## Возможность воспроизведения эффектов сна без закрытия глаз

Американские нейробиологи провели исследование, чтобы выяснить, возможно ли получить преимущества сна, не переходя в обычное состояние сна. В ходе экспериментов на грызунах было установлено, что искусственное создание чередующихся фаз нейронной активности и покоя в коре бодрствующих мышей может вызывать эффекты, аналогичные тем, которые наблюдаются во время медленного сна. Такой подход также способствовал улучшению памяти. В настоящее время планируется проведение аналогичных исследований на людях.

### Роль сна в работе мозга

Сон необходим не только для отдыха, но и для восстановления функций мозга, памяти и перестройки синаптических связей. Во время сна мозг переходит в особый активный режим, продолжая выполнять важные задачи, которые сложно реализовать в период бодрствования. В течение дня формируются новые синапсы — контакты между нейронами, которые способствуют закреплению новой информации и приобретённого опыта.

В процессе обучения или запоминания мозг изменяет силу и структуру синапсов между нейронами, участвующими в этих процессах. Полезные связи усиливаются, а редко используемые ослабевают, что позволяет выделять важную информацию и экономить ресурсы. Во сне происходит оптимизация нейронных сетей, чтобы важные связи сохранялись и работали эффективнее. Этот процесс поддержания баланса синаптической активности называют гипотезой синаптического гомеостаза.

### Фаза медленного сна и её значение

Считается, что ключевую роль в поддержании синаптического гомеостаза играет медленный сон (NREM-сон), который начинается сразу после засыпания и занимает 75–80% ночного отдыха. В этот период снижается мозговая активность и отсутствуют быстрые движения глаз. Кора головного мозга демонстрирует характерную активность: крупные группы нейронов периодически переходят из активного состояния в почти безмолвное и обратно, что повторяется несколько раз в секунду. Считается, что эти синхронные переходы способствуют восстановлению мозга после бодрствования и поддержанию нормальной работы нейронных сетей.

Аналогичные механизмы могут встречаться у животных с однополушарным сном, например, у дельфинов, уток и морских котиков, когда одно полушарие мозга находится в состоянии NREM-сна, а другое контролирует окружающую обстановку.

### Эксперимент на мышах

В ходе эксперимента исследователи имплантировали в одно из полушарий мозга генетически модифицированных мышей силиконовый зонд, который позволял одновременно регистрировать и управлять нейронной активностью с помощью оптогенетической световой стимуляции. Во второе полушарие был установлен зонд для обычной регистрации активности, чтобы сравнить результаты.

Мышей удерживали в состоянии бодрствования в течение пяти часов, предоставляя им новые объекты для исследования. Для создания соноподобного режима в небольшом участке коры применялись два метода: активация тормозных нейронов, что вызывало ритмичные колебания активности, напоминающие дельта-ритмы медленного сна, и временное "выключение" возбуждающих нейронов с помощью света, что приводило к резкому снижению активности в выбранной области мозга.

После этого животным позволяли уснуть. Записи мозговой активности показали, что стимулированная область почти не проявляла признаков потребности во сне, что свидетельствует о частичном восстановлении функций ещё в период бодрствования.

### Влияние на память

Для проверки влияния соноподобной активности на память был проведён дополнительный эксперимент с тестом на распознавание новой текстуры. Мышей разделили на три группы: одна спала нормально, вторую лишили сна, а у третьей во время бодрствования искусственно вызывали соноподобные циклы нейронной активности. На следующий день оценивалось, сколько времени животные проводили на участке с новой текстурой.

Мыши, лишённые сна, хуже распознавали изменения и проявляли слабую реакцию на новизну, тогда как спавшие и получившие искусственную стимуляцию демонстрировали нормальное поведение, характерное для восстановления памяти. Уровень восстановления памяти у мышей с искусственной стимуляцией был сопоставим с показателями у животных, получивших полноценный сон.

### Перспективы применения на людях

Исследователи планируют проверить технологию на людях с использованием неинвазивной транскраниальной электрической стимуляции, которая воздействует на мозг через поверхность головы и не требует хирургического вмешательства. Однако говорить о полной замене сна пока преждевременно.

Современная наука выделяет две основные фазы сна у человека — NREM и REM-сон. Вторая фаза сопровождается быстрыми движениями глаз. Причины, по которым чередование этих фаз обеспечивает полноценное восстановление организма, до конца не изучены. Новый эксперимент показал, что часть полезных эффектов сна можно воспроизвести искусственно, однако сам сон, вероятно, ещё долго останется незаменимой потребностью человека.

Научная работа опубликована в журнале Nature Neuroscience.