Массачусетса и Гарвардского университета. Эксперимент ставили с мужчиной тридцати шести лет с парализованными руками и ногами, участвовавшим в разработке нейрокомпьютерного интерфейса. Сейчас самые разные лаборатории работают над подобными устройствами, которые позволяли бы парализованному человеку управлять протезами силой мысли: устройство-интерфейс считывает из мозга двигательные сигналы и преобразовывает их в команды для электронной руки или ноги. В мозге у участника эксперимента сидит имплантат с множеством тончайших электродов, и когда человека просят, к примеру, передвинуть курсор по экрану монитора, он представляет, что двигает рукой, а алгоритмы преобразуют сигналы из двигательной коры в команды для этого самого курсора.

Уже можно понять, что проделали исследователи, которые воспользовались случаем и решили изучить спящий человеческий мозг: они записали сигнал от двигательной коры, пока человек действительно учился двигать курсором по экрану, а потом записали сигналы из той же двигательной коры, когда он спал. В The Journal of Neuroscience говорится, что спящий мозг повторял дневную двигательную активность, неоднократно и в некоторых случаях чрезвычайно точно. Это первый раз, когда в человеческом мозге удаётся напрямую увидеть, как он манипулирует дневной информацией во сне. Любопытно, что повторение пройденного происходило преимущественно во время фазы медленного, а не быстрого сна. Считается, что сны снятся именно в фазе быстрого сна, и поэтому само собой кажется, что и с запомнившейся информацией мозг работает тоже в быстром сне. Однако, по-видимому, медленный сон для обучения и памяти более важен. Ну и в целом это ещё раз подтверждает, что для того, чтобы хорошо учится, нужно хорошо спать.