Изучая механизмы мозговой активности во время сна, учёные открыли удивительные закономерности в биологических и химических изменениях в структурах мозга. В частности, исследователи обнаружили, как колеблется уровень нейромедиатора, известного как норадреналин. Скачки его концентрации раз за разом в течение ночи будят наш мозг, оказывая влияние на работу памяти.

По словам профессора Селии Кьерби из Копенгагенского университета, большинство людей привыкли думать, что сон – это стабильное и однообразное состояние, в котором наш организм пребывает вплоть до пробуждения. В действительности же структура сна представляет собой цикличное повторение нескольких стадий, которые разнятся электрической активностью мозга и прочими физиологическими составляющими (температура тела, подвижность глаз и т. п.). Согласно ещё одному распространённому мнению, качественный здоровый сон должен быть максимально беспрерывным – ведь никто не любит просыпаться среди ночи. Новое исследование датских учёных показало, что норадреналин – ассоциированный со стрессом нейротрансмиттер – заставляет наш мозг просыпаться не менее 100 раз за ночь. При этом электрическая активность мозга поднимается до уровня, соответствующего активности в период бодрствования. Впрочем, не стоит переживать – это совершенно нормально, и, как правило, наше сознание не успевает регистрировать эти короткие моменты пробуждения. Более того, связанные с пробуждением колебания норадреналина наоборот свидетельствуют о полноценности сна.

Учёные из Копенгагенского университета отслеживали норадреналин и его колебания в мозгах спящих мышей. По словам профессора Майкен Недергор, объектом исследования были базовые биологические механизмы, свойственные всем млекопитающим. Потому открытия, сделанные на основе мышиного мозга, применимы и к человеку. В ходе лабораторных экспериментов исследователи внедрили в мозг испытуемых микроскопические нити оптоволокна с генетически модифицированными фоторецепторами для оптогенетического исследования нервных клеток. С их помощью учёные отслеживали, как норадреналин колебался на фоне электрической активности мозга.

Ранее в научном мире было распространено мнение, что норадреналин, который считается одним из ключевых медиаторов бодрствования и играет важную роль в развитии стрессовых и шоковых реакций организма, не вырабатывается во время сна. Однако новое исследование датских учёных впервые продемонстрировало, насколько он активен даже в мозге спящего животного (или человека).

В частности, наблюдение за мозгом спящих мышей показало, что норадреналин вырабатывается волнообразно. Повышение его уровня соответствует кратковременному пробуждению мозга, а понижение совпадает с периодами низкой активности мозга и глубокого сна. По словам профессора Кьерби, в отдельные моменты промежуток времени между пиками концентрации нейротрансмиттера составлял около 30 секунд. Кроме того, исследователи отметили: чем ниже минимальное значение амплитуды колебания концентрации норадреналина (ниже активность мозга и глубже сон), тем более высоким будет последующее максимальное значение (более высокая степень пробуждения).

Учёные также пришли к выводу, что кратчайшие мгновения бодрствования мозга не просто являются совершенно естественной частью здорового сна, но также играют важную роль в работе нашей памяти. Взаимосвязь сна и организации памяти давно является объектом научного любопытства, и поиску закономерностей между этими процессами посвящены тысячи исследовательских работ. Профессор Недергор и её коллеги также приобщились к их изучению. В рамках эксперимента они искусственно изменяли амплитуду колебаний уровня нейротрансмиттера в организме спящих мышей и наблюдали, как это повлияет на их память. Сперва мышам давали понюхать два идентичных объекта, отправляли их спать, а затем возвращали к объектам, предварительно заменив один из них. По итогам эксперимента лучшую память продемонстрировали мыши, которые чаще других испытывали во сне наибольшую разницу между минимальными и максимальными значениями амплитуды. Другими словами, чем интенсивнее менялся уровень норадреналина, тем лучше они запоминали объекты и быстрее улавливали замену одного из них.

Исследователи предполагают, что норадреналин, а точнее его неожиданная активность, способствует «перезагрузке» мозга в процессе сна. Они уверены, что эти колебания являются важной частью механизма, который позволяет нам чувствовать себя свежими и отдохнувшими при пробуждении. Кроме того, профессор Кьерби и её коллеги считают, что их открытие даёт пищу для размышлений о действии ряда медикаментов. В частности, некоторые антидепрессанты повышают общий уровень норадреналина в организме человека, тем самым уменьшая количество и выраженность фаз глубокого сна. Это значит, что приём подобных лекарственных средств может отрицательно воздействовать на память человека. Потому при разработке новых медикаментов следует обращать особое внимание на их влияние на регуляцию норадреналина.