Cercetătorii se concentrează asupra modului în care creierul consolidează amintirile, în timpul somnului.
Allan Hobson, medic absolvent al promoției din 1959, obișnuia să spună că singura funcție biologică cunoscută a somnului era de a combate somnolența. Era singura necesitate biologică a omului care nu era încă pe deplin înțeleasă. Foamea și setea împing oamenii să își hrănească corpul; sexul perpetuează specia. Dar somnul? Nimic.
Apoi, echipa sa a descoperit dovezi pentru importanța somnului.
S-a întâmplat în 1999. Participanții la studiu stăteau unul câte unul la un calculator în laboratorul lui Hobson de la HMS, unde era profesor de psihiatrie. Între ecranele albe, se arăta pentru câteva milisecunde o imagine: o grilă de linii orizontale, 19 pe orizontală și 20 pe verticală, uniformă, cu excepția unei linii care era înlocuită cu o literă – fie T, fie L – și trei linii consecutive erau înclinate.
Robert Stickgold, la acea vreme asistent de psihiatrie la HMS în grupul lui Hobson, i-a întrebat pe fiecare dintre participanți ce literă au văzut și dacă trio-ul de linii înclinate au fost aranjate orizontal sau vertical. Pe măsură ce testul se repeta timp de 60-90 de minute, el ajusta viteza ecranelor și urmărea acuratețea participanților.
Stickgold i-a făcut pe unii participanți să repete sarcina mai târziu în aceeași zi. Nu s-au îmbunătățit prea mult. Cei testați a doua zi după o noapte completă de somn, însă, s-au descurcat semnificativ mai bine.
Cercetătorii au descoperit că este necesar cel puțin 6 ore de somn pentru ca un participant să înregistreze o îmbunătățire semnificativă. Cu cât dormeau mai mult de 6 ore, cu atât performanța lor era mai bună la test.
Studiul participanților a arătat că îmbunătățirea depindea de cât de mult somn profund, cu unde lente, experimentau aceștia la începutul nopții și cât de mult somn cu mișcări rapide ale ochilor, sau REM, primeau spre dimineață.
Când Stickgold și colegii săi au publicat descoperirile lor în Jurnalul de Neuroștiință Cognitivă în 2000, ei au furnizat unele dintre primele dovezi convingătoare că somnul nu era doar util pentru memorie și învățare, așa cum fusese arătat înainte, ci era, de fapt, necesar pentru ambele.
„Acesta ar fi putut fi primul studiu care a lovit comunitatea științifică destul de tare încât să creadă în el”, spune Stickgold, acum profesor de psihiatrie la HMS la Centrul Medical Beth Israel Deaconess și un lider global în cercetarea somnului, viselor și memoriei. „A fost atât de bine făcut, cu atâtea grupuri de control ridicole, încât a avut un impact real.”
Memoria de bază
Creierul celor care are au mai multe ore de somn, procesează amitirile toată noaptea.
În ultimii ani a devenit clar faptul că atât somnul non-REM, cât și REM contribuie la consolidarea memoriei pe tot parcursul nopții. Somnul non-REM, care începe în timp ce adoarmim și apoi coboară în somn lent sau adânc înainte de a crește și trece la REM, pare să consolideze mai mult memoria declarativă. Somnul REM, marcat prin visare, pare mai important pentru consolidarea memoriei implicite. Dar asta este o simplificare, și există încă multe detalii care trebuie stabilite, cum ar fi cum variază consolidarea între REM-ul din prima parte a nopții și REM-ul din ultima parte a nopții și pentru cele multe tipuri diferite de memorie declarativă.
Instrumentele tot mai sofisticate îi direcționează pe cercetători spre părțile creierului cel mai probabil să facă munca. Electroencefalografia, sau EEG, urmărește semnalele electrice ale mesajelor care circulă între neuroni. Electrozii implanțați capturează astfel de semnale mai adânc în creier decât poate ajunge EEG-ul superficial. Imagistica, cum ar fi rezonanța magnetică funcțională, arată care zone sunt active într-un anumit stadiu de somn, în timp ce o tehnică de activare a luminii a unei celule individuale cunoscută sub numele de optogenetică permite cercetătorilor să se concentreze asupra activității neuronilor individuali. Biochimia și genetica îmbogățesc imaginea cu indicii despre neurotransmițători, gene și modele de expresie a genelor care joacă un rol.
La începutul acestui an, un grup de cercetători HMS a descoperit ceva ce nu fusese văzut niciodată în cazul oamenilor care dormeau.
Cercetătorii, conduși de Sydney Cash, profesor asociat de neurologie la HMS și co-director al Centrului pentru Neurotehnologie și Neurorecuperare la Mass General, și Leigh Hochberg, lector senior la HMS pe neurologie la Mass General, testau o interfață creier-calculator pentru persoanele cu membre lipsă sau deteriorate când au făcut descoperirea.
Studiul a inclus un participant cu tetraplegie care a jucat un joc în care un calculator „apăsa” butoane colorate într-o anumită secvență, iar apoi participantul încerca să apese butoanele în aceeași ordine, imaginându-și mâna paralizată mișcând cursorul. Utilizând electrozi implanțiți în cortexul motor al participantului, cercetătorii au urmărit cum neuronii motori ai acestuia s-au declanșat în modele corespunzătoare.
Partea remarcabilă a venit în noaptea următoare: acele modele s-au repetat în timp ce participantul dormea. Creierul său inconștient părea să exerseze jocul într-un fenomen cunoscut sub numele de reîmprospătare, care în cortexul motor fusese observat anterior doar la animalele de laborator. Aceast indicator potențial al consolidării memoriei a avut loc în mod repetat pe parcursul nopții, în mare parte în timpul somnului cu unde lente. Echipa și-a raportat descoperirile în iunie 2022 în The Journal of Neuroscience.
Somnul a fost în mare parte neglijat ca fiind o sursă pentru tratament.
Poate că acesta este un nou teren pentru intervenție în deficitele cognitive dintr-o gamă de tulburări și chiar îmbătrânire sănătoasă.
În faza de somn non-REM care umple majoritatea nopții, cortexul cerebral, talamusul și hipocampul ocupă centrul scenei pentru consolidarea memoriei. Cortexul produce unde electrice lungi și crestează, cu scufundări scurte. În vârful unora dintre aceste unde, talamusul emite o rafală electrică scurtă numită fus orar, care se propagă către cortex. Odată cu fiecare fus orar, hipocampul, una dintre cele mai importante structuri în procesarea memoriei și locul unde se formează amintirile declarative, emite o undă electrică ascuțită. Teoriile actuale susțin că această triadă reprezintă amintirile care sunt transferate din hipocamp în depozitare pe termen lung în cortex. Lucrările recente sugerează că talamusul coordonează acest dialog de ritmuri ale somnului.
Focalizarea empirică a lui Manoach a început în talamus. Ea studiază schizofrenia, în special deficitele cognitive care pot determina persoanele să aibă dificultăți cu memoria, atenția și învățarea. Astfel de deficite pot fi debilitante, dar tratamentele pentru acestea nu sunt la fel de eficiente ca cele pentru simptomele psihotice ale tulburării. Stickgold a sugerat în 2001 ca Manoach să studieze somnul. Cei doi au descoperit rapid, într-un studiu la care au colaborat, că, după somn, subiecții s-au îmbunătățit la o sarcină legată de tastatura computerului, dar același lucru nu era valabil pentru participanții cu schizofrenie. Somnul nu a avut niciun efect asupra abilității lor de a efectua sarcina; aceștia nu s-au îmbunătățit deloc. Experimentul lui Manoach și Stickgold, raportat în 2004, a fost primul care a demonstrat că schizofrenia implică un eșec al consolidării memoriei în timpul somnului. În curând, au identificat eșecul cauzat de lipsa de vârfuri de somn.
Descoperirea avea sens
Studiile au arătat că participanții cu mai multe vârfuri de somn au tendința de a prezenta o îmbunătățire mai mare în testele legate de memorie în ziua următoare decât cei cu mai puține vârfuri; creierele ocupate în consolidarea amintirilor peste noapte tind să producă mai multe vârfuri de somn, iar deficitul de vârfuri de somn merge mână în mână cu problemele de consolidare, iar creșterea numărului de vârfuri poate ameliora problema.
Un nou medicament părea să ofere o șansă pentru echipa lui Manoach de a ajuta pacienții cu schizofrenie. Somniferul eszoplicon, aprobat de FDA în 2004 și comercializat sub numele de Lunesta, era cunoscut pentru a stimula activitatea receptorilor GABA din talamus, care au fost legați de generarea vârfurilor de somn. Când au efectuat un studiu clinic, medicamentul s-a dovedit că a crescut numărul și densitatea vârfurilor de somn la participanții cu sau fără schizofrenie, dar în mod inexplicabil nu a îmbunătățit memoria.
Studiile ulterioare au oferit un răspuns: medicamentul a avut efecte nedorite asupra undelor corticale și valurilor hipocampale și a perturbat sincronizarea celor trei părți.
„Am învățat că pentru ca o intervenție să fie de succes, trebuie să fie păstrate toate cele trei oscilații și coordonarea lor”, spune Manoach.
Citește și: 5 motive comune pentru care te trezești în mijlocul nopții și cum îți afectează sănătatea
COMMENTS