Швидкий рух очей або фаза швидкого сну активно перетворює досвід, отриманий під час неспання, в міцні спогади та навички в молодому мозку, повідомляє нове дослідження від Університету штату Вашингтон Спокан.
Відкриття, опубліковане в Science Advances, розширює розуміння дитячих потреб сну і ставить під питання все більш широке використання ліків, що руйнують фазу швидкого сну, таких як стимулятори і антидепресанти.
За словами професора медицини Маркоса Френка, вчені знали, що дитинчата тварин проводять більшу частину свого раннього періоду життя у фазі швидкого сну, але мало було відомо про фактичні основи можливостей швидкого сну, які здатні змінити або рекомбінувати спогади.
З урахуванням нових ідей Френк і його колеги документували вплив сну на розвиток зору у молодих тварин. Дослідники виявили, що мозок змінює схеми в зоровій корі в міру того, як тварини досліджують світ навколо них, але швидкий сон необхідний, щоб утримати ці зміни.
Вчені показали, що зміни укладені в ферменті ERK, який активується тільки під час сну.
«Швидкий сон діє як хімічний проявник в старовинних фотографіях, він робить сліди досвіду більш постійними і фіксує їх в головному мозку, – сказав Френк. – Досвід крихкий. Ці сліди, як правило, вони зникають при відсутністі сну і мозок забуває те, що він бачив».
Френк каже, що молодий мозок, в тому числі у людських дітей, проходять через критичні періоди пластичності – або корекції – коли розвиваються зір, мова, рухові навички, соціальні навички та інші вищі когнітивні функції. Дослідження показує, що протягом цих періодів швидкий сон допомагає зростаючому мозку регулювати міцність або кількість його нервових зв’язків відповідно до даних, які він отримує з навколишнього середовища, сказав він.
У 1960-х хірурги помітили, що відстрочка видалення вродженої катаракти у дітей призвела до серйозних проблем, наприклад, диплопії і неможливості узгодити рухи очей.
«Зорова кора дуже чутлива до одержуваної інформації в критичні періоди свого розвитку, – сказав він. – Якщо зір блокується на цих стадіях, це призводить до проблем».
У дослідженні була використана модель, заснована на цьому відкритті, з метою визначення конкретних ефектів фази швидкого сну для розвитку зору. У тварин на одному оці розміщували наклейку, а діяльність їхнього мозку контролювалася під час неспання і під час сну.
Під час фази швидкого сну тварин періодично будили легким натисканням на тулуб. Контрольних тварин будили під час повільного сну.
Аналізи показали, що у тварин, які відчувають дефіцит швидкого сну, не розвивається нормальний зір. «Без сну постійні пластичні зміни в зоровій корі не відбуваються, і фермент ERK НЕ активується», – сказав Френк.
Раніше дослідники встановили, що ERK працює при перетворенні нейрональних генів в протеїни, які закріплюють зміни мозку.
На думку Френка ці дослідження «мають великі наслідки для нашого розуміння сну у дітей».
«Ми знаємо, що у розвитку дитини є різні етапи, коли сон необхідний для росту – ця необхідність дуже висока у немовлят, але також у підлітків, коли їх мозок швидко змінюється, – сказав він. – Крім того, серед педіатрів все більше поширюється практика призначати препарати та їх комбінації, які впливають на діяльність мозку в ранній період життя – не тільки риталін від синдрому дефіциту уваги, але також антидепресанти та інші препарати. Справа в тому, що у нас дуже мало даних доклінічних досліджень, щоб з’ясувати, як ці препарати впливають на розвиток мозку в короткостроковій і довгостроковій перспективі».
«Майже всі ці препарати потенційно можуть придушити сон і швидкий сон, зокрема. Швидкий сон є дуже крихким. Він дуже легко може бути пригнічений ліками», – говорить Френк.