Nevroznanstveniki so v zadnjih desetletjih uveljavili idejo, da možgani med spanjem nekatere dnevne izkušnje pretvorijo v trajne spomine. Zdaj nova študija predlaga mehanizem, ki določa, kateri spomini so označeni kot dovolj pomembni, da ostanejo v možganih, dokler med spanjem ne postanejo trajni.
Težave s spominom in optimizacija spomina
Študija, ki jo vodijo raziskovalci z Medicinske fakultete NYU Grossman, se vrti okoli možganskih celic, imenovanih nevroni, ki prožijo ali povzročijo nihanje v ravnovesju svojih pozitivnih in negativnih nabojev za prenos električnih signalov, ki kodirajo spomine. Velike skupine nevronov v možganski regiji, imenovane hipokampus, se združijo v ritmičnih ciklih in ustvarjajo zaporedja signalov v milisekundah drug od drugega, ki lahko kodirajo kompleksne informacije.
To preostalim delom možganov predstavlja skoraj istočasno proženje 15 odstotkov hipokampalnih nevronov in so poimenovani po obliki, ki jo dobijo, ko njihovo aktivnost ujamejo elektrode.
Medtem ko so pretekle študije povezovale valovanje z nastajanjem spomina med spanjem, je nova študija ugotovila, da se dnevni dogodki, ki jim takoj sledi od pet do 20 ostrih valov, med spanjem večkrat ponavljajo in tako konsolidirajo v trajne spomine. Dogodki, ki jim je sledilo zelo malo ali nič ostrih valov, niso ustvarili trajnih spominov.
»Naša študija ugotavlja, da so ostri valovi fiziološki mehanizem, ki ga možgani uporabljajo za odločanje, kaj obdržati in kaj zavreči,« je povedal višji avtor študije György Buzsáki, dr. med., profesor nevroznanosti na oddelku za Nevroznanost in fiziologijo na NYU Langone Health.
Nova študija temelji na znanem vzorcu: sesalci, vključno z ljudmi, izkusijo svet za nekaj trenutkov, nato se ustavijo, nato izkusijo še malo, nato pa se spet ustavijo. Potem ko smo na nekaj pozorni, ugotavljajo avtorji študije, se možgansko računanje pogosto preklopi v način ponovnega ocenjevanja v prostem teku. Takšni trenutni premori se pojavljajo ves dan, vendar so najdaljša obdobja prostega teka med spanjem.
Ne pride do ostrih valov
Buzsaki in sodelavci so predhodno ugotovili, da ne pride do ostrih valov, ko aktivno raziskujemo senzorične informacije ali se premikamo, ampak samo med pavzami pred ali po mirovanju. Sedanja študija je pokazala, da ostro valovanje predstavlja naravni mehanizem označevanja med takšnimi premori po izkušnjah budnosti, pri čemer se označeni nevronski vzorci ponovno aktivirajo med spanjem po opravilu.
Za sedanjo študijo so zaporedne teke labirinta študijskih miši spremljali prek elektrod s populacijami hipokampalnih celic, ki so se skozi čas nenehno spreminjale kljub beleženju zelo podobnih izkušenj. To je prvič razkrilo, da so se med premori budnosti pojavili valovi, nato pa so se ponovno predvajali med spanjem.
Ostri valovi so bili običajno zabeleženi, ko se je miška ustavila, da bi uživala v sladkem priboljšku po vsakem teku po labirintu. Poraba nagrade, pravijo avtorji, je pripravila možgane, da preklopijo iz raziskovalnega v vzorec mirovanja, tako da lahko pride do ostrih valov.
Z uporabo dvostranskih silicijevih sond je raziskovalna skupina lahko posnela do 500 nevronov hkrati v hipokampusu živali med tekom po labirintu. To pa je povzročilo izziv, saj postanejo podatki izjemno zapleteni, ko je več nevronov neodvisno posnetih. Da bi pridobili intuitivno razumevanje podatkov, vizualizirali nevronsko aktivnost in oblikovali hipoteze, je ekipa uspešno zmanjšala število dimenzij v podatkih.
