Nase mozky vypadají, ze si pamatují behem spánku

Pri spánku nebo pod anestezii se cást lidského mozku chová jako by neco zapamatovala, uvedli v casopise výzkumníci z UCLA Prírodní neurovedy.
Autori uvedli, ze jejich zjistení jsou v rozporu s konvencními teoriemi o tom, jak se pamet upevnuje behem spánku.
Vedoucí týmu Mayank R. Mehta, profesor neurofyziky v oddeleních neurologie, neurobiologie, fyziky a astronomie UCLA a kolegové, meril nekolik cástí mozku, o kterých bylo známo, ze se podílejí na tvorbe pameti pro nervovou aktivitu - byly mereny vsechny oblasti mozku pro cinnost soucasne. Tímto zpusobem bylo mozné zjistit, který region v mozku aktivuje dalsí oblasti, a jak presne se tato aktivace sírí.
Výzkumní pracovníci z Heidelberg University v Nemecku a Max Planck Institute for Medical Research a James McFarland z Brownovy univerzity se také podíleli na této studii.
Experiment na zvíratech, který byl prováden na mysích, se soustredil na tri spojené oblasti mozku:

• Neokortex (nový mozek)
• Hipokampus (starý mozek)
• Entorinální kura - mezilehlý prostor mozku, který spojuje obe výse zmínené cásti

Mehta vysvetlil, ze predchozí studie poukazují na dialog, který se objevuje mezi novým a starým mozkem, zatímco lidé spí, coz bylo podle vseho dulezité pro formování pameti. Nicméne, nikdo se nesnazil zjistit, jaký muze být príspevek entorinálního kortexu k tomuto dialogu, který se "ukázal být menicem hry".
Vedci zjistili, ze entorinální kura vykazuje "trvalou aktivitu", kterou odborníci ríkají, ze zprostredkovávají pracovní pamet, kdyz jsme vzhuru, coz se muze objevit, kdyz se pozorne zamerujeme, abychom si pamatovali veci krátkou dobu, jako je napríklad telefonní císlo práve jsme cetli na mape.
Mehta rekl: "Velkým prekvapením je, ze tento druh pretrvávající aktivity se deje behem spánku, témer po celou dobu." Tyto výsledky jsou zcela nové a prekvapivé, ve skutecnosti se tato trvalá aktivita podobná pracovní pameti objevila v entorinální kure dokonce i pod anestézie."
Trávili jsme tretinu casu spí, vysvetlil Mehta, takze jejich nálezy jsou dulezité - deprivace spánku má skodlivý vliv na zdraví, vcetne ucení a pameti.
Predchozí studie ukázaly, ze hippocampus a neokortex "mluví" navzájem, zatímco jsme spali. Odborníci se domnívají, ze tento dialog je hlavním prispevatelem k nasí tvorbe vzpomínek nebo pametové konzultace. Tlumocení tohoto dialogu mezi obema oblastmi mozku vsak nikdy nebylo provedeno.

Mozek je stále velmi aktivní, kdyz spíme? Proc?

Mehta vysvetlil:

"Kdyz usnes, muzes pokoj tmave a klidne a ackoliv není smyslový vstup, mozku je stále velmi aktivní. Chteli jsme vedet, proc se to delo a jaké ruzné cásti mozku si ríkaly . "

Pro tuto studii se vedci podarilo vyvinout vysoce citlivý monitorovací systém, který jim pomohl sledovat neuronovou aktivitu v kazdé ze trí oblastí mozku soucasne, vcetne aktivity samostatného neuronu.
Jejich sledování bylo natolik citlivé, ze dokázali rozlustit presnou komunikaci, i kdyz se zdálo, ze neurony jsou relativne tiché. S pomocí sofistikované matematické analýzy dokázali rozlustit slozité rozhovory.

Spontánne perzistentní aktivita

Neocortex tráví 90% casu spánku v pomalé vlnové strukture. Aktivita se pohybuje pomalu mezi aktivními a necinnými stavy priblizne jednou za sekundu. Výzkumníci se zamerili na oblast mozku, která má mnoho cástí; entorinální kura.
Neokortická aktivita byla zrcadlena ve vnejsí cásti entorinálního kortexu, ale vnitrní cást entorinálního kortexu se chovala jinak. Neurony zustaly v jejich aktivním stavu ve vnitrní entorhinalové kure, i kdyz vnejsí cást zmizela - "jako kdyby si neurony pamatovaly neco, co neocortex nedávno rekl." Vedci tento fenomén oznacovali za "spontánne perzistentní aktivitu". Navíc tato spontánní perzistentní aktivita zpusobila, ze i neurony v hipokampu jsou velmi aktivní.
Hipokampus se ztisil, kdyz byl neokortex aktivní. Údaje, které vedci shromázdili, jim poskytli jasný výklad o tom, jak doslo k "dialogu" mezi ruznými cástmi mozku.
Mehta rekl:

"Behem spánku se tri cásti mozku vzájemne rozpovídají velmi slozite, entorinální neurony vykazují vytrvalou aktivitu, chovají se, jako by si neco pamatovali i za anestezie, kdyz mysi nemohly cítí ani vubec nic neslysí. , tato pretrvávající cinnost nekdy trvala více nez minutu, coz je obrovský casový interval v mozkové aktivite, který se obecne mení v merítku tisícininy sekundy. "

Entorinální kura - tretí klícový hrác v tomto slozitém dialogu

Teorie predpokládala, ze hippocampus hovorí a rídí neokortex - tato studie to zpochybnuje. Místo toho naznacuje, ze v tomto slozitém dialogu existuje tretí klícový hrác - entorinální kura a ze neokortex pohání entorinální kuru, která zase vypadá, ze se chová, jako by neco vzpomínala. Zdá se, ze to zase rídí hippocampus, zatímco jiné aktivity znemoznují jeho cinnost.
Mehta poznamenal:

"Jedná se o zcela nový zpusob myslení o teorii konsolidace pameti. Zjistili jsme, ze se do tohoto procesu zapojil nový hrác a má obrovský dopad." A to, co delá tento tretí hrác, je rízeno neokortexem, ne hipokampem.To naznacuje, ze vse, co se deje behem spánku, se nedeje tak, jak jsme si to mysleli. Je zapojeno více hrácu, takze dialog je mnohem slozitejsí a smer komunikace je opak toho, co bylo mysleno. "

Mehta verí, ze tento proces, ke kterému dochází v dobe, kdy spíme, je zpusob, jak se zbavit nevyzádané posty - odstranením preplnených a neuzitecných vzpomínek a vymazáním nerelevantních údaju, které byly zpracovány a shromazdovány behem dne.
Tento proces "zpozdení" vede k tomu, ze významné a dulezité pameti se stávají významnejsími a snadnejsími k prístupu. Alzheimerova choroba zacíná v entorinální kure. Pacienti s Alzheimerovou chorobou mají poruchy spánku. Mehta a tým verí, ze jejich zjistení mohou mít dusledky v této oblasti.
Mehta a kolegové plánují pokracovat v tomto výzkumu a pokusí se odhalit, jaké mechanismy existují za cinnostmi v mozku, které objevili, a zjistit, zda tyto cinnosti mohou mít vliv na následné chování.
Autori napsali:

"Tyto výsledky poskytují první prímý dukaz pro pretrvávající aktivitu neuronu vrstvy mediální entorinální vrstvy kury in vivo a odhalují její prínos pro interakce s kortikálními hipokampami, které by mohly být zapojeny do pracovní pameti a ucení dlouhých behaviorálních sekvencí behem chování a konsolidace pameti behem spát."

Napsal Christian Nordqvist