Визуальные данные показывают, что мозг сбрасывается во время сна.

Визуальные данные показывают, что мозг «сбрасывается» во время сна.

Ученые Школы медицины и общественного здравоохранения Висконсинского университета провели 4-летнее исследование, которое продемонстрировало функционирование «гипотезы синаптического гомеостаза» (SHY).

Результаты исследования были опубликованы в журнале Science.

SHY — это теория, предложенная доктором Кьярой Чирелли и доктором Джулио Тони, оба из Центра сна и сознания Висконсина. Cirelli и Toni предполагают, что сон — это цена, которую мы должны заплатить за гибкие мозги, способные многократно узнавать новые вещи.

Постоянная стимуляция синапса в часы бодрствования приводит к тому, что он становится все сильнее и сильнее, и считается, что это расширение играет ключевую роль в памяти и обучении. Чтобы не допустить насыщения синапса и стирания нервной сигнализации и памяти, SHY указывает, что этот рост должен быть уравновешен.

Спящий режим считается идеальным противовесом и идеальным временем для процесса ренормализации. Во время сна люди менее осведомлены о «здесь и сейчас» и могут блокировать внешний мир, который может сбалансировать и восстановить синапс.

По мере того, как синапсы становятся сильнее и эффективнее, они становятся больше. Напротив, по мере ослабления синапсы уменьшаются в размерах.

Сирелли и Тони пытались проверить свою теорию, анализируя, изменяется ли размер синапсов между часами сна и бодрствования.

Сон привел к почти 20-процентному уменьшению размера синапсов.

Для анализа потребовалось 4 года исследований и много специалистов. Команда использовала технологию с высоким пространственным разрешением (называемую серийной сканирующей 3-D электронной микроскопией) для фотографирования, реконструкции и исследования двух участков коры головного мозга мыши. Технология позволила реконструировать 6920 синапсов и произвести измерения их размеров.

Команда не знала, была ли обследуемая мышь хорошо отдохнувшей или проснувшейся, чтобы гарантировать, что результаты не повлияют на результат.

Результаты исследования показывают, что размер синапсов коррелирует с количеством сна, которое мышь имела до съемки изображения. Было установлено, что несколько часов сна уменьшили размер синапсов на 18% в обеих частях коры головного мозга. Также было подтверждено, что эти изменения пропорциональны размеру синапсов.

Хотя масштабирование происходило примерно в 80% синапсов, масштабирование было выборочным и самые крупные синапсы не следовали одной и той же схеме. Масштабирование может не происходить в больших синапсах, так как они могут быть связаны с наиболее стабильными трассами памяти.

» Это однозначно свидетельствует о том, что равновесие синаптического размера и силы нарушается при пробуждении и восстанавливается сном. Примечательно, что подавляющее большинство синапсов в коре головного мозга претерпевает такие большие изменения в размерах всего за несколько часов пробуждения и сна».

Доктор Кьяра Сирелли.

«Экстраполяция от мышей к людям означает, что каждую ночь триллионы синапсов в нашей коре могут становиться тоньше почти на 20 процентов», — заключает Тони.