دانشمندان علوم اعصاب در دهه های اخیر این ایده را ایجاد کرده اند که برخی از تجربیات هر روز توسط مغز در طول خواب همان شب به خاطرات دائمی تبدیل می شود. اکنون، یک مطالعه جدید مکانیسمی را پیشنهاد می‌کند که تعیین می‌کند کدام خاطرات به اندازه کافی مهم هستند تا زمانی که خواب آنها را دائمی کند، در مغز باقی بمانند.
این مطالعه که توسط محققان دانشکده پزشکی دانشگاه گروسمن نیویورک هدایت می‌شود، حول سلول‌های مغزی به نام نورون‌ها می‌چرخد که برای انتقال سیگنال‌های الکتریکی که خاطرات را رمزگذاری می‌کنند یا نوساناتی در تعادل بارهای مثبت و منفی خود ایجاد می‌کنند. گروه‌های بزرگی از نورون‌ها در ناحیه‌ای از مغز به نام هیپوکامپ در چرخه‌های ریتمیک با هم شلیک می‌کنند و دنباله‌ای از سیگنال‌ها را در فاصله میلی‌ثانیه‌ای از یکدیگر ایجاد می‌کنند که می‌توانند اطلاعات پیچیده را رمزگذاری کنند.
این “فریادها” که “موج های تیز ریپل(sharp wave-ripples )” نامیده می شوند، نشان دهنده شلیک تقریباً همزمان 15 درصد از نورون های هیپوکامپ هستند و به دلیل شکلی که هنگام ثبت فعالیت آنها توسط الکترودها و ثبت بر روی یک الکترود به خود می گیرند، نامگذاری شده اند.
در حالی که مطالعات گذشته موج‌های ریپل را با شکل‌گیری حافظه در طول خواب مرتبط می‌کردند، مطالعه جدید نشان داد که رویدادهای روز و بلافاصله بعد از 5 تا 20 موج تند در طول خواب بیشتر تکرار می‌شوند و به‌طور دائمی تبدیل می‌شوند. خاطرات. وقایعی که به دنبال آن موج‌های بسیار کم یا بدون موج تند ریپل به دنبال آنها بود، نتوانست خاطرات ماندگاری را ایجاد کند.
گیورگی بوزاکی، نویسنده ارشد این مطالعه و دکتر بیگز، پروفسور علوم اعصاب در بخش علوم اعصاب و فیزیولوژی در NYU Langone Health گفت: «مطالعه ما نشان می‌دهد که امواج تند مکانیسم فیزیولوژیکی مغز هستند که برای «تصمیم‌گیری» چه چیزی را نگه دارد و چه چیزی را دور بیندازد عمل می کند.
راه رفتن و مکث
مطالعه جدید بر اساس یک الگوی شناخته شده است: پستانداران از جمله انسان جهان را برای چند لحظه تجربه می کنند، سپس مکث می کنند، سپس کمی بیشتر تجربه می کنند، سپس دوباره مکث می کنند. نویسندگان مطالعه می گویند پس از توجه به چیزی، محاسبات مغز اغلب به حالت ارزیابی مجدد «بیکار» تغییر می کند. چنین مکث های لحظه ای در طول روز اتفاق می افتد، اما طولانی ترین دوره های بیکاری در طول خواب رخ می دهد.
بوراکی و همکارانش قبلاً ثابت کرده بودند که وقتی ما به طور فعال اطلاعات حسی را کاوش می کنیم یا حرکت می کنیم، هیچ موج تیزی رخ نمی دهد، بلکه فقط در طول مکث های بیکار قبل یا بعد از آن است. مطالعه حاضر نشان داد که امواج تیز ریپل، موج نشان دهنده مکانیسم نشانه گذاری طبیعی در طول چنین مکث هایی پس از بیداری است، با الگوهای عصبی برچسب گذاری شده در طول خواب پس از کار دوباره فعال می شوند.
نکته مهم این است که موج های تیز ریپل شلیک “سلول های مکان” هیپوکامپ به ترتیب خاصی تشکیل می دهند یعنی هر اتاقی را که وارد می شویم و یا هر پازل پیچ و خم را که توسط موش کشف می شود رمزگذاری می کند. برای خاطراتی که به یاد می‌مانند، همان سلول‌ها با سرعت بالا شلیک می‌کنند، در حالی که ما می‌خوابیم، “رویداد ثبت شده را هزاران بار در شب پخش می‌کنند.” این فرآیند ارتباطات بین سلول های درگیر را تقویت می کند.
برای مطالعه حاضر، اجراهای پی در پی ماز توسط موش های مورد مطالعه از طریق الکترودهای جمعیت سلول های هیپوکامپ که به طور مداوم در طول زمان تغییر می کردند، علی رغم ثبت تجربیات بسیار مشابه، ردیابی شدند. این برای اولین بار نشان داد که پیچ و خم می چرخد که در طی آن امواج در طول مکث بیداری رخ می دهد، و سپس در طول خواب دوباره پخش می شود.
موج‌های تند معمولاً زمانی ثبت می‌شد که یک موش پس از هر دویدن پیچ و خم برای لذت بردن از نوشیدنی شیرین مکث می‌کرد. به گفته نویسندگان، مصرف پاداش، مغز را آماده کرد تا از یک الگوی اکتشافی به یک الگوی بیکار تغییر مسیر دهد تا امواج تیز موجی رخ دهد.
با استفاده از کاوشگرهای سیلیکونی دو طرفه، تیم تحقیقاتی توانست تا 500 نورون را به طور همزمان در هیپوکامپ حیوانات در حین اجرای ماز ثبت کند. این به نوبه خود چالشی را ایجاد کرد زیرا هرچه نورون های بیشتری به طور مستقل ثبت شوند، داده ها بسیار پیچیده می شوند. برای به دست آوردن درک شهودی از داده‌ها، تجسم فعالیت‌های عصبی و شکل‌گیری فرضیه‌ها، این تیم با موفقیت تعداد ابعاد داده‌ها را کاهش داد، از جهاتی مانند تبدیل یک تصویر سه‌بعدی به یک تصویر مسطح، و بدون از دست دادن یکپارچگی داده‌ها. .
نویسنده اول وانان (وینی) یانگ، دکترا، دانشجوی فارغ التحصیل در Buzsáki گفت: “ما برای خارج کردن دنیای بیرون از معادله کار کردیم و مکانیسم هایی را بررسی کردیم که مغز پستانداران به طور ذاتی و ناخودآگاه برخی از خاطرات را برچسب گذاری می کند تا دائمی شوند.” آزمایشگاه. چرایی تکامل چنین سیستمی هنوز یک راز است، اما تحقیقات آینده ممکن است دستگاه‌ها یا روش‌هایی را نشان دهد که می‌توانند امواج تیز امواج را برای بهبود حافظه یا حتی کاهش یادآوری رویدادهای آسیب‌زا تنظیم کنند.
.Materials provided by NYU Langone Health / NYU Grossman School of Medicine. Note: Content may be edited for style and length
