Badania Uniwersytetu Cornell pokazują, że sen resetuje hipokamp, umożliwiając ciągłą naukę i oferując nowe strategie leczenia zaburzeń związanych z pamięcią.
Chociaż wszyscy wiedzą, że dobry sen przywraca energię, nowe badanie Uniwersytetu Cornell wykazało, że resetuje on inną istotną funkcję: pamięć.
Uczenie się lub doświadczanie nowych rzeczy aktywuje neurony w hipokampie, regionie mózgu niezbędnym do zapamiętywania. Później, gdy śpimy, te same neurony powtarzają ten sam wzorzec aktywności, w ten sposób mózg konsoliduje wspomnienia, które są następnie przechowywane na dużym obszarze zwanym korą mózgową. Ale jak to się dzieje, że możemy uczyć się nowych rzeczy przez całe życie, nie zużywając wszystkich naszych neuronów?
Mechanizmy resetowania pamięci
Nowe badanie opublikowane w czasopiśmie Naukastwierdza, że w pewnych momentach głębokiego snu niektóre części hipokampu wyciszają się, umożliwiając neuronom reset.
„Ten mechanizm może pozwolić mózgowi na ponowne wykorzystanie tych samych zasobów, tych samych neuronów, do nowego uczenia się następnego dnia” – stwierdziła Azahara Oliva, adiunkt neurobiologii i zachowania oraz współautorka artykułu.
Hipokamp jest podzielony na trzy obszary: CA1, CA2 i CA3. CA1 i CA3 biorą udział w kodowaniu wspomnień związanych z czasem i przestrzenią i są dobrze zbadane; mniej wiadomo na temat CA2, który według obecnych badań powoduje wyciszenie i zresetowanie hipokampa podczas snu.
Naukowcy wszczepili myszom elektrody, co pozwoliło im rejestrować aktywność neuronów podczas nauki i snu. W ten sposób mogli zaobserwować, że podczas snu neurony w obszarach CA1 i CA3 odtwarzają te same wzorce neuronowe, które rozwinęły się podczas uczenia się w ciągu dnia. Naukowcy chcieli jednak wiedzieć, w jaki sposób mózg kontynuuje naukę każdego dnia, nie przeciążając ani nie wyczerpując neuronów.
„Zdaliśmy sobie sprawę, że istnieją inne stany hipokampa, które zachodzą podczas snu, kiedy wszystko jest wyciszone” – powiedziała Oliva. „Regiony CA1 i CA3, które były bardzo aktywne, nagle ucichły. Jest to reset pamięci, a stan ten jest generowany przez region środkowy, CA2.”
Implikacje dla poprawy i leczenia pamięci
Uważa się, że komórki zwane neuronami piramidalnymi to neurony aktywne, które mają znaczenie dla celów funkcjonalnych, takich jak uczenie się. Inny typ komórek, zwany interneuronami, ma różne podtypy. Naukowcy odkryli, że w mózgu znajdują się równoległe obwody regulowane przez te dwa typy interneuronów – jeden regulujący pamięć, drugi umożliwiający resetowanie wspomnień.
Naukowcy uważają, że dysponują teraz narzędziami wspomagającymi pamięć poprzez majsterkowanie przy mechanizmach konsolidacji pamięci, które można zastosować w przypadku pogorszenia się funkcji pamięci, np. Alzheimera choroba. Co ważne, mają także dowody na zbadanie sposobów wymazywania negatywnych lub traumatycznych wspomnień, co może następnie pomóc w leczeniu takich schorzeń, jak zespół stresu pourazowego.
Wynik pomaga wyjaśnić, dlaczego wszystkie zwierzęta potrzebują snu, nie tylko po to, aby naprawić wspomnienia, ale także aby zresetować mózg i zapewnić mu pracę w godzinach czuwania. „Pokazujemy, że pamięć jest procesem dynamicznym” – stwierdziła Oliva.
Odniesienie: „Mechanizm obwodu hipokampu równoważący reaktywację pamięci podczas snu” Lindsay A. Karaba, Heath L. Robinson, Ryan E. Harvey, Weiwei Chen, Antonio Fernandez-Ruiz i Azahara Oliva, 15 sierpnia 2024 r., Nauka.
DOI: 10.1126/science.ado5708
Badanie zostało sfinansowane ze środków Narodowe Instytuty Zdrowiastypendium Sloana, stypendium badawcze Whitehall, stypendium Klingenstein-Simons i grant New Frontiers.
