Kodėl miegas yra toks svarbus mokymuisi ir atminčiai? Austrijos mokslo ir technologijų instituto (ISTA) neurologai tiria šią funkciją stebėdami žiurkių smegenų nervinį aktyvumą iki 20 valandų miego metu , po to, kai jos buvo pristatytos į naują aplinką. Tyrimo rezultatai sutelkti į nervinio aktyvumo modelių reorganizaciją miego metu, kuri atspindi tą, kuri stebima prisimenant prisiminimus po pabudimo.
Geras nakties miegas padeda mums prisiminti ir įsiminti neseniai išmoktą informaciją. Tai taikoma ir gyvūnams, nes, pavyzdžiui, maisto šaltinių vietos įsiminimas yra būtinas išgyvenimui. Tyrėjai gali ištirti šį miego vaidmenį laboratorijoje, mokydami laboratorines peles ar žiurkes jų aplinkos, naudodami įvairias atminties užduotis. Tokiuose eksperimentuose, skirtuose erdviniam mokymuisi, gyvūnai turi išmokti prisiminti maisto atlygio vietą labirintuose. Nepaisant išsamių tyrimų, skirtų suprasti neuroninius mokymosi, atminties formavimo ir prisiminimo mechanizmus, daugelis klausimų apie šias esmines smegenų funkcijas lieka neatsakyti.
Profesoriaus Jozsefo Csicsvari grupės mokslininkai Austrijos mokslo ir technologijų institute (ISTA) dabar pademonstravo pagrindinį miego fazių vaidmenį optimizuojant atminties veiklą. Naudodami belaidį metodą, jie išmatavo neuronų aktyvumo modelius žiurkių smegenyse 20 valandų miego ciklo metu, žymiai pailgindami anksčiau aprašytą matavimo laiką. „Mes parodėme, kad neuronų išsidėstymas ankstyvųjų miego fazių metu atspindi neseniai išmoktus erdvinius prisiminimus. Tačiau miegui progresuojant, neuronų aktyvumo modeliai palaipsniui transformuojasi į modelius, matomus vėliau, kai žiurkės pabunda ir prisimena vietas, kur gavo maisto atlygį“, – sako Csicsvari.
Ankstesni tyrimai parodė, kad žievės smegenų regionas, vadinamas hipokampu, yra svarbus tiek tyrinėjant ir sekant maršrutus aplinkoje (vadinamoji erdvinė navigacija), tiek erdviniam mokymuisi. Hipokampo neuronai seka gyvūno padėtį, siųsdami impulsus į konkrečias vietas, taip sukurdami kognityvinį aplinkos žemėlapį. Gyvūnai naudoja šį žemėlapį, kad orientuotųsi erdvėje ir jį atnaujintų mokydamiesi. Atlygio vietos atlieka lemiamą vaidmenį šiame procese, nes jos yra neproporcingai atstovaujamos gyvūnų kognityviniame žemėlapyje.
Po erdvinio mokymosi hipokampas atlieka svarbų vaidmenį gerinant atmintį miego metu. Tai įvyksta per neseniai išmoktų atminties pėdsakų aktyvavimą. Ankstesniame tyrime Csicsvari grupė ISTA parodė, kad kuo dažniau konkreti atlygio vieta buvo aktyvuojama miego metu, tuo geriau gyvūnas ją prisiminė pabudęs. Tačiau, kai komanda bandė blokuoti konkretaus atlygio prisiminimo aktyvavimą, gyvūnai negalėjo prisiminti atitinkamos vietos.
Nors anksčiau tyrėjai galėjo tirti erdvinių prisiminimų reaktyvavimą tik trumpesnių, dviejų–keturių valandų, miego periodų metu, dabar komanda atliko tokius eksperimentus ilgo nakties miego metu. Naudodami belaidžius įrašus, jie stebėjo neuronų aktyvumą hipokampe iki 20 valandų, kai žiurkės ilsėjosi ir miegojo po erdvinio mokymosi patirties.
„Mūsų rezultatai buvo netikėti. Galėjome parodyti, kad su atlygio vietomis susijusių neuronų aktyvumo modeliai ilgo miego metu reorganizuojasi“, – sako Larsas Bollmannas, buvęs doktorantas, neseniai ISTA gavęs daktaro laipsnį, ir vienas iš dviejų pirmųjų tyrimo autorių. Iš tiesų, kai tam tikra atlygio vieta buvo vėl aktyvuota, ne visi neuronai, atstovaujantys tai vietai, išliko aktyvūs visą miego laikotarpį. Nors kai kurie išliko aktyvūs – ISTA tyrėjai juos pavadino „stabiliu pogrupiu“ – kiti nustojo aktyvuoti vėlesnių miego fazių metu. Tačiau tuo pačiu metu pamažu pradėjo aktyvuoti nauja neuronų grupė. „Labiausiai stebina tai, kad sugebėjome parodyti, jog nors ankstyvosiose miego stadijose neuronų aktyvavimo modelis atspindėjo neuronų aktyvumą mokymosi fazės metu, šis modelis vėliau išsivystė ir atspindėjo neuronų aktyvumą, kai žiurkės pabudo ir prisiminė atlygio vietą“, – priduria Bollmannas. Komanda ne tik pastebėjo neuronų aktyvumo modelių pokytį miego metu, susijusį su erdviniu mokymusi, bet ir susiejo jį su atminties reaktyvavimo procesu. Tai leido jiems parodyti, kaip miegas padeda išlaikyti prisiminimus šviežius. Be to, jie parodė, kad ši reorganizacija vyksta ne REM (ne greitų akių judesių) miego metu, o REM miegas ją neutralizuoja.
Kokį vaidmenį atlieka šis reiškinys, kuris atsiranda miego metu ir vadinamas „reprezentaciniu dreifu“? „Galime tik spėlioti šiuo klausimu“, – sako Csicsvari. „Gali būti, kad atminties reprezentacijos mokymosi metu turi būti suformuotos greitai, tačiau tokios reprezentacijos nėra optimalios ilgalaikiam saugojimui. Todėl miego metu gali vykti procesas, kuris optimizuoja šias reprezentacijas, kad sumažėtų smegenų ištekliai, skirti konkrečiam prisiminimui saugoti.“ Kaip šios prielaidos įrodymą tyrėjai pastebėjo, kad po miego prie konkrečios atlygio vietos buvo prijungta mažiau neuronų nei anksčiau. Tai atlaisvina kai kuriuos neuronus naujesniems prisiminimams įrašyti. „Visi nauji prisiminimai turi rasti būdą, kaip būti integruoti į esamas žinias. Todėl dažnas naujų prisiminimų kartojimas, taip pat dalinis neuronų laidų pakeitimas, gali padėti optimizuoti jų integraciją į esamas atminties reprezentacijas“, – daro išvadą Csicsvari.
originalus leidinys
Taip pat skaitykite
Miegas vėl tampa šiek tiek suprantamesnis | Pugnalom
Tyrimas: žiemos miegas išsivystė nepriklausomai nuo rūšių | Pugnalom
