Comunicarea de memorie înseamnă hipocamp și cortexul cerebral
Activitatea legată mai puțin precis a celulelor nervoase din hipocamp și din cortexul cerebral afectează memoria.
Creierul funcționează tot timpul, zi și noapte. În timp ce dormim, se asigură că ceea ce experimentăm în timpul zilei rămâne disponibil permanent în memoria noastră. Acest proces este cunoscut sub numele de consolidare. Consolidarea necesită ca tiparele ritmice lente ale activității neuronale să fie cuplate cât mai precis posibil cu tiparele rapide, în special în timpul somnului profund. Oamenii de știință au reușit acum să arate că persoanele în vârstă cu memorie slabă au pierdut această legătură.
Activ zi și noapte
Creierul nu este activ doar atunci când suntem treji, ci și când dormim. În starea de veghe, interacțiunea diferitelor zone ale creierului ne asigură că ne putem orienta în lume, să realizăm acțiuni și să luăm impresii de mediu. În timpul somnului, ceea ce a fost experimentat este privit, ordonat și consolidat (sau chiar uitat). De aceea, somnul este esențial pentru stocarea pe termen lung și conectarea la rețea a cunoștințelor nou dobândite și, astfel, pentru învățare.
Importanța comunicării coordonate între hipocamp și cortexul cerebral pentru memorie
Comunicarea temporizată între hipocamp și cortexul cerebral este esențială pentru schimbul de informații în timpul somnului. Hipocampul este o structură situată adânc în creier, care este esențială pentru stocarea rapidă, dar pe termen scurt, a cunoștințelor nou dobândite și a experiențelor de zi cu zi. Somnul permite acum hipocampului să „antreneze” cortexul cerebral, care învață mai încet, reactivând în mod repetat ceea ce a fost învățat și notându-l treptat. Pentru a avea succes, acest „antrenament” al cortexului cerebral necesită sincronizarea precisă a activității celulelor nervoase în zonele creierului implicate.
„Observând activitatea cerebrală a subiecților testați în timpul somnului, am reușit acum să arătăm că oamenii care uită mai mult diferă de ceilalți într-un punct esențial. Activitatea celulelor nervoase din hipocamp și din cortexul cerebral este mai puțin legată la persoanele mai uitate.
Faceți vizibilă activitatea creierului în electroencefalografie (EEG)
Cercetătorii pot folosi electroencefalografia (EEG) pentru a vizualiza activitatea creierului în timpul somnului. EEG măsoară activitatea electrică generată de celulele nervoase în timpul activității lor. Fazele de veghe și somn sunt caracterizate de modele specifice de activitate a celulelor nervoase ritmice. Cea mai distinctivă trăsătură a fazelor de somn profund sunt ritmurile lente cu o frecvență de aproximativ 0,5 până la 4 oscilații pe secundă, care se răspândesc pe aproape întregul cortex cerebral. Aceste așa-numite „unde lente” permit coordonarea procesării informațiilor neuronale în părți mari ale creierului. Acest lucru creează ferestre de timp în care amintirile pot fi reactivate de hipocamp și învățate optim de cortexul cerebral.
Activarea schimbului de informații între hipocamp și cortexul cerebral este caracterizată în EEG uman prin activitate rapidă a celulelor nervoase ritmice cu o frecvență de aproximativ 12 până la 16 oscilații pe secundă. Datorită asemănării lor externe cu fusurile utilizate pentru filarea lânii, aceste modele vibraționale sunt, de asemenea, cunoscute sub numele de "fusuri de dormit". „Antrenarea” optimă a cortexului cerebral de către hipocamp este posibilă atunci când fusurile de somn apar exact în acele momente în care undele lente au pregătit celulele nervoase ale cortexului cerebral pentru procesarea eficientă a informațiilor.
Studiu asupra memoriei, învățării și păstrării
Echipa de cercetare a comparat acum capacitatea de învățare și memorie a 34 de subiecți mai tineri cu vârste cuprinse între 19 și 28 de ani și 41 de subiecți mai în vârstă cu vârste cuprinse între 63 și 74 de ani, într-un test de memorie special dezvoltat în acest scop. Participanții au petrecut noaptea între studiu și testul de memorie de a doua zi acasă. Un sistem EEG de somn portabil a înregistrat activitatea celulelor nervoase acolo în timpul somnului. În plus, dimensiunea și structura memoriei și a zonelor cerebrale relevante pentru somn au fost măsurate folosind imagistica prin rezonanță magnetică (MRT) în laborator.
Așa cum era de așteptat, rezultatele au arătat că participanții mai în vârstă au uitat mai mult în medie decât participanții mai tineri. În plus, s-a arătat că subiecții cu capacitate de memorie mai mică noaptea în timpul fazelor de somn profund aveau o cuplare mai puțin precisă între fusurile de somn și valurile lente. Asemănător cu o persoană care bate din palme abia peste ritm, fusurile de somn au ratat momentul optim pentru a „antrena” cortexul cerebral, astfel încât consolidarea conținutului nou învățat a avut mai puțin succes.
Influența cuplării celor două ritmuri ale celulelor nervoase
Am constatat că cuplarea celor două ritmuri ale celulelor nervoase tinde să scadă odată cu vârsta și uitarea crește în același timp. În același timp, acest lucru înseamnă că cei dintre subiecții mai în vârstă care s-au descurcat bine la testele de memorie au arătat, de asemenea, un model de cuplare similar cu cel al subiecților mai tineri ", spune Markus Werkle-Bergner, autor principal și manager de proiect la Institutul pentru dezvoltare umană Max Planck.
În analize suplimentare, echipa de cercetare a reușit să demonstreze că gradul de cuplare între fusurile de somn și undele lente este legat de structura zonelor creierului care sunt implicate în generarea lor. Acest lucru este valabil mai ales pentru hipocamp și talamus. Aceste trei regiuni sunt afectate în mod deosebit de procesele de îmbătrânire.
Cercetătorii suspectează că îmbătrânirea zonelor cerebrale relevante pentru somn și memorie afectează stocarea pe termen lung a conținutului de memorie recent dobândit. În ce măsură modificările dependente de vârstă în comportamentul somnului și fiziologia somnului influențează îmbătrânirea structurală a creierului pe termen lung? Acestea din urmă sunt cauzale responsabile de tulburările de somn observabile la vârsta mai mare? Viitoarele studii de progres ar trebui să arate lumina asupra acestor întrebări.
Muehlroth, B. E., Sander, M. C., Fandakova, Y., Grandy, T. H., Rasch, B., Shing, Y. L. și Werkle-Bergner, M. (2019). Cuplarea precisă a oscilației lente-fus promovează consolidarea memoriei la adulții mai tineri și mai în vârstă. Scientific Reports, 9: 1940. doi: 10.1038/s41598-018-36557-z