Cum decide creierul ce amintiri păstrează?

Neurocercetătorii au stabilit în deceniile recente ideea că unele dintre experiențele fiecărei zile sunt transformate de către creier în amintiri permanente în timpul somnului din aceeași noapte. Acum, un nou studiu propune un mecanism care determină care amintiri se păstrează în creier până când somnul le face permanente.

Condus de cercetătorii de la NYU Grossman School of Medicine (SUA), studiul abordează celulele cerebrale numite neuroni care „se activează” (produc schimbări în echilibrul sarcinilor lor pozitive și negative) pentru a transmite semnale electrice care codifică amintiri. Grupurile mari de neuroni dintr-o regiune a creierului numită hipocamp emit semnale în mod ritmic, creând secvențe de semnale la milisecunde unul față de celălalt care pot codifica informații complexe.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

Denumite „sharp wave-ripples”, aceste „strigăte” către restul creierului reprezintă activitatea aproape simultană a 15% dintre neuronii din hipocamp și sunt denumite astfel datorită formei pe care o iau când activitatea lor este capturată de electrozi și înregistrată pe un grafic.

Cum decide creierul care amintiri se păstrează și care nu?

În timp ce studiile anterioare asociaseră aceste unde cu formarea amintirilor în timpul somnului, noul studiu a constatat că evenimentele diurne urmate imediat de cinci până la 20 de unde sunt redate mai mult în timpul somnului și astfel sunt consolidate în amintiri permanente. Evenimentele urmate de foarte puține astfel de unde sau de niciuna nu au reușit să formeze amintiri durabile. Astfel creierul determină care amintiri se păstrează.

Studiul a fost publicat în jurnalul Science.

„Studiul nostru constată că aceste unde sunt mecanismul fiziologic folosit de creier pentru a ‘decide’ ce să păstreze și ce să elimine”, a declarat autorul principal al studiului, dr. György Buzsáki, profesor de Neuroștiințe în Departamentul de Neuroștiințe și Fiziologie al NYU Langone Health.

Noul studiu se bazează pe un model cunoscut: mamiferele, inclusiv oamenii, experimentează lumea timp de câteva momente, apoi fac o pauză, apoi experimentează puțin mai mult, apoi fac din nou o pauză. După ce ne concentrăm asupra unui lucru, spun autorii studiului, „calculul” creierului se schimbă adesea într-un mod de „evaluare” inactiv. Astfel de pauze momentane apar pe parcursul întregii zile, dar cele mai lungi perioade de inactivitate au loc în timpul somnului.

Unde specifice

Buzsaki și colegii săi au stabilit anterior că nu există sharp wave-ripples în timp ce explorăm activ informații senzoriale sau ne mișcăm, ci numai în timpul pauzelor de evaluare dinainte sau de după. Studiul actual a constatat că undele reprezintă mecanismul natural de etichetare din timpul acestor pauze de după experiențele de trezire, modelele neuronale etichetate reactivându-se în timpul somnului de după.

În mod important, se știe că aceste unde sunt alcătuite din activitatea celulelor „locului” din hipocamp într-o ordine specifică care codifică fiecare cameră în care intrăm și fiecare braț al unui labirint în care intră un șoarece. Pentru amintirile care sunt reținute, aceleași celule se activează într-un ritm rapid pe măsură ce dormim, „reproducând evenimentul înregistrat de mii de ori pe noapte”. Acest proces întărește conexiunile dintre celulele implicate, notează Medical Xpress.

Pentru studiul actual, alergările succesive prin labirint ale șoarecilor de studiu au fost urmărite prin intermediul electrozilor din populații de celule hipocampale care s-au schimbat constant în timp, în ciuda înregistrării de experiențe foarte similare. Acest lucru a dezvăluit pentru prima dată alergările prin labirint în timpul cărora au avut loc undele specifice în timpul pauzelor de trezire și apoi au fost redate în timpul somnului.

La ce ne ajută să cunoaștem mecanismul care determină care amintiri se păstrează?

Undele au fost înregistrate în mod tipic atunci când un șoarece făcea o pauză pentru a se bucura de o gustare dulce după fiecare alergare prin labirint. Consumul recompensei, spun autorii, a pregătit creierul pentru a trece de la un model de explorator la unul de evaluare, astfel încât să poată apărea aceste unde.

Utilizând sonde din silicon cu două fețe, echipa de cercetare a putut înregistra până la 500 de neuroni simultan în hipocampul animalelor în timpul alergărilor prin labirint. Acest lucru, la rândul său, a creat o provocare deoarece datele devin extrem de complexe cu cât sunt înregistrați mai mulți neuroni independent.

Pentru a obține o înțelegere intuitivă a datelor, a vizualiza activitatea neuronală și a formula ipoteze, echipa a reușit să reducă numărul de dimensiuni din date, într-un fel asemănător cu conversia unei imagini tridimensionale într-una plată, și fără a pierde integritatea datelor.

„Am lucrat pentru a elimina lumea externă din ecuație și am analizat mecanismele prin care creierul mamiferelor etichetează în mod inerent și subconștient unele amintiri pentru a deveni permanente”, a declarat dr. Wannan (Winnie) Yang, absolventă în laboratorul lui Buzsáki și autoare a studiului.

„Motivul pentru care a evoluat un astfel de sistem rămâne un mister, dar cercetările viitoare pot dezvălui dispozitive sau terapii care să ajusteze undele specifice pentru a îmbunătăți memoria sau chiar pentru a reduce reamintirea evenimentelor traumatice”, a concluzionat ea.

Vă recomandăm să citiți și:

Empatia se poate transmite social, au descoperit oamenii de știință

Poluarea aerului are o legătură „semnificativă” cu numărul de sinucideri

Terapia cu fructe coapte ar opri creșterea celulelor canceroase

Vesta care poate detecta semnele precoce ale bolii mușchiului cardiac