Ce se întâmplă în creierul tău în timpul somnului. Ce au scos la iveală studiile

Noua cercetare explică modul în care neuronii individuali din hipocampusul șobolanilor stabilizează și ajustează reprezentările spațiale în perioadele de odihnă, după prima lor experiență de alergare într-un labirint, oferind prima dovadă a neuroplasticității în timpul somnului.

Unele vise pot, de fapt, să prezică viitorul: cercetările recente au descoperit că în timpul somnului, unii neuroni nu doar că reiau evenimentele recente, dar anticipează și experiențele viitoare.

Un studiu despre somn și învățare ar pute revoluționa noțiunea de neuroplasticitate

Descoperirea este parte a unui studiu despre somn și învățare, publicat în Nature de o echipă de cercetători de la Universitatea Rice și Universitatea din Michigan. Studiul oferă o perspectivă fără precedent asupra modului în care neuronii individuali din hipocampusul șobolanilor stabilizează și ajustează reprezentările spațiale în perioadele de odihnă, după prima lor experiență de alergare într-un labirint.

Recomandări

Focar de E.coli în Marea Britanie provocat de o banală salată. A fost înregistrat deja un…

Ce a eliminat un pacient prin tuse: „Este o anomalie peste orice imaginație…”

„Anumiți neuroni reacționează la stimuli specifici”, a spus Kamran Diba, profesor la Universitatea din Michigan și autorul principal al studiului. „Neuronii din cortexul vizual reacționează la stimuli vizuali adecvați. Neuronii pe care îi studiem noi arată preferințe de loc.”

Cercetătorii au studiat procesul prin care acești neuroni specializați produc o reprezentare a lumii după o experiență nouă. Cercetătorii au urmărit undele ascuțite, un tipar de activare neuronală cunoscut pentru rolul său în consolidarea noilor amintiri și, mai recent, pentru etichetarea părților unei noi experiențe ce urmează să fie stocate ca amintiri.

„Pentru prima dată în acest studiu, am observat cum acești neuroni individuali stabilizează reprezentările spațiale în perioadele de odihnă”, a spus Kemere, profesor la Rice.

Somnul este esențial pentru memorie și învățare, iar știința a cuantificat această intuiție veche măsurând performanța la teste de memorie după un pui de somn, în comparație cu o perioadă de trezire sau chiar cu una de privare de somn.

În urmă cu câteva decenii, oamenii de știință au descoperit și că neuronii din creierul animalelor adormite, care au fost lăsate să exploreze un nou mediu înainte de a se odihni, se activau într-un mod care repeta traiectoriile animalelor în timpul explorării. Această constatare s-a aliniat la cunoștințele conform cărora somnul ajută la cristalizarea noilor experiențe în amintiri stabile, sugerând astfel că reprezentările spațiale ale multor neuroni specializați din hipocampus sunt stabile în timpul somnului.

Cum funcționează neuroplasticitatea în somn

Cu toate acestea, cercetătorii au vrut să vadă dacă există mai mult de atât. „Ne-am imaginat că unii neuroni ar putea să-și schimbe reprezentările – reflectând experiența pe care am avut-o cu toții de a ne trezi cu o nouă înțelegere a unei probleme”, a spus Kemere. „Demonstrarea acestui lucru, totuși, a necesitat să urmărim cum neuronii individuali ating reglajul spațial, adică procesul prin care creierul învață să navigheze într-o rută sau un mediu nou.”

Cercetătorii au antrenat șobolanii să alerge înapoi și înainte pe o pistă ridicată cu o recompensă lichidă la fiecare capăt și au observat cum neuronii individuali din hipocampusul animalelor ar reacționa în acest proces. Calculând o rată medie de activare pe multe ture, cercetătorii au putut estima câmpul de loc al neuronilor sau zona din mediu de care un anumit neuron era cel mai interesat.

„Punctul critic aici este că unele câmpuri de loc sunt estimate folosind comportamentul animalului”, a spus Kemere, subliniind provocarea de a evalua ce se întâmplă cu câmpurile de loc în perioadele de odihnă când animalul nu se mișcă fizic prin labirint.

„De mult timp mă gândesc cum putem evalua preferințele neuronilor în afara labirintului, cum ar fi în timpul somnului”, a spus Diba. „Am abordat această provocare corelând activitatea fiecărui neuron individual cu activitatea tuturor celorlalți neuroni.”

Aceasta a fost inovația cheie a studiului: cercetătorii au dezvoltat o abordare de învățare automată statistică ce a folosit ceilalți neuroni pentru a cartografia o estimare a locului unde animalul visa să fie. Apoi au folosit aceste poziții visate pentru a estima procesul de reglaj spațial pentru fiecare neuron din seturile lor de date.

„Capacitatea de a urmări preferințele neuronilor chiar și fără un stimul a fost o descoperire importantă pentru noi”, a spus Diba.

Metoda a confirmat că reprezentările spațiale care se formează în timpul experienței unui nou mediu sunt, pentru majoritatea neuronilor, stabile pe parcursul mai multor ore de somn post-experiență. Dar, așa cum anticipaseră cercetătorii, povestea nu se oprește aici.

Ce se întâmplă în creier în timpul somnului

„Ce mi-a plăcut cel mai mult la această cercetare și motivul pentru care am fost atât de entuziasmat de ea este descoperirea că nu este neapărat cazul ca în timpul somnului singurul lucru pe care acești neuroni îl fac este să stabilizeze o amintire a experienței”, a spus Kemere.

„Se pare că unii neuroni ajung să facă altceva. Putem vedea aceste alte schimbări care apar în timpul somnului și când punem animalele înapoi în mediu a doua oară, putem valida că aceste schimbări reflectă cu adevărat ceva ce a fost învățat în timp ce animalele dormeau. Este ca și cum a doua expunere la spațiu are loc de fapt în timp ce animalul doarme.”

Acest lucru este semnificativ deoarece constituie o observație directă a neuroplasticității așa cum se întâmplă în timpul somnului. Kemere a subliniat că aproape toate cercetările despre plasticitate – care examinează mecanismele care permit neuronilor să se reorganizeze și să formeze noi reprezentări – se concentrează pe ceea ce se întâmplă în timpul perioadelor de veghe, atunci când sunt prezentați stimuli, mai degrabă decât în timpul somnului, când stimulii relevanți sunt absenți.

Sursă foto: Shutterstock

CITEȘTE ȘI: Neuronii nu sunt singurele celule care gândesc. Ce alte celule joacă un rol important în depresie?