Iako je poznato da san igra ključnu ulogu u jačanju pamćenja, naučnici i dalje pokušavaju da dekodiraju kako se ovaj proces odvija u mozgu preko noći.
Novo istraživanje koje vode naučnici sa UCLA Health i Univerziteta u Tel Avivu pruža prve fiziološke dokaze iz unutrašnjosti ljudskog mozga koji podržavaju dominantnu naučnu teoriju o tome kako mozak konsoliduje memoriju tokom spavanja. Nadalje, istraživači su otkrili da ciljana stimulacija dubokog mozga tokom kritičnog vremena u ciklusu spavanja izgleda da poboljšava konsolidaciju pamćenja.
Istraživanje, objavljeno 1. juna u časopisu Nature Neuroscience, moglo bi ponuditi nove naznake o tome kako bi stimulacija dubokog mozga tokom spavanja mogla jednog dana pomoći pacijentima sa poremećajima pamćenja poput Alchajmerove bolesti, rekao je koautor studije Itzhak Fried, MD, Ph.D. Ovo je postignuto novim sistemom „zatvorene petlje“ koji je isporučivao električne impulse u jednom regionu mozga precizno sinhronizovane sa moždanom aktivnošću snimljenom iz drugog regiona.
Prema dominantnoj teoriji o tome kako mozak pretvara nove informacije u dugoročna sećanja tokom spavanja, postoji dijalog preko noći između hipokampusa — moždanog memorijskog čvorišta — i moždane kore, koja je povezana sa višim moždanim funkcijama poput rasuđivanja i planiranja. Ovo se dešava tokom faze dubokog sna, kada su moždani talasi posebno spori i kada se neuroni u regionima mozga smenjuju između brzog aktiviranja u sinhronizaciji i tišine.
„Ovo pruža prvi veliki dokaz do nivoa pojedinačnih neurona da zaista postoji ovaj mehanizam interakcije između memorijskog čvorišta i čitavog korteksa“, rekao je Frid, direktor hirurgije epilepsije na UCLA Health i profesor neurohirurgije, psihijatrije i biobihejvioralne nauke na medicinskoj školi David Geffen na UCLA. „Ima naučnu vrednost u smislu razumevanja kako pamćenje funkcioniše kod ljudi i korišćenja tog znanja za stvarno jačanje pamćenja.
Istraživači su imali jedinstvenu priliku da testiraju ovu teoriju konsolidacije memorije putem elektroda u mozgu 18 pacijenata sa epilepsijom na UCLA Health. Elektrode su implantirane u mozak pacijenata kako bi se identifikovao izvor njihovih napada tokom boravka u bolnici koji obično traje oko 10 dana.
Studija je sprovedena tokom dve noći i jutra. Neposredno pre spavanja, učesnicima studije su prikazani foto-parovi životinja i 25 poznatih ličnosti, uključujući i lako prepoznatljive zvezde poput Merilin Monro i Džeka Nikolsona. Odmah su testirani na njihovu sposobnost da se prisete koja je slavna ličnost uparena sa kojom životinjom, i ponovo su testirani ujutru nakon noći neometanog sna.
Druge noći im je prikazano 25 novih parova životinja i slavnih ličnosti pre spavanja. Ovog puta su dobili ciljanu električnu stimulaciju preko noći, a njihova sposobnost prisećanja uparivanja je testirana ujutru. Da bi isporučili ovu električnu stimulaciju, istraživači su kreirali sistem zatvorene petlje u realnom vremenu koji je Frid uporedio sa muzičkim dirigentom: sistem je „slušao“ električne signale mozga i kada su pacijenti pali u period dubokog sna povezan sa konsolidacijom memorije. , isporučivao je nežne električne impulse koji su upućivali neurone koji se brzo aktiviraju da „igraju“ sinhronizovano.
Svaki pojedinac testiran je imao bolje rezultate na testovima pamćenja nakon noći sna sa električnom stimulacijom u poređenju sa noći neometanog sna. Ključni elektrofiziološki markeri su takođe ukazivali da informacije teku između hipokampusa i kroz ceo korteks, pružajući fizičke dokaze koji podržavaju konsolidaciju memorije.
„Otkrili smo da smo u osnovi poboljšali ovaj autoput kojim informacije teku do trajnijih mesta za skladištenje u mozgu“, rekao je Frid.
Frid je 2012. godine autor studije Nev England Journal of Medicine koja je po prvi put pokazala da električna stimulacija može ojačati pamćenje, a njegov rad je nastavio da istražuje kako duboka moždana stimulacija može poboljšati pamćenje, a sada prelazi u kritičnu fazu sna. Takođe planira da prouči da li veštačka inteligencija može da pomogne u određivanju i jačanju specifičnih sećanja u mozgu.
„U našoj novoj studiji pokazali smo da možemo poboljšati pamćenje uopšte“, rekao je Frid. „Naš sledeći izazov je da li imamo sposobnost da moduliramo određena sećanja.“
Juval Nir sa Univerziteta u Tel Avivu ko-nadgledao je studiju sa Fridom. Među ostalim autorima su i glavna autorka Maja Geva-Sagiv, kao i Emili Mankin, Davn Eliashiv, Natalie Cherri, Guldamla Kalender i Natalia Tchemodanov sa UCLA, i Shdema Epstein sa Univerziteta u Tel-Avivu.
