Ви виходите з магазину, підходите до парковки — і раптом розумієте, що не пам’ятаєте, де залишили автомобіль. Начебто минуло лише кілька хвилин, але потрібний спогад ніби розчинився. З віком такі моменти трапляються частіше. І нове дослідження вчених з Каліфорнійського університету в Берклі показує, що відповідь може ховатися там, де ми найменше її шукаємо, — у мозковій активності під час глибокого сну.
Дослідники виявили зв’язок між накопиченням білка тау в мозку та дивними змінами повільних мозкових хвиль, які допомагають закріплювати нові спогади. Коли ці хвилі стають коротшими й перестають узгоджено поширюватися мозком, люди наступного ранку гірше пригадують те, що вивчили напередодні. І це особливо цікаво тому, що учасники дослідження не мали хвороби Альцгеймера.
Що відбувається з пам’яттю, коли ми спимо?
Щоб зрозуміти механізм, варто згадати, що сон — це далеко не пасивний стан. Під час глибокого, не-REM-сну великі групи нейронів синхронно «вимикаються» і знову активуються. Так виникають повільні хвилі, які починаються переважно у фронтальній корі мозку та поширюються на інші його ділянки.
Вчені вважають, що така узгоджена активність допомагає мозку обробляти інформацію, отриману протягом дня, і переводити її у більш стабільну форму. Цей процес називається консолідацією пам’яті. Простіше кажучи, мозок під час сну вирішує, що з отриманої за день інформації варто зберегти.
Але з віком хвилі починають поводитися інакше
У новому дослідженні вчені порівняли молодих людей віком близько 20 років зі старшими учасниками у віці від середини 60-х до 70-х років. Перед сном усі вони вчилися запам’ятовувати пари слів. Вранці дослідники перевіряли, скільки інформації залишилося в пам’яті.
Паралельно під час сну мозок учасників записували за допомогою ЕЕГ. Різниця виявилася досить цікавою. У молодих людей повільні хвилі могли поширюватися на значну ділянку мозку, формуючи своєрідні узгоджені «каскади». У старших учасників вони були коротшими та частіше виникали окремо від інших.
Дослідники назвали такі сигнали «самотніми хвилями». І що більше таких самотніх хвиль спостерігали у людини, то менше інформації вона пам’ятала наступного ранку.
Тут у гру входить тау-білок
Саме на цьому етапі дослідження стає ще цікавішим. У мозку багатьох людей із віком накопичується тау — білок, який є одним із ключових маркерів патологічних процесів, пов’язаних із хворобою Альцгеймера.
Дослідники використали ПЕТ-сканування, щоб оцінити накопичення тау в мозку учасників. Виявилося, що більша кількість тау у фронтальній корі була пов’язана з порушенням поширення повільних хвиль.
Тобто там, де мають стартувати потужні хвилі, здатні координувати роботу великих ділянок мозку, тау накопичувався сильніше — і ці хвилі ставали менш організованими. У результаті страждала й здатність закріплювати нову інформацію під час сну.
Найважливіше: це ще не Альцгеймер
Є принциповий нюанс, який легко загубити за гучним заголовком. Старші учасники цього дослідження не мали хвороби Альцгеймера. Їхнє зниження пам’яті відповідало нормальним віковим змінам. Тому наявність тау в мозку сама по собі не означає, що людина має деменцію або обов’язково її матиме.
Дослідники говорять про поступовий спектр змін: кількість патологічного тау може відрізнятися між людьми одного віку, і ці відмінності можуть бути пов’язані з різною якістю пам’яті. Іншими словами, справа може бути не лише в тому, скільки людині років, а й у тому, що відбувається всередині її мозку.
Вчені перевірили свою ідею ще одним способом
Щоб переконатися, що результат не є випадковістю, команда використала дані іншої групи людей. Цього разу тау оцінювали не за допомогою дорогого ПЕТ-сканування мозку, а за співвідношенням тау та амілоїду у спинномозковій рідині.
Результат виявився схожим: у людей із більшою кількістю «самотніх» повільних хвиль спостерігалося вище співвідношення тау до амілоїду. Це важливо, оскільки використовувалися інша група учасників та інший метод вимірювання.
А коли частина початкових учасників повернулася через кілька років, дослідники побачили ще одну закономірність: у тих, у кого рівень тау у фронтальній корі зріс, одночасно погіршилася координація повільних хвиль і здатність утримувати нову інформацію після сну.
Що це означає для звичайної людини?
Поки що рано говорити про новий тест на Альцгеймера або про спосіб «вилікувати пам’ять сном». Дослідження показує зв’язок, але не доводить, що саме накопичення тау запускає порушення мозкових хвиль або що ці хвилі першими виходять із ладу. Можливо, тау впливає на сон. Можливо, погіршення сну сприяє накопиченню патологічних білків. А можливо, обидва процеси впливають один на одного. Саме це тепер є одним із головних питань для дослідників.
Сон може виявитися важливішим для пам’яті, ніж ми думали
Результати роботи з Nature Neuroscience додають ще один шматок до складної головоломки старіння мозку. Під час глибокого сну мозок не просто «відпочиває». Він створює складні хвилі активності, які допомагають закріплювати пережитий за день досвід. І якщо ці хвилі поступово втрачають здатність поширюватися великими ділянками мозку, пам’ять може почати слабшати разом із ними.
Можливо, одного дня саме сон стане одним із ключів до раннього виявлення змін мозку або навіть способом впливати на них. А поки що вченим залишається розгадати головну загадку: тау руйнує нормальні хвилі сну — чи «самотні хвилі» з’являються першими, дозволяючи тау накопичуватися?
