Czy głęboki sen poprawia pamięć? Tajemnica kryje się w konkretnej części mózgu
Słaba jakość snu wpływa na funkcje poznawcze, a głównym problemem staje się utrata pamięci. Naukowiec z Charité – Universitätsmedizin Berlin wskazuje, co dzieje się w mózgu podczas wolnofalowego snu. Uważa także, że badania mogą pomóc w opracowaniu strategii zapobiegającej demencji.
Sen wolnofalowy to określenie dotyczące głębokiego snu. Ten stan wspiera mózg w tworzeniu wspomnień i to jeden z powodów, dla których jest tak ważnym elementem codzienności. Franz Xaver Mittermaier, pracownik naukowy Instytutu Neurofizjologii Charité – Universitätsmedizin Berlin w Niemczech wskazuje, że brak snu rodzi wiele poważnych konsekwencji, a najbardziej cierpi na tym mózg. Jest on także głównym autorem nowych badań, które ukazują, jak sen może poprawić pamięć.
Głęboki sen a demencja. Duże znaczenie neokory
W trakcie snu neurony powodują oscylację potencjału błonowego, czyli drgania, które prowadzą do zmian napięcia elektrycznego. W najnowszych badaniach wykorzystano laboratoryjną technikę patch-clamp i zauważono, że głęboki sen ma duże znaczenie dla pracy mózgu.
Dzięki patch-clamp można przeanalizować prądy jonowe w pojedynczo wyizolowanych żywych komórkach, a także przekrojach tkanek, czy płatach błony komórkowej. Rozwiązanie to jest szczególnie przydatne w badaniu neuronów, włókien mięśniowych, czy kardiomiocytów.
Franz Xaver Mittermaier wskazał, że w swoim badaniu zgromadził zapisy z ludzkich wycinków mózgu pozyskanych z neurochirurgii. Dzięki temu zauważył, że stany podobne do snu modulują aksonalne potencjały czynnościowe oraz tymczasowo wzmacniają transmisję synaptyczną pomiędzy neuronami piramidalnymi kory nowej (neocortex).
Natomiast na skutek wzmocnienia synaptycznego poprzez sekwencję stanów UP/DOWN, czyli załączania i wyłączania napięcia elektrycznego doszło do uzyskania długoterminowej siły synaptycznej. Autor badania wyjaśnia, że odkrycie to ukazuje, w jaki sposób sprzężenie aktywności neuronalnej z falami wolnymi może powodować konsolidację synaptyczną, czyli prowadzić do scalenia pomiędzy połączeniami neuronów.
To z kolei może mieć potencjalny wpływ na strategie stymulacji mózgu w kontekście wydajności pamięci. Choć opisany powyżej mechanizm brzmi dość skomplikowanie, to ich autor podsumowuje je w kilku zdaniach.
Można śmiało powiedzieć, że organem, który najbardziej potrzebuje snu, jest mózg. Sen odłącza mózg od świata zewnętrznego. Strumień informacji sensorycznych zostaje zatrzymany. Pozwala to na odtwarzanie przeszłych doświadczeń bez „zewnętrznej ingerencji”, co jest konieczne do skonsolidowania wspomnień tych doświadczeń tj. przeniesienia ich do pamięci długoterminowej
- tłumaczył Franz Xaver Mittermaier.
UP and DOWN, czyli tworzenie się pamięci
W trakcie prowadzonych badań zauważono, że wolne fale elektromagnetyczny wytwarzane w mózgu w trakcie trwania głębokiego snu wspierają połączenia synaptyczne między neuronami w neokorze. To z kolei sprawiło, że była bardziej odporna na tworzenie się wspomnień.
Podczas głębokiego snu wolnofalowego, gdy strumień sensoryczny ze świata zewnętrznego ustaje, neokora wykazuje bardzo interesującą aktywność, która składa się ze stanów UP i DOWN, które zmieniają się mniej więcej raz na sekundę. Stany UP i DOWN wynikają z synchronicznych zmian napięcia elektrycznego wielu tysięcy neuronów w neokorze
- wyjaśnił Mittermaier.
Badacz dodał, że dzięki przeprowadzonym eksperymentom można wykazać, że sekwencje UP/DOWN dostrajają połączenia międzykomórkowe w naszym mózgu. Dodatkowo wyjaśnił, że neokora jest szczególnie silna kiedy przechodzi ze stanu UP do stanu DOWN.
A zatem jeżeli obszar mózgu odpowiedzialny za przechowywanie krótkotrwałych wspomnień, (hipokamp) odtworzy jakieś wspomnienie właśnie w tym konkretnym przedziale czasowym, to dochodzi do mocniejszej aktywacji komórek neokorowych. A to z kolei sprawia, że krótkotrwałe wspomnienie zostaje przeniesione do pamięci długoterminowej.
Zaczynamy dopiero poznawać mechanizmy, które faktycznie działają, gdy mózg śpi. Ponadto większość dotychczasowych badań przeprowadzono na zwierzętach laboratoryjnych, a nie na próbkach tkanek ludzkich (jak w naszym badaniu). Mamy dużo pracy do wykonania, aby naprawdę zrozumieć śpiący ludzki mózg. Nasze badanie to dopiero początek. Zrozumienie śpiącego mózgu pomoże nam uporać się z zaburzeniami, takimi jak upośledzenie pamięci u osób starszych
- podsumował Mittermaier.
Czy sen wpływa na funkcje poznawcze? Naukowcy zachwyceni odkryciem
Jak informuje portal Medical News Today, odkrycie młodego pracownika naukowego z Instytutu Neurofizjologii Charité – Universitätsmedizin Berlin w Niemczech zachwyca środowisko badawcze. Przykładem jest dr n. med. Verna Porter, certyfikowana neurolożka i dyrektorka Dementia, Alzheimer’s Disease and Neurocognitive Disorders w Pacific Neuroscience Institute w Providence Saint John’s Health Center w Santa Monica w Kalifornii.
Specjalistka, która na co dzień spotyka ludzi z chorobą Alzheimera, podkreśliła, że badania Franza Xavera Mittermaiera, są nie tylko ekscytujące, ale także skłaniają do myślenia. Powodem jest fakt, że ustalenia rzucają nowe światło na kluczową rolę aktywności fal wolnych (SWA) w trakcie głębokiego snu w odniesieniu do plastyczności synaptycznej i konsolidacji pamięci.
Zdolność SWA do wzmacniania synaps i stabilizacji wspomnień na precyzyjnym, komórkowym poziomie jest szczególnie interesująca. Dla mnie jako neurologa wzmacnia to krytyczne znaczenie zdrowych wzorców snu w utrzymaniu funkcji poznawczych. Biorąc pod uwagę, że pacjenci z demencją często doświadczają zaburzonego głębokiego snu, te odkrycia podkreślają potrzebę lepszego zrozumienia i zajęcia się deficytami snu jako częścią opieki nad demencją i zapobiegania jej
- wyjaśniła dr Verna Porter.
Neurolożka dodaje, że kolejnym krokiem powinno być zbadanie, w jaki sposób mechanizmy synaptyczne napędzane przez fale wolne w trakcie snu są modyfikowane w chorobach neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera i inne formy demencji. W tym celu konieczne jest przeprowadzenie badań podłużnych oceniających czy zwiększenie ilości snu głębokiego może ostatecznie spowolnić spadek funkcji poznawczych i poprawić pamięć w grupach ryzyka.
Z kolei kolejna ekspertka, dr n. med. Manisha Parulekar, dyrektorka Oddziału Geriatrii w Hackensack University Medical Center i współdyrektorka Centrum Utraty Pamięci i Zdrowia Mózgu w Hackensack University Medical Center w New Jersey, wskazała, że to właśnie głęboki sen, a zwłaszcza ten wolnofalowy odgrywa cenną rolę w procesie stabilizacji oraz wzmacniania nowopowstałych wspomnień.
To badanie podkreśla możliwe ścieżki snu w pamięci i przedstawia potencjalny mechanizm, który pomoże poprawić konsolidację pamięci. Kolejnym krokiem mogłyby być dalsze badania badające wpływ terapii poznawczo-behawioralnej na bezsenność (CBT-I), redukcji stresu opartej na uważności, edukacji w zakresie higieny snu, terapii światłem i innych nieinwazyjnych podejść na konsolidację pamięci i jej potencjalne korzyści poznawcze
- dodała dr Manisha Parulekar.
Podcasty
Playlisty tematyczne
