Зрачок и память
Зрачок и память
Екатерина Крылова Опубликована сегодня в 13:37

Зрачок — новый язык мозга: во время сна он переписывает память, как редактор сознания

Учёные из Корнеллского университета сделали прорыв в понимании того, как формируются и сохраняются воспоминания. Оказывается, ключом к разгадке может быть то, что обычно остаётся незамеченным — движение наших зрачков. Исследование показало, что во время сна зрачки сужаются и расширяются в определённые моменты, синхронно с процессами переработки новой и старой информации. Эти открытия не только углубляют понимание памяти, но и могут изменить подход к обучению и развитию искусственного интеллекта.

Когда зрачок становится окном памяти

Исследователи установили, что во время медленного сна зрачок сужается, когда мозг закрепляет новые воспоминания, и расширяется, когда активируются старые. Такое чередование помогает мозгу не путать свежие впечатления с уже накопленными знаниями.

"Фаза медленного сна — это время, когда происходит фактическая консолидация памяти, и эти моменты длятся всего 100 миллисекунд", — объясняет доцент Азахара Олива, один из авторов работы.

Эта микроструктура сна предотвращает так называемое "катастрофическое забывание" — потерю старых воспоминаний при формировании новых.

Как проходило исследование

Команда под руководством Азахары Оливы и Антонио Фернандеса-Руиса в течение месяца обучала лабораторных мышей различным задачам — от поиска воды до навигации по лабиринту. Затем животным имплантировали микроскопические электроды для регистрации мозговой активности и установили миниатюрные камеры перед глазами.

"Как мозг распределяет эти быстрые проверки памяти в течение ночи. И как отделяет новые знания от старых", — задаётся вопросом Олива.

Во время сна камеры фиксировали движение зрачков, а электроды — электрическую активность нейронов. Когда мыши погружались в медленный сон, зрачок сужался, и в этот момент происходила реактивация новых воспоминаний. Когда зрачок расширялся, мозг возвращался к уже существующим воспоминаниям, укрепляя их.

Таблица сравнение

Состояние сна Движение зрачка Что происходит в мозге Результат
Фаза медленного сна (новые воспоминания) Сужение Активируются недавно выученные задачи Консолидация новой информации
Фаза интеграции старых воспоминаний Расширение Повторяются старые знания Укрепление долговременной памяти

Как глаза помогают мозгу

  1. Создание воспоминания. Новая информация формируется в гиппокампе во время бодрствования.

  2. Сон и сужение зрачков. В фазе медленного сна мозг "повторяет" новые данные, чтобы перенести их в долговременное хранилище.

  3. Расширение зрачков. Старые воспоминания укрепляются и интегрируются с новой информацией.

  4. Переключение фаз. Мозг чередует оба состояния, предотвращая "перезапись" старых данных.

  5. Пробуждение. После цикла сна человек (или животное) запоминает новое, не теряя старое.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

  • Ошибка: недооценивать роль сна в формировании памяти.

  • Последствие: ухудшение когнитивных функций и забывчивость.

  • Альтернатива: нормализовать режим сна, чтобы мозг мог чередовать фазы закрепления и интеграции.

А что если применять это к людям

Учёные предполагают, что у человека действуют те же принципы. Если подтвердить, что сужение и расширение зрачков отражают переключение между "новой" и "старой" памятью, это можно использовать для мониторинга сна и обучения.

"Мы предполагаем, что у мозга есть промежуточный временной интервал, который отделяет новые знания от старых", — говорит Олива.

Эта идея открывает путь к новым образовательным методикам — возможно, скоро можно будет регулировать режим сна для ускоренного усвоения информации или предотвращения забывания.

Таблица плюсы и минусы подхода

Плюсы Минусы
Позволяет напрямую наблюдать за процессами памяти Исследование пока ограничено мышами
Дает возможность оптимизировать обучение и сон Требует сложного оборудования
Помогает моделировать память в ИИ Механизм у человека нуждается в проверке

Почему это важно для нейронауки и ИИ

Понимание роли зрачков даёт ключ к созданию искусственных систем памяти, которые будут обучаться по принципу человеческого сна. Алгоритмы смогут отделять новые данные от старых без потери информации — это решит одну из главных проблем нейросетей, связанных с "катастрофическим забыванием".

"Это похоже на процесс обучения: новые знания, старые знания — и всё это чередуется во сне", — поясняет Олива.

FAQ

Что делает это открытие уникальным?
Оно впервые связывает движение зрачков с конкретными фазами сна и процессами памяти.

Почему зрачок важен?
Он отражает нейронные сигналы, связанные с активацией разных участков мозга.

Можно ли использовать это для улучшения памяти человека?
Да, в перспективе — через индивидуальные режимы сна и стимуляцию нужных фаз.

Как это поможет ИИ?
Модели машинного обучения смогут копировать чередование фаз памяти, предотвращая утрату информации.

Мифы и правда

  • Миф: память формируется только во время бодрствования.
    Правда: ключевые процессы происходят во сне.

  • Миф: сон — пассивное состояние мозга.
    Правда: мозг активно перерабатывает информацию.

  • Миф: зрачок реагирует только на свет.
    Правда: его движение отражает активность памяти и эмоций.

Три интересных факта

  1. Зрачок реагирует на внутренние когнитивные процессы даже при закрытых глазах.

  2. Каждое сужение и расширение во сне длится менее 0,2 секунды, но влияет на качество запоминания.

  3. У мышей фазы сна оказались ближе к человеческим, чем считалось раньше.

Исторический контекст

С конца XX века учёные связывали сон с закреплением памяти, но не могли наблюдать этот процесс в реальном времени. Теперь, благодаря сочетанию фМРТ, микроэлектродов и оптических методов, Корнелл впервые показал, как буквально по глазам можно определить, когда мозг "переписывает" воспоминания. Исследование, опубликованное в Nature, стало шагом к созданию технологий, объединяющих биологию и искусственный интеллект.

"Новые открытия позволяют по-новому взглянуть на сон как на активный процесс обучения", — резюмирует Антонио Фернандес-Руис.

Эта работа показывает: даже во сне наш мозг не отдыхает — он учится, сортирует, укрепляет и обновляет знания, а зрачки — словно ученики — молча следят за этим процессом.

Читайте также

Здания учатся думать сами: стены обрели интеллект, который экономит энергию и спасает от жары сегодня в 11:30

Учёные из Принстона создали покрытие, которое само охлаждает здания летом и сохраняет тепло зимой, помогая экономить энергию и снижать нагрузку на климатические системы.

Читать полностью »
Не нужно быть идеальным, чтобы побеждать: жизнь выбирает тех, кто действует, а не тех, кто считает сегодня в 9:29

Учёные из Janelia показали, что животные используют достаточно хорошие стратегии, которые почти не уступают оптимальным, но требуют гораздо меньше усилий.

Читать полностью »
Когда мозг видит загадку, он загорается: именно этот импульс делает нас исследователями мира сегодня в 7:19

Учёные из Колумбийского университета выяснили, как мозг взвешивает интерес: чувство любопытства рождается из столкновения уверенности и неопределённости.

Читать полностью »
Стекло, которое живёт своей жизнью: оно само образуется, чинит трещины и остаётся прозрачным сегодня в 5:11

Учёные из Тель-Авивского университета создали самообразующееся стекло, которое прочное, клейкое и прозрачное. Оно формируется при комнатной температуре.

Читать полностью »
Лайки перестают греть душу: нарциссизм тает, и на место эго приходит неожиданное чувство зрелости сегодня в 3:44

Новое исследование показало, что с возрастом нарциссизм ослабевает, но остаётся стабильным по сравнению со сверстниками. Уверенность сменяет самовлюблённость.

Читать полностью »
Семена, которые не сдались времени: 2300 лет спустя они раскрыли тайну первых африканских фермеров сегодня в 1:41

Археологи нашли в Кении древние семена вигны возрастом 2300 лет. Открытие доказывает, что земледелие в Африке развивалось самостоятельно, а не пришло извне.

Читать полностью »
Песни в голове не дают спать: любимая музыка превращается в ночного врага вашего мозга вчера в 23:45

Учёные выяснили, что прослушивание музыки перед сном может ухудшить его качество. Даже тихие мелодии вызывают ушных червей, мешающих мозгу заснуть.

Читать полностью »
Тело включает режим турбо: всего несколько минут в день — и организм начинает сжигать всё сам вчера в 23:08

Учёные выяснили, что интенсивные интервальные тренировки активируют белки, ускоряющие обмен веществ. Теперь известно, как упражнения меняют метаболизм.

Читать полностью »