17 февраля 2009
По материалам: Membrana, Известия

Хотя ученые уже многое знают о распределении активности между разными участками мозга во сне, оставалось неясным - почему именно во сне и происходит укрепление (и/или перераспределение) связей между нейронами, составляющее механизм памяти. Маркос Фрэнк из школы медицины Университета Пенсильвании и его коллеги впервые, как они утверждают, увидели на клеточном уровне изменение в численности новых соединений нейронов во время сна. Причём эти важные процессы не просто шли во сне, но шли только во сне. "Мы считаем, что эти биохимические изменения просто не происходят в нейронах животных, которые бодрствуют", - заявил Маркос.

Нейробиологи поставили серию опытов с молодыми животными, которые показывали активное формирование новых синаптических связей в коре в ответ на зрительную стимуляцию. При этом если в течение критического периода развития зверькам закрывали повязкой один глаз, далее нейроны в зрительной коре почти переставали реагировать на сигналы с этого глаза, но перенастраивались на восприятие сигналов с глаза, который ранее оставался открытым. Эта пластичность мозга, считает Фрэнк, ответственна не только за долговременную память, но и за многие неврологические процессы. И вот что интересно: в первых опытах часть животных изучали сразу после визуального стимула, а часть - после того как они провели некоторое время во сне. Реорганизация зрительной коры наблюдалась только у тех животных, которым дали поспать.

Теперь Маркос со товарищи выяснили, почему это так. Ответом явилась молекула-рецептор N-метил-D-аспартат (NMDAR). Она "следит" за изменениями в межклеточной коммуникации во время бодрствования и включает цепь новых биохимических сигналов во сне. Начинается всё с реорганизации мозга ещё днём (в ответ на те или иные раздражители). NMDAR "настроена" так, чтобы открывать свой ионный канал при возбуждении нейрона. Позже глютамат (нейромедиатор, участвующий в регуляции сна) связывается с таким рецептором, позволяя тем самым кальцию проникнуть в клетку. Кальций же, как одна из важных сигнальных молекул, включает и выключает в клетке синтез ряда ферментов, в результате чего укрепляются нейронные связи. "К нашему удивлению, мы обнаружили, что эти ферменты никогда не включаются до тех пор, пока животное не получит возможность спать", - объясняет Фрэнк важность открытия. И добавляет, что принудительное ингибирование этих ферментов в спящем мозге приводило к блокировке нормальной реорганизации зрительной коры у подопытных животных.