Как мозг слышит во сне
Спящий мозг воспринимает внешние сигналы по-разному на разных стадиях сна.

Сон блокирует все внешние сигналы – они не могут пройти дальше особой области мозга, называемой таламусом, через который идёт информация почти от всех органов чувств (кроме обонятельной).

Фото © Андрей Попов / Фотобанк Лори.Фото © Андрей Попов / Фотобанк Лори.
В то же время с 60-х годов прошлого века известно, что некоторые сигналы всё же проходят сквозь «сонный блок», например, человек может услышать своё имя. Что именно при этом происходит в мозге, точно пока неясно, однако нейробиологам удалось выяснить ряд любопытных деталей.

Так, два года назад исследователи из парижской Высшей нормальной школы выяснили, что во время дневного сна человек слышит слова, которые кто-то произносит рядом с ним, и, если его попросить нажимать на кнопку на каких-то словах – например, на названиях животных – он будет нажимать её, не просыпаясь. Причём по электроэнцефалограмме можно было заметить, что моторная кора, которая отвечает за движения, готовится к тому, что условленное слово «поступит» в мозг.

В новой статье, опубликованной в The Journal of Neuroscience, Томас Андриллон (Thomas Andrillon) и его коллеги описывают еще один эксперимент, который ставили уже ночью. Как известно, сон делится на две поочерёдно сменяющие друг друга фазы, медленную (которая сама ещё делится на несколько стадий) и быструю (или REM-сон). Пока добровольцы спали, у них оценивали активность мозга во время быстрого сна, неглубокого медленного сна и глубокого медленного сна.

Картина оказалась достаточно сложной. Если во время медленной неглубокой стадии моторная кора готовилась шевельнуть пальцем в ответ на нужное слово, то с наступлением глубокой стадии всякая подобная активность в мозге прекращалась. Когда же приходил черёд быстрого сна, то моторная кора снова была готова совершить движение, но только в том случае, если требуемое слово возникало не в первый раз, то есть если спящий мозг уже имел возможность подумать над ним.

Очевидно, во время неглубокой стадии медленного сна информация не просто как-то просачивается сквозь сонный барьер, но и подвергается какому-то анализу. При «углублении» сна активность нейронов уже сильно синхронизируется, они все засыпают и ничего анализировать не могут. При быстром же сне обработка внешней информации возможна, но тут возникает собственная бурная активность мозга, которая не даёт спящему с первой попытки услышать и понять, что он услышал.

То, что спящий мозг воспринимает внешнюю информацию во время неглубокой стадии медленного сна, нейробиологи подозревали уже давно, но особенности REM-фазы и глубокого медленного сна до сих пор в таком виде никто не наблюдал.

Говоря о том, что спящий мозг воспринимает, что происходит «снаружи», нельзя не вспомнить совсем недавнюю статью про «однополушарный сон» у людей: как оказалось, на новом месте мы спим плохо оттого, что одно наше полушарие остаётся в бодрствующем состоянии и слышит, что происходит вокруг.

Предположительно, это старое эволюционное наследие, доставшееся нам с тех времён, когда человека, уснувшего на новом месте, подстерегали разные неведомые опасности.

По материалам The Scientist.
Автор: Кирилл Стасевич

Источник: nkj.ru

Подробнее см.: http://www.nkj.ru/news/29003/ (Наука и жизнь, Как мозг слышит во сне)

Как сон превращает кратковременную память в долговременную
Перевод информации из кратковременного хранилища в долговременное происходит при диалоге между разными центрами памяти.

Мы знаем, что всякая новая информация попадает сначала в кратковременную память, а потом в долговременную. Впрочем, иногда превращения кратковременных «файлов» в долговременные не происходит, и мы благополучно забываем то, что изо всех сил старались запомнить.

Срез через мышиный гиппокамп со модифицированными нейронами, светящимися флуоресцентным зелёным белком. (Фото ZEISS Microscopy / https://www.flickr.com/photos/zeissmicro/15600521099.)Срез через мышиный гиппокамп со модифицированными нейронами, светящимися флуоресцентным зелёным белком. (Фото ZEISS Microscopy / https://www.flickr.com/photos/zeissmicro/15600521099.)
‹
›
Нейробиологов (да и не только их) крайне интересует вопрос, от чего этот процесс зависит и какие физиологические, клеточные, молекулярные изменения его сопровождают. Считается, что консолидация памяти – так называют переход от кратковременной её разновидности к долговременной – особенно эффективно идёт во сне. Тому есть целый ряд экспериментальных доказательств, однако, повторим, механизм консолидации остаётся во многом непонятным.

Очевидно, тут много зависит от специфического информационного диалога, который происходит между некоторыми зонами мозга именно во сне. Так, несколько лет назад нейрофизиологи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе показали, что при «сонной» перезаписи информации в мозге ведущую роль играет обмен репликами между неокортексом (то есть новой корой мозга), энторинальной корой и гиппокампом.

Последние исследования лаборатории Максима Баженова в Калифорнийском университете в Риверсайде помогают понять, как именно при «разговоре» разных областей мозга происходит закрепление долговременной памяти. В статье в Journal of Neuroscience авторы говорят о медленных ритмических колебаниях с большой амплитудой, спонтанно возникающих в том или ином участке коры мозга во время сна.

Эти колебания влияют на синапсы – межнейронные соединения, а от синапсов, как известно, зависит почти всё, в том числе и обучение с памятью: если синапс слабеет, то цепочка нейронов рвётся, импульс по ней пробежать уже не может, и какая-то частичка информации оказывается забытой. В свою очередь, изменения в синапсах влияют на рисунок и периодичность самих медленных колебаний: там, где синапсы усилились, будут снова и снова пробегать специфическая последовательность импульсов. Кора мозга как бы всё время повторяет некую информацию, чтобы её не забыть.

Но активность коры, в свою очередь, зависит от особых сигналов из гиппокампа, которые называются остроконечными пульсирующими волнами, или остроконечной рябью, или, в английской терминологии, sharp wave–ripple complexes. Они возникают в стадии медленного сна; также известно, что «рябь», приходящая из гиппокампа, важна для консолидации памяти.

Что именно остроконечные волны делают? По модели Максима Баженова и его коллег они определяют время и место медленных волн коры. То есть от сигнала из гиппокампа зависит, где возникнут корковые колебания и как именно они будут выглядеть. Активность коры, как мы только что сказали, усиливает синапсы, и в дальнейшем сигнал по нервным цепочкам уже сможет проходить спокойно сам, без напоминаний из гиппокампа. Можно сказать, что собственно консолидацию памяти кора выполняет сама, гиппокамп же напоминает, где это нужно сделать, какой эпизод памяти следует записать понадёжнее.

В другой статье, опубликованной в Nature Neuroscience нейробиологами из Университетского колледжа Лондона, речь идёт о конкретных клетках, отвечающих за навигацию, а именно – о нейронах места, располагающихся в гиппокампе, и нейронах решётки, находящихся в энторинальной коре. И те, и другие помогают ориентироваться на местности, за их открытие два года назад присудили Нобелевскую премию по медицине и физиологии. Вдаваться в особенности функционирования нейронов места и нейронов решётки мы сейчас не будем (желающие могут прочесть о них в нашем материале), скажем лишь, что и те, и другие теснейшим образом связаны с памятью (а как иначе – ведь для ориентации на местности нужно держать в уме карту этой самой местности).

Исследователям, экспериментировавшим с крысами, удалось поймать передачу данных от одной части мозга другой – после того, как нейроны гиппокампа вспоминали, что делала и где была крыса полтора часа назад, им с небольшой 10-миллисекунной задержкой отвечали нейроны энторинальной коры.

Известно, что при запоминании нейроны воспроизводят импульсы, которыми они реагировали на новую информацию. Гиппокамп называют одним из главных центров памяти, но он не способен запомнить всё на свете, и потому ему нужно постоянно сбрасывать накопленные сведения в другие «хранилища». Активность клеток гиппокампа и клеток энторинальной коры выглядела так, как будто одни переслали другим какой-то файл, и, по словам авторов работы, это первый случай, когда удаётся наблюдать такую скоординированную работу двух областей мозга, отвечающих за память. (Подчеркнём, что тут речь идёт не о регулярной волновой активности большого мозгового центра в целом, а о специфических импульсах групп клеток.)

Понятно, что исследователи пока расшифровывают отдельные этапы информационно-клеточных процессов, сопровождающих консолидацию памяти, однако с каждой такой работой общая картина делается всё яснее, и, возможно, в более-менее недалёком будущем мы действительно сможем сказать, что наконец-то знаем, как работает наша память.
Автор: Кирилл Стасевич

Источник: nkj.ru

Подробнее см.: http://www.nkj.ru/news/28642/ (Наука и жизнь, Как сон превращает кратковременную память в долговременную)

Интересная жизнь улучшает иммунитет
У мышей, которым есть где бродить и что исследовать, иммунные клетки лучше готовы к встрече с инфекцией.

Известно, что порой окружающая среда и образ жизни влияют на иммунную систему сильнее, чем гены. Например, в прошлогодней статье в Cell, авторы которой сравнивали состояние иммунной системы у однояйцевых и двуяйцевых близнецов, говорилось, что ненаследственные факторы перекрывают наследственные в 3/4 случаев; то есть прививки, сделанные в прошлом, микробы и токсины, с которыми приходилось когда-то бороться, рацион питания, и даже то, насколько человек следил за зубами – всё это определяет состояние иммунной системы в гораздо большей степени, чем доставшиеся от родителей генетические инструкции. Но ведь внегенетические факторы не исчерпываются токсинами, бактериями, рационом питания и больными зубами.

Человеческий Т-лимфоцит.

(Фото NASA's Marshall Space Flight Center / wwwflickr.com/photos/nasamarshall/21655853840.)
‹
›
В статье в Frontiers in Immunology исследователи из Лондонского университета королевы Марии пишут, что активность Т-лимфоцитов во многом зависит от того, насколько разнообразная среда вокруг индивидуума. Т-лимфоциты – одни из самых известных иммунных клеток; именно они узнают чужеродные молекулы, они убивают инфицированные и раковые клетки, и они же, кстати, регулируют силу иммунного ответа (всем этим занимаются разные их разновидности, но в такие подробности мы сейчас погружаться не будем).

Что значит «разнообразная среда»? Эксперименты ставили на мышах, которые жили, естественно, в специальных клетках. Обычно у мышей не было ничего, кроме опилок на полу «квартиры» и ещё какого-нибудь материала для гнезда. Но некоторым животным мало того, что предоставляли клетку побольше, так ещё и наваливали туда всякого бесполезного хлама в виде крупных древесных стружек, разноцветных коробок, каких-то тканевых трубок; кроме того, мышам давали и полезные предметы, вроде беличьего колеса, с которым можно было играть. То есть ландшафт вокруг животных делался исключительно разнообразным.

И вот спустя две недели такой интересной жизни иммунитет животных менялся: когда выделенные из них Т-клетки стимулировали веществами, которые якобы указывали на вторжение инфекционных агентов, то Т-лимфоциты в ответ синтезировали больше интерлейкина-20 и интерлейкина-17 – сигнальных белков, от которых зависит иммунный ответ на инфекцию. Кроме того, у Т-клеток мышей, которые жили в разнообразном ландшафте, повышалась активность 56 генов, связанных опять же с противоинфекционными процессами и с регуляцией аутоиммунных процессов. То есть жизнь в разнообразном окружении явно шла иммунитету на пользу.

Стоит, однако, ещё раз напомнить, что выводы об улучшении иммунной системы основываются на опытах с клетками и с веществами, имитирующими инфекцию, а не с реальными бактериями и вирусами. Впрочем, надо думать, что авторы работы в скором времени попробуют сделать то же самое, но уже с какой-нибудь настоящей болезнью.

Что за механизм тут работает, ещё предстоит выяснить; скорее всего, тут дело не только в том, что животные активно двигались, изучая разнообразные предметы в своей клетке, но и в том, что они получали массу новых сенсорных впечатлений. Можно предположить, что в скучной обстановке возникает психологический стресс, а стресс, как известно, плохо влияет на иммунную систему; игрушки же разгоняли скуку, ликвидировали стресс и тем самым стимулировали иммунитет.

С другой стороны, интересная жизнь ведь неизбежно связана с опасностью, и иммунная система в таком случае должна работать так, чтобы, если что-то неприятное произойдёт, индивидуум быстро бы оправился от случившегося. Однако верны ли подобные рассуждения или нет, мы узнаем только после дальнейших исследований.
Автор: Кирилл Стасевич

Подробнее см.: http://www.nkj.ru/news/29690/ (Наука и жизнь, Интересная жизнь улучшает иммунитет)

Повелитель интеллекта. Неочевидное-вероятное

TV Center

Опубликовано: 6 февр. 2014 г.
Что является критерием ума -- образование, эрудиция, хорошая память? Может ли человек быть умным и глупым одновременно? В чем разница между умом и мудростью? Как влияет степень развития интеллекта на способность человека изменять свою жизнь к лучшему?

Кого мы называем "умниками" и "умницами"? Как правило, людей образованных, начитанных, с широким кругозором, чей уровень интеллекта по IQ-тесту очень высок. Для доктора биологических наук, профессора Татьяны Черниговской все эти показатели отнюдь не главные. Исследования, которые проводит она в области нейронауки, психолингвистики и теории сознания, доказывают, что ум, интеллект, мудрость -- совершенно разные, зачастую не связанные друг с другом понятия. И никакие тесты, даже самые современные, не способны дать объективную оценку потенциальных возможностей человеческого мозга.

В этом познавательном фильме пойдет речь о языке сознания, о том, как с помощью науки достичь взаимопонимания между представителями разных народностей в рамках "государства одной семьи". Как влияют накопленные нами знания на нашу судьбу? Что такое система зеркальных нейронов? Кто кем командует -- мы мозгом или он нами? Можно ли создать искусственный мозг? Чем опасны компьютерные игры? Посмотрев этот фильм, зритель получит много достоверной, полезной и интересной информации, которая поможет кардинально изменить свою жизнь к лучшему.
___________________________________
Смотрите любимые фильмы и передачи:
http://www.youtube.com/tvcenter
https://twitter.com/tvcrussia
http://www.facebook.com/tvcenter
http://vk.com/tv_centr