Новое исследование Вашингтонского Государственного Университета Спокана сообщает, что во время фазы быстрого сна (или БДГ-фазы, REM-фазы, от БДГ – «быстрые движения глаз», англ. REM – rapid eye movement) опыт во время бодрствования активно преобразуется в прочные воспоминания и способности в головном мозгу детей.

девушка спит

Открытие, опубликованное в журнале Science Advances, расширяет понимание потребностей детей во сне, и ставит под вопрос все более широкое использование препаратов, нарушающих фазу быстрого сна, — таких как стимуляторы и антидепрессанты.

Исследование финансировалось Национальным институтом здравоохранения.

Создание «стойких» впечатлений

Профессор медицинских наук Маркос Фрэнк говорит, что ученые уже знали, что дети животных проводят большую часть своей ранней жизни в быстрой фазе сна, но мало было известно о способности БДГ-фазы изменять или рекомбинировать воспоминания.

Предоставив новые идеи, доктор Фрэнк и его коллеги задокументировали влияние сна на развитие зрения в молодых животных. Исследователи обнаружили, что в зрительной коре изменяются нервные цепи головного мозга вместе с тем, как животные исследуют мир вокруг себя, и что фаза быстрого сна необходима для того, чтобы сделать эти изменения «стойкими».

«БДГ-фаза сна действует как химический проявитель в старомодной фотографии, чтобы сделать отпечатки опыта более постоянными и сосредоточенными в головном мозге», — говорит доктор Фрэнк. – Впечатления хрупкие, а эти отпечатки, как правило, исчезают без быстрой фазы сна, и мозг, в основном, забывает, что он видел».

Доктор Фрэнк говорит, что головной мозг у детей проходит через критические периоды пластичности, – или ремоделирования, — когда развиваются зрение, речь, моторные, социальные навычки, другие высшие когнитивные функции.

Исследование показывает, что, в течение этих периодов, фаза быстрого сна помогает растущему головному мозгу корректировать силу или число их нервных соединений в соответствии с входящими данными, которые он получает из своей окружающей среды.

Фаза быстрого сна и развитие зрения

«В 1960-х годах, — рассказывает доктор Фрэнк, — хирурги заметили, что отсроченное удаление врожденной катаракты у детей приводит к тяжелым проблемам, таким как двойное зрение и невозможность приведения глаз. Зрительная кора очень чувствительна к получаемой информации, существуют критические периоды для ее развития. Если зрение блокировано на этих стадиях – это приводит к развитию проблем».

Исследование использовало модель, основанную на этих результатах, чтобы определить специфическое влияние фазы быстрого сна на развитие зрения. Животным накладывали повязку на один глаз, а активность их головного мозга мониторировали в период бодрствования и во время сна.

Как только наступала фаза быстрого сна, животных периодически будили. Контрольную группу будили во время фазы глубокого сна.

Анализ показал, что нормальное зрение не развивалось у животных, испытывающих дефицит фазы быстрого сна.

«Без БДГ-фазы сна, не возникают постоянные пластические изменения в зрительной коре, а фермент ERK не активируется», — говорит доктор Фрэнк.

Ранее, исследователи установили, что ERK работает путем превращения нейрональных генов в белки, которые укрепляют изменения мозга.

Мозгу сняться его впечатлениях

Доктор Фрэнк был также удивлен, когда обнаружил, что модель активности головного мозга, возникающая в фазе быстрого сна, была похожа на активность, когда животные бодрствовали.

«Это как если бы нейронам снились их впечатления во время бодрствования, — говорит он. – До сих пор не существовало убедительных доказательств того, что пережитые во время бодрствования впечатления возрождаются во время фазы быстрого сна».

Доктор Фрэнк говорит, что БДГ-фаза сна может иметь важное значение для развития других частей головного мозга, кроме зрительной коры, и что ее влияние может продолжаться в течение всей жизни.

Последствия для детей

«Исследование имеет большие последствия для нашего понимания сна у детей», — говорит доктор Фрэнк.

«Существует много накопленных данных, которые говорят, что количество сна у ребенка влияет на его/ее способность хорошо учиться в школе, — рассказывает он. – Это исследование помогло объяснить, почему так происходит – и почему мы должны быть осторожны с ограничением количества сна у наших детей. Мы знаем, что есть разные периоды в развитии ребенка, когда есть повышенная необходимость во сне – она очень высокая у младенцев, но также и у подростков, когда их головной мозг быстро меняется».

«Кроме того, педиатры все чаще назначают препараты, которые нарушают деятельность мозга в ранней жизни – не только риталин для лечения синдрома дефицита внимания, но и антидепрессанты и другие препараты, — говорит доктор Фрэнк. Дело в том, что у нас очень мало данных доклинических исследований о том, как эти препараты влияют на развитие головного мозга в кратко- и долгосрочной перспективе. Почти все эти средства потенциально могут подавить сон и, в частности, фазу быстрого сна. БДГ-фаза является очень хрупкой – она может быть нарушена препаратами очень легко».