Комуникация с памет, което означава хипокампус и мозъчна кора
По-малко точно свързаната активност на нервните клетки в хипокампуса и в мозъчната кора уврежда паметта.
Мозъкът работи през цялото време, денем и нощем. Докато спим, той гарантира, че това, което преживяваме през деня, остава постоянно достъпно в паметта ни. Този процес е известен като консолидация. Консолидацията изисква бавните ритмични модели на нервна активност да бъдат съчетани възможно най-точно с бързи модели, особено по време на дълбок сън. Сега учените са успели да покажат, че възрастните хора с лоша памет са загубили тази връзка.
Активен ден и нощ
Мозъкът е активен не само когато сме будни, но и когато спим. Когато сме будни, взаимодействието на различните области на мозъка гарантира, че можем да се ориентираме в света, да извършваме действия и да правим впечатления от околната среда. По време на сън преживяното се преглежда, подрежда и консолидира (или дори се забравя). Ето защо сънят е от съществено значение за дългосрочно съхранение и свързване в мрежа на новопридобити знания и по този начин за учене.
Значение на координираната комуникация между хипокампуса и мозъчната кора за паметта
Навременната комуникация между хипокампуса и мозъчната кора е от основно значение за обмена на информация по време на сън. Хипокампусът е структура, разположена дълбоко в мозъка, която е от съществено значение за бързото, но краткосрочно съхранение на новопридобити знания и ежедневни преживявания. Сънят сега дава възможност на хипокампуса да "тренира" мозъчната кора, която се учи по-бавно, като многократно реактивира наученото и постепенно го записва. За да бъде успешен, това „обучение“ на мозъчната кора изисква точното време на активност на нервните клетки в засегнатите мозъчни области.
„Наблюдавайки мозъчната активност на изследваните по време на сън, успяхме да покажем, че хората, които забравят повече, се различават от другите в една съществена точка. Активността на нервните клетки в хипокампуса и в мозъчната кора е по-малко свързана при по-забравилите хора. “Това обяснява Бийт Мюлрот, първият автор на изследването и докторант в областта на изследователската психология на развитието в Института за развитие на човека Макс Планк (MPIB).
Направете мозъчната активност видима при електроенцефалография (ЕЕГ)
Изследователите могат да използват електроенцефалография (ЕЕГ), за да визуализират дейността на мозъка по време на сън. ЕЕГ измерва електрическата активност, която се генерира от нервните клетки по време на тяхната активност. Фазите на събуждане и сън се характеризират със специфични модели на ритмична активност на нервните клетки. Най-отличителната черта на фазите на дълбок сън са бавните ритми с честота от около 0,5 до 4 трептения в секунда, които се разпространяват в почти цялата мозъчна кора. Тези така наречени „бавни вълни“ дават възможност за координация на невронната обработка на информация в големи части на мозъка. Това създава времеви прозорци, в които спомените могат да се активират отново от хипокампуса и оптимално да се научат от мозъчната кора.
Активирането на обмена на информация между хипокампуса и мозъчната кора се характеризира в човешкия ЕЕГ чрез бърза ритмична активност на нервните клетки с честота от приблизително 12 до 16 трептения в секунда. Поради външната си прилика с вретената, използвани за предене на вълна, тези вибрационни модели са известни още като „спящи вретена“. Оптимално "обучение" на мозъчната кора от хипокампуса е възможно, когато вретената на съня се появяват точно в онези моменти, когато бавните вълни са подготвили нервните клетки на мозъчната кора за ефективна обработка на информация.
Проучване на паметта, ученето и задържането
Сега изследователският екип сравнява способностите за учене и памет на 34 по-млади субекти на възраст между 19 и 28 години и 41 по-възрастни субекти на възраст между 63 и 74 години в тест за памет, специално разработен за тази цел. Участниците прекараха нощта между ученето и теста за памет на следващия ден у дома. Преносима ЕЕГ система за сън записва активността на нервните клетки там по време на сън. В допълнение, размерът и структурата на паметта и свързаните със съня мозъчни области са измервани с помощта на магнитно-резонансно изображение (MRT) в лабораторията.
Както се очакваше, резултатите показаха, че по-възрастните изпитвани са забравили повече средно от по-младите участници. Освен това беше показано, че субектите с по-малък капацитет на паметта през нощта по време на фазите на дълбок сън имат по-малко прецизно свързване между вретената на съня и бавните вълни. Подобно на човек, който пляска точно след ритъма, сънните вретена пропуснаха оптималното време за „трениране“ на мозъчната кора, така че консолидацията на новоученото съдържание беше по-малко успешна.
Влияние на свързването на двата ритъма на нервните клетки
„Установихме, че свързването на двата ритъма на нервните клетки има тенденция да намалява с възрастта и забравянето се увеличава едновременно. В същото време това означава, че тези сред по-възрастните субекти, които са се справили добре в тестовете за памет, също са показали модел на свързване, подобен на този на по-младите, “казва Маркус Веркле-Бергнер, старши автор и ръководител на проекта в Института за човешко развитие Макс Планк.
При по-нататъшни анализи изследователският екип също успя да покаже, че степента на свързване между вретената на съня и бавните вълни е свързана със структурата на мозъчните области, които участват в тяхното генериране. Това важи особено за хипокампуса и таламуса. Тези три региона са особено силно засегнати от процесите на стареене.
Изследователите подозират, че остаряването на сънните и паметта важни области на мозъка уврежда дългосрочното съхранение на новопридобитото съдържание на паметта. До каква степен възрастово зависимите промени в поведението на съня и физиологията на съня влияят в дългосрочен план върху структурното стареене на мозъка? Последните причинно отговорни ли са за забележими нарушения на съня в по-напреднала възраст? Бъдещите изследвания на напредъка трябва да хвърлят светлина върху тези въпроси.
Muehlroth, B. E., Sander, M. C., Fandakova, Y., Grandy, T. H., Rasch, B., Shing, Y. L., & Werkle-Bergner, M. (2019). Прецизното свързване на бавно трептене и вретено насърчава консолидацията на паметта при по-млади и възрастни хора. Научни доклади, 9: 1940. doi: 10.1038/s41598-018-36557-z