STUDIU Cum ne poate fi afectată memoria de lipsa somnului: Legătura dintre „undele neuronale” și memoria pe termen lung

Un semnal cerebral crucial legat de memoria pe termen lung se diminuează la șobolaniatunci când aceștia sunt privați de somn, conform unui nou studiu publicat de un grup interdisciplinar de cercetători de la Universitățile din Michigan și Iowa– oamenii de știință cred studiul că ar putea ajuta la explicarea motivelor pentru care lipsa somnului perturbă memoria oamenilor, scrie revista Nature.

Chiar și o noapte de somn normal după o noapte de somn prost nu este suficientă pentru a repara semnalul cerebral.

Aceste rezultate, publicate miercuri în revista Nature, sugerează că există o „fereastră critică pentru procesarea memoriei”, spune Loren Frank, cercetător în neuroștiințe la Universitatea California din San Francisco, care nu a fost implicat în studiu. „Odată ce ai pierdut-o, ai pierdut-o”.

În timp, aceste descoperiri ar putea duce la tratamente specifice pentru îmbunătățirea memoriei, spune coautorul studiului, Kamran Diba, cercetător în neuroștiințe computaționale la Facultatea de Medicină a Universității Michigan din Ann Arbor.

Tragând în pas de melc

Neuronii din creier acționează rareori singuri; aceștia sunt foarte bine interconectați și deseori acționează împreună într-un model ritmic sau repetitiv. Un astfel de tipar este ondulația cu unde ascuțite, în care un grup mare de neuroni se declanșează cu o sincronizare extremă, apoi un al doilea grup mare de neuroni face același lucru și așa mai departe, unul după altul, într-un anumit ritm. Aceste ondulații apar într-o zonă a creierului numită hipocamp, care este esențială pentru formarea memoriei. Se crede că modelele facilitează comunicarea cu neocortexul, unde sunt stocate ulterior amintirile pe termen lung.

Un indiciu al funcției lor este faptul că unele dintre aceste ondulații sunt reluări accelerate ale modelelor de activitate cerebrală care au avut loc în timpul unor evenimente anterioare. De exemplu, atunci când un animal vizitează un anumit loc din cușca sa, un anumit grup de neuroni din hipocamp se declanșează la unison, creând o reprezentare neuronală a acelui loc. Mai târziu, aceiași neuroni s-ar putea activa din nou, ca și cum ar reda rapid fragmente din acea experiență.

Cercetări anterioare2 au descoperit că, atunci când aceste unde au fost perturbate, șoarecii au avut dificultăți la un test de memorie. Iar atunci când undele au fost prelungite, performanțele lor la același test s-au îmbunătățit, ceea ce l-a determinat pe György Buzsáki, cercetător în neuroștiințe de sistem la NYU Langone Health din New York, care a cercetat aceste fenomene încă din anii 1980, să numească undele un „biomarker cognitiv” pentru memorie și învățare.

Cercetătorii au observat, de asemenea, că ondulațiile cu unde ascuțite tind să apară atât în timpul somnului profund, cât și în timpul orelor de veghe, și că aceste explozii din timpul somnului par a fi deosebit de importante pentru transformarea cunoștințelor pe termen scurt în amintiri pe termen lung. Aceste legături între unde, somn și memorie sunt bine documentate, dar au existat puține studii care au manipulat direct somnul pentru a determina cum afectează aceste unde și, la rândul lor, memoria, spune Diba.

Apel de trezire

Pentru a înțelege modul în care somnul insuficient afectează memoria, Diba și colegii săi au înregistrat activitatea hipocampului la șapte șobolani în timp ce aceștia explorau labirinturi pe parcursul a mai multor săptămâni. Cercetătorii au întrerupt în mod regulat somnul unora dintre animale, în vreme ce altele au fost lăsate să doarmă în voie.

Spre surprinderea lui Diba, șobolanii care au fost treziți în mod repetat au avut niveluri similare sau chiar mai mari de activitate de tip „sharp-wave-ripple” decât rozătoarele care au avut parte de un somn normal. Dar declanșarea undelor era mai slabă și mai puțin organizată, arătând o scădere marcantă a repetării modelelor de declanșare anterioare. După ce animalele lipsite de somn și-au revenit în decurs de două zile, recrearea modelelor neuronale anterioare a revenit, dar nu a atins niciodată nivelurile găsite la cele care au beneficiat de un program normal  de somn.

Acest studiu arată clar că „amintirile continuă să fie procesate după ce au fost experimentate și că procesarea post-experiență este foarte importantă”, spune Frank. El adaugă că acest studiu ar putea explica de ce înghesuiala înainte de un examen sau dormitul toată noaptea ar putea fi o strategie ineficientă.

De asemenea, cercetătorii au învățat o lecție importantă: conținutul undelor ascuțite este mai important decât cantitatea acestora, având în vedere că șobolanii care au avut un somn normal și șobolanii care au fost privați de somn au avut un număr similar de ondulații, spune el.

Efectele de undă

Buzsáki spune că aceste constatări se potrivesc cu datele publicate de grupul său în luna martie , care au constatat că undele ascuțite care apar în timp ce un animal este treaz ar putea ajuta la selectarea experiențelor care intră în memoria pe termen lung.

Este posibil, spune el, ca undele ascuțite dezorganizate ale șobolanilor privați de somn să nu le permită acestora să marcheze eficient experiențele pentru memoria pe termen lung. Ca urmare, animalele ar putea fi incapabile să reia mai târziu declanșarea neuronală a acelor experiențe.

Acest lucru înseamnă că perturbarea somnului ar putea fi folosită pentru a împiedica amintirile să intre în stocarea pe termen lung, ceea ce ar putea fi util pentru persoanele care au trăit recent o experiență traumatică, cum ar fi cele cu tulburare de stres posttraumatic, spune dr. Buzsáki.