Сутки на остриё нейронов: когда мозг действительно учится?

Нейронаука снова доказала, что мозг — это не калькулятор, а капризная примадонна: одни и те же раздражители вызывают у него совершенно разные реакции в зависимости от времени суток. Недавнее исследование, опубликованное в Neuroscience Research, продемонстрировало: пластичность мозга, то есть его способность учиться и формировать память, достигает своего пика вовсе не на рассвете или при бодром старте дня, а... на финишной прямой, уже когда батарейки практически сели.

Механизмы здесь не как в электрическом щитке — одни и те же провода ведут себя по-разному. Всё из-за того, что в мозгу царят свои законы: то метаболизм подскочит, то гормоны шалят, то сон вдруг накатит. Профессора Икома и Мацуй из университета Тохоку объясняют — восприятие даже знакомых сцен и воспоминаний меняется из-за этих внутренних биоритмов, главным дирижёром которых выступает циркадные ритмы (те самые 24-часовые циклы) и сигнал “свет/темнота”.

Для проверки своей теории учёные проводили опыты на крысах, — вполне безвинных ночных созданиях, которые активнее всего в темноте. Учитывая их ночной образ жизни, “восход” для крысы — это конец ночной тусовки, а “закат” — старт бодрствования. Исследователи опробовали новый приём: вместо традиционной электростимуляции — пучки синего света и оптогенетика. Вживлённые электроды отслеживали коллективные вспышки нейронов после световых импульсов.

Результаты поставили всё с ног на голову: максимальная возбудимость нейронов фиксировалась в начале тёмного периода — крысы бодры, готовы к учёбе и подвигам. А вот под утро, когда крысиное сообщество валилось с лап от усталости, даже лютый свет вызывал вялую реакцию.

Виновник — аденозин, молекула, сигнализирующая мозгу: пора отдыхать. Чем дольше не спишь — тем больше её накапливается, тем сильнее “тормозит” все цепи. Подсунули крысам препарат, блокирующий чувствительность к аденозину: и, вуаля, утренние нейроны ожили, как после двойного эспрессо. Всё это показало — усталость действительно ограничивает готовность нервной системы воспринимать новое.

Но вот парадокс: когда проводили стимуляцию, имитирующую обучение, у замотанных к утру крыс мозг начинал активно перестраивать синапсы — возникал эффект долговременного потенцирования. А вечером, когда мозг полный сил, эффекта почти не было: хочешь учись, а хочешь — смотри “Дом-2”.

Переводя на человеческий язык: самый “гибкий” и восприимчивый к памяти мозг у нас ближе к ночи, когда хочется плюхнуться лицом в подушку. Для людей это означает, что учить что-то новое эффективность выше на закате дня, а не с утречка на голодный желудок. Сюрприз!

Конечно, исследование проводили только с крысами и только в зрительной коре — возможно, на людей полностью это не ложится. Ясно одно: мозг экономит энергию по-своему и вовсе не всегда ждёт наших амбиций к подвигам с шахматной ясностью восприятия.

Теперь учёные надеются: если подобрать “окно обучаемости”, можно будет эффективнее лечить пациентов, а не вдалбливать в них информацию в произвольное время дня. Для этого предстоит сопоставлять ритмы мозга с реальными навыками и поведением — ну а в перспективе, быть может, придёт и эра расписанных по минутам “уроков” лично для вашего уникального мозга.