Tijekom faze usporenog sna, aktivno se konsolidiraju nova znanja • Alexander Markov • Znanstvena vijest o "Elementima" • Neurobiologija

Tijekom faze sporo spavanja, nova znanja su aktivno konsolidirana.

Hipokampus je uparena struktura mozga koja igra ključnu ulogu u transformaciji stečenog iskustva u dugotrajnu memoriju (pogled s donje strane mozga). Slika od ru.wikipedia.org

Poznato je da se tijekom sporo faze spavanja informacije dobivene uoči dana konsolidiraju. Njemački neuroznanstvenici su otkrili da ako se za vrijeme spora sna osjeti isti miris koji je osjetio miris tijekom procesa učenja, onda se pamćenje učinkovitije događa. Zvučni signal primljen u snu dovodi do aktivacije hipokampalnih neurona – dijela mozga koji je odgovoran za stvaranje dugotrajne memorije. Ovi rezultati pokazuju da je pojačanje novih spoznaja tijekom sporog sna snažan proces koji zahtijeva da hipokampus radi, a ne nuspojava općeg smanjenja aktivnosti mozga.

Zahvaljujući brojnim izvanrednim otkrićima neurobiologa tijekom proteklih 50 godina, već znamo mnogo o biološkoj prirodi pamćenja, o fiziološkim i biokemijskim procesima koji su temelj ovog nevjerojatnog fenomena, te o onim dijelovima mozga koji su odgovorni za različite vrste sjećanja.Utvrđeno je da je sjećanje dvije vrste: kratkotrajno – ustrajno samo dok se zadržavamo pažnja na objektu i lokalizirana u prefrontalnom korteksu (Prefrontalni korteks) – i dugoročno.

Potonji je, pak, podijeljen na svjesno (eksplicitno ili deklarativno) sjećanje na događaje, činjenice, senzacije i nesvjesnu, implicitnu ili proceduralnu memoriju (na primjer, motoričke vještine). Proceduralna memorija pohranjena je u motoru korteksa i malog mozga, a regije mozga kao što su striatum ili striatum sudjeluju u njenoj formiranju (striatum), i amigdala (amigdala). Deklarativna memorija je lokalizirana u onim dijelovima korteksa koji su odgovorni za percepciju odgovarajućih signala – na primjer, sjećanje na ono što se vidi pohranjeno je u vizualnom korteksu. Ključni dio mozga koji je potreban za hvatanje stečenog iskustva u obliku dugoročne deklarativne memorije jest hipokampus.

Uloga hipokampusa u formiranju pamćenja otkrila je Brenda Milner i njezini kolege tijekom studije pacijenta poznatog samo inicijalima (H.M.), koji je uklonjen hipokampus za liječenje teške epilepsije.Očekivani terapeutski učinak je postignut, ali nesretni pacijent je potpuno izgubio sposobnost pamćenja bilo čega. Vrlo dobro se sjećao cijelog života prije operacije, zadržao je razum i sposobnost održavanja razumnog razgovora (samo bez skakanja s jedne teme u drugu), ali svi događaji koji su mu se dogodili nakon operacije zadržali su se u sjećanju samo nekoliko minuta, a zatim neopozivo zaboravio. Istodobno, s njim je ostao sposobnost stvaranja dugotrajne nesvjesne (proceduralne) memorije: primjerice, mogao je razviti nove motoričke vještine kao rezultat treninga, iako se nije sjećao treninga.

Nedavno je pažnja znanstvenika sve više privukla vezu sjećanja i spavanja. Utvrđeno je da su obje vrste dugoročne memorije fiksirane u snu, a deklaracijska memorija je fiksirana u fazi "spora" spavanja, a proceduralna memorija je fiksirana u fazi "brze" spavanja (tzv. REM spavanje, od riječi brzo kretanje očiju – brzo kretanje očiju).

U pokusima na štakorima pokazalo se da se tijekom sporog spavanja u hipokampusu iste skupine neurona uzbuđuju i idu u sekvencu kao iu procesu učenja koji je dan prije.To je vodilo znanstvenike da vjeruju da hipokampus u snu, kako jest, ponovno prenosi informacije dobivene tijekom dana, što vjerojatno pridonosi njegovoj boljoj pamćenju.

Međutim, aktivna uloga hipokampusa u procesu fiksacije memorije u snu ostaje neprovjerena. Postoji alternativna hipoteza prema kojoj spori spavanje pomaže konsolidirati deklarativnu memoriju jednostavno zato što je najdublja faza sna tijekom kojeg se mozga smanjuje do minimuma, a omjer "smislenih signala" do raznih "buka" postaje maksimalan.

Njemački znanstvenici uspjeli su uz pomoć duhovitog eksperimenta dobiti nove dokaze u korist činjenice da je pamćenje tijekom spavanja snažan proces koji zahtijeva rad hipokampusa.

Pokus je proveden na volonterima koji su sjedili na računalu i ponudili da igraju memorijalnu igru. Igra je sljedeća. Na ekranu računala prikazano je 30 kartica s "košulje" (kartice su raspoređene u pet redova od po šest komada). Elektronska paluba sastoji se od 15 parova kartica koje se razlikuju po uzorku na prednjoj strani.Jedna od karata skreće se tako da subjekt može vidjeti crtež. Druga kasnije, druga kartica s istim uzorkom se preokreće. Subjekt mora zapamtiti njihov položaj. Nakon tri sekunde, obje se kartice opet okrenu prema gore, a nakon još tri sekunde, točno ista demonstracija sljedećeg par karata. Nakon dvaput svih 15 parova karata, započinje test memorije. Jedna od kartica je otvorena, a subjekt mora koristiti miš kako bi naznačio gdje se nalazi par. Bez obzira na točnost odgovora, kartica za par otvara se tri sekunde, tako da se obuka nastavlja tijekom testiranja. Sve to traje sve dok subjekt ne nauči mjesto od 10 parova od 15.

U procesu učenja, subjekti su mirisali miris ruže, koji im je dan posebnom nosnom maskom. Nakon toga, volonteri su otišli u krevet, kao i oni, u maskama, pa čak i s elektrodama na glavi kako bi uklonili elektroencefalogram. Nije iznenađujuće, zdravi mladi ljudi bili su odabrani za eksperiment, ne pušiti, a ne piti i nemaju nikakvih problema sa spavanjem.

Čim je encefalogram pokazao da je faza spavanja počela, polovica ispitanika hranila je miris ruže kroz masku, a ne drugu polovicu.Ujutro su provjerili tko bolje pamti mjesto kartica. Pokazalo se da je prva grupa predmeta mnogo bolje svladala materijal. Osim toga, uz pomoć magnetske rezonancije, bilo je moguće pokazati da olfaktivni stimulans, koji dolazi tijekom sporog sna, aktivira hipokampalne neurone.

Istraživači su također postavili tri kontrolne eksperimente. U prvom od njih, tijekom treninga, miris se nije pomicao, ali u snu je isporučen na isti način kao u glavnom eksperimentu. Nije bilo poboljšanja u pamćenju. To znači da miris ruže pridonosi konsolidaciji vještina ne samo po sebi već samo kao poticaj povezan s procesom učenja. U drugom kontrolnom eksperimentu, miris je primijenjen tijekom treninga i tijekom faze brzo Sleep. U tom slučaju, olfaktivni poticaj također nije imao utjecaja na pamćenje. To potvrđuje prethodne rezultate, prema kojima je riječ o fazi usporenog sna koji je ključ za konsolidaciju svjesnih "deklarativnih" sjećanja. Konačno, u trećem kontrolnom eksperimentu, miris je primijenjen tijekom treninga, a zatim opet tijekom budnosti (prije odlaska u krevet). To također nije utjecalo na rezultate jutarnjeg testa.

Dobiveni rezultati potvrđuju hipotezu da je konsolidacija svjesnih sjećanja (deklarativna memorija) tijekom usporenog sna aktivan proces uz sudjelovanje hipokampusa. Osjetljivi podražaji povezani sa znanjima stečenim danom prije dodatno stimuliraju hipokampus, koji od toga vjerojatno počinje aktivnije "pomicati" one sekvence živčanih impulsa koji su se pojavili u njemu dan prije u procesu učenja (kao što je ranije pokazano kod štakora).

Što je s implicitnom ili proceduralnom memorijom? Znanstvenici su proveli točno istu seriju eksperimenata s upotrebom druge vrste treninga usredotočenih na ovu vrstu memorije – na formiranje motoričkih sposobnosti. Umjesto igranja s karticama, subjekti su tražili neko vrijeme što je brže i preciznije moguće nakon određenog vremena da upišu određeni slijed od pet znakova na tipkovnici. Sljedećeg jutra, svi ispitanici pokazali su bolje rezultate u ovom testu od noći prije, dakle, stečena motorička vještina preko noći nekako su popravljala. Međutim, nikakve igre s mirisima nisu imale utjecaja na ovu konsolidaciju, uključujući i kada se miris isporučuje tijekom REM spavanja.

Ovaj rezultat može se činiti čudnim, jer je poznato da se motoričke sposobnosti precizno prate tijekom ove faze. Prema autorima, ovdje je smisao da olfaktivni podražaji ne mogu lako povezati s "motornim" (proceduralnim) sjećanjima kao s deklarativnim. Doista, oni dijelovi mozga u kojima se obrađuju mirisne informacije vrlo su usko povezane s hipokampusom. To je poznato iz anatomije mozga i potvrđuje činjenica da su mirisi povezani s važnim događajima u životu osobe snažni alati za buđenje svjesnih sjećanja. Što se tiče povezivanja mirisnih regija mozga sa striatumom, motorom korteksa i malog mozga (odjeljenja odgovorna za proceduralnu memoriju), čini se da je mnogo više posredovano.

U ovom su istraživanju korišteni olfaktni podražaji (a ne vizualni, auditivni ili taktilni) jednostavno zato što se osoba nije probudila od njih. Ali dobiveni rezultati upućuju na pitanje zašto je miris – naizgled najmanje važan od naših pet osjetila – bio tako usko povezan s najdubljim i najsloženijim procesima koji se javljaju u našem mozgu.Očito je to ostavština onih vremena kada je daleki osjećaj ljudskih predaka odigrao mnogo važniju ulogu nego danas.

izvor: Björn Rasch, Christian Büchel, Steffen Gais, Jan Born. Mirisni znakovi tijekom usporavanja brzine spavanja Deklarativno konsolidiranje memorije // znanost, 2007. V. 315. P. 1426-1429.

Vidi također:
1) Boris Žukov. Elusive Engram (popularan članak o biološkim mehanizmima pamćenja).
2) Elena Naimark. Znanost na milost spavanja (popularni članak o prirodi sna)

Aleksandar Markov


Like this post? Please share to your friends:

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: