Исследование показало, что во время сна происходит закрепление новых двигательных навыков — благодаря работе дофаминергических нейронов

Ученые пришли к выводу, что дофаминовая сигнализация играет важную роль в консолидации двигательной (моторной) памяти во время сна.

Они обнаружили, что активация дофаминергических нейронов происходила во время медленного сна.

Американские ученые в экспериментах на мышах показали, что дофаминергическая активность вентральной области покрышки во время медленного сна зависит от полученного опыта и усиливается за счет ассоциативного обучения и полученных двигательных навыков. В итоге подобная деятельность мозга способствует консолидации памяти о них и координирует информацию с кортикальными двигательными путями.

Способность учиться на собственном опыте зависит от консолидации памяти — процесса, который стабилизирует и преобразует неустойчивые нейронные представления о пережитом опыте в прочные воспоминания и знания. Консолидация памяти включает в себя изменения функциональных связей на системном уровне, реактивацию нейронов, синаптические модификации и изменения транскрипции в гиппокампе и коре головного мозга. Эти процессы происходят в основном во время медленного сна.

Центральным нейрофизиологическим механизмом консолидации памяти выступает реактивация нейронов, при которой паттерны возбуждения, проявляющиеся во время бодрствования, воспроизводятся в последующие периоды автономной работы. Недавние данные свидетельствуют о том, что нейромедиаторы во время сна регулируют связанные с памятью нейронную активность и могут влиять на консолидацию памяти.

Дофаминергические нейроны — клетки, отвечающие за чувство удовлетворения и мотивацию в состоянии бодрствования, — становятся удивительно активными во время медленного сна сразу после того, как человек узнает что-то новое.

Согласно новому исследованию Мичиганского университета, опубликованному в Science Advances, ночной всплеск активности этих клеток помогает укрепить двигательные навыки и улучшить моторику.

VTA dopaminergic neuronal activity during NREM sleep is modulated by learning and facilitates motor memory consolidation

DOI: 10. 1126/ sciadv. adw7427

Ада Эбан-Ротшильд (Ada Eban-Rothschild) и её коллеги из Мичиганского университета изучили, как дофаминергическая активность нейронов вентральной области покрышки во время сна влияет на процессы консолидации памяти. Исследование было сосредоточено на конкретных дофаминовых нейронах среднего мозга, которые активизируются после обучения, но только во время медленного сна.

Ученые обратили внимание на дофамин как на основной компонент процессов, связанных с обучением и переживаниях о поощрении, отвращении, вознаграждении, а также с инициацией действий, движения и выбора поведения.

Сначала исследователи ввели в вентральную область покрышки мышей вирусные векторы, с помощью которых можно отслеживать активацию дофаминергических нейронов по изменению уровня кальция в клетках. После этого исследуемые и контрольные мыши попали в две ситуации обучения: одна была связана с приятными ощущениями, вторая — с неприятными. В последующем во время медленноволнового сна экспериментаторы обнаружили значительную активацию дофаминергических нейронов вентральной области покрышки.

Ни во время быстрого сна, ни во время бодрствования таких изменений не наблюдалось. Также активации не было и у мышей из контрольной группы. Дополнительные тесты показали, что и двигательное обучение повышает активность дофаминергических нейронов вентральной области покрышки, особенно во время медленноволнового сна.

Кроме того, торможение вентральной области покрышки приводило к ухудшению консолидации двигательной памяти во время медленноволнового, но не во время быстроволнового сна. Примечательно, что в тестах на вознаграждение консолидация простой ассоциации «место-награда» не зависела от активности дофаминергической системы вентральной области покрышки во время сна. Это подчеркивает особенную важность этой системы в консолидации именно двигательной памяти. Ученые обнаружили, что обучение двигательным навыкам активирует координацию путей между дофаминергической системой вентральной области покрышки и ростральной областью двигательной коры, где проецируются передние и задние конечности.

Ученые пришли к выводу, что дофаминовая сигнализация играет важную роль в консолидации двигательной памяти во время сна.

Полученные данные опровергают устоявшиеся представления о роли дофамина в мозге. Они показывают, что эти нейроны не просто поддерживают процесс обучения в течение дня, но и активно помогают закреплять новые навыки во время сна, говорит соавтор исследования Ада Эбан-Ротшильд.

Авторы научной работы считают: открытие того факта, что дофамин помогает закреплять двигательные навыки во время сна, открывает новые возможности для изучения здоровья мозга и даёт возможность к совершенствованию лечения нейродегенеративных заболеваний.

«Поскольку нарушения дофаминовой передачи связаны с нейродегенеративными заболеваниями, которые также сопровождаются двигательными нарушениями и расстройствами сна, понимание этих взаимосвязей может открыть путь к разработке более эффективных методов лечения и улучшению здоровья людей», —

говорит Ада Эбан-Ротшильд.

По словам учёных, понимание того, как дофамин способствует моторному обучению в ночное время, проливает свет на важность сна в формировании поведения в целом. «Полученные данные свидетельствуют о том, что сон — это активный биологический период, во время которого ключевые нейронные цепи укрепляют навыки и привычки, на которые мы полагаемся каждый день», — сказала

Ада Эбан-Ротшильд.

Для написания поста использованы публикации:

1) Изданиe MedicalXPress — статья Dopamine neurons also work while you sleep to strengthen skills, study reveals

2) Сайт Nplus1 — статья Дофаминергические нейроны поработали во сне ради формирования моторной памяти.

Источник: vk.com

Источник: ai-news.ru