Перерва в добу між двома епізодами навчання посилила довготривалу пам’ять у молюсків, званих морськими зайцями. У цей період у нейронах тварин активувалися два білки, що перемикають синтез залучених у процесах пам’яті білків з активного в неактивний стан, і навпаки. Оскільки такі ж білки є в людей, науковці припускають, що подібним чином працює й людське навчання — це пояснило б неефективність довготривалого зазубрювання. Дослідження опублікували в статті JNeurosci.
Навіщо навчати морських зайців і ще й з часовими проміжками?
Відомо, що навчатись щоденно з інтервалом приблизно в добу ефективніше, ніж освоїти інформацію за один день. Дослідження на мишах навіть показали, що розділені в часі події запам’ятовуються краще за ті, що повторюються часто. При цьому попередні дослідження не давали однозначної відповіді щодо того, яка тривалість павзи між епізодами навчання є оптимальною для найкращого запам’ятовування, а також — що відбувається в нервових клітинах на молекулярному рівні.
Науковці з Центру охорони здоров’я при Університеті Техасу в Г’юстоні вирішили дослідити це, використовуючи морських зайців — молюсків роду Aplysia. Цей модельний організм обрали тому, що він має доволі просту нервову систему, на якій можна вивчати фундаментальні процеси пам’яті й навчання на рівні окремих нейронів.
Як дізналися про важливість 24-годинного інтервалу при навчанні?
Науковці імітували процес навчання на морських зайцях, вводячи в окремі нейрони відповідні сигнальні молекули з проміжком у 18, 24 і 32 години. Під час першого і другого стимулів дослідники за допомогою електрофізіологічних методів оцінювали перебіг процесів, що відіграють ключову роль у формуванні довготривалої пам’яті в морських зайців. Першим таким процесом було довготривале посилення збудливості нейронів, а другим — довготривала синаптична фасилітація, яка полегшує проходження сигналів між нейронами.
Виявилось, що після повторного стимулу нейронів, посилення цих процесів відбулось тоді, коли перерва між навчанням становила 24 години. Для довготривалої синаптичної фасилітації цей ефект зберігався ще протягом двох днів після стимулювання. У коротші та довші часові проміжки змін не виявили.
Науковці дослідили, що за ці ефекти відповідають білки CREB1 та CREB2. Їхні функції в клітині протилежні. CREB1 активує гени, відповідальні за синтез білків, залучених в процеси пам'яті, зокрема довготривалої. Водночас CREB2 пригнічує їхню активність у клітині. Про функції цих білків відомо давно, однак те, що вони формують часовий проміжок, важливий для процесів формування памʼяті під час багатоденного навчання, досі не знали.
Що це дослідження дає для розуміння процесів пам’яті й навчання?
Дослідники кажуть, що виявлений молекулярний механізм пам’яті є консервативним, тобто може функціонувати подібним чином в інших організмів. Але щоб у цьому переконатись, потрібні подальші дослідження на вищих тваринах, адже отримані результати описують процеси й механізми для окремих нейронів, а не цілої нервової системи.
Однак, якщо результати цього експерименту підтвердяться на інших тваринах і людях, то це стане зручним й ефективним інструментом в навчанні й освіті. Зокрема, це може бути підґрунтям для збільшення часових проміжків між заняттями з одного предмета, щоб краще закріплювати знання з нього.
Як працюють пам’ять і навчання
🦠 Нещодавно науковці з’ясували, що навіть одноклітинний організм здатний до навчання — і механізм у його клітинах міг лежати в основі здатності до навчання у тварин.
🧠 Клітини мозку, які раніше вважали лише допоміжними, виявилися залученими у збереженні спогадів, як і нейрони.
😴 Уві сні мозок не просто відсортував нові та старі спогади, але й приготувався до запису нових на наступний день — без сну ця здатність погіршувалася.