Ученые из Центра Познания и Общительности, в Институте Фундаментальной науки (IBS), увеличенных или уменьшенных навыков запоминания мыши, модулируя определенные синхронизированные мозговые волны во время глубокого сна. Это – первое исследование, которое покажет, что управление шпиндельными колебаниями сна при правильном выборе времени затрагивает память. Полное описание экспериментов на мышах, проводимых в сотрудничестве с Университетом Тюбингена, издано в журнале Neuron.Исследовательская группа сконцентрировалась на фазе глубокого сна не-R.E.M, которая обычно происходит в течение ночи в чередовании с фазой R.E.M.
Это называют сном медленной волны, и это, кажется, связано с формированием памяти вместо полного сновидений.Во время сна медленной волны группы нейронов, стреляющих в то же время, производят мозговые волны с тройными ритмами: медленные колебания, шпиндели и рябь.
Медленные колебания происходят из нейронов в коре головного мозга. Шпиндели прибывают из структуры мозга, названного таламическим сетчатым ядром, и пронзают приблизительно 7-15 в секунду. Наконец, рябь – острые и быстрые взрывы электроэнергии, произведенной в гиппокампе, мозговом компоненте с важной ролью в пространственной памяти.
«Часто в течение ночи регулярный образец проявлен, где медленное колебание от коры немедленно сопровождается таламическим шпинделем и в то время как это происходит, гиппокампальная рябь появляется параллельно. Мы полагаем, что правильный выбор времени этих трех ритмов действует как канал связи между различными частями мозгов, который облегчает консолидацию памяти», объясняет Шарль-Франсуа В. Лачуман, первый соавтор исследования.Исследователи сосредоточились на шпинделях, потому что было показано, что количество шпинделей связано с запоминанием. Было показано, что количество шпиндельных увеличений после дня наполнило изучением и снижениями пожилых людей, и пациентов с шизофренией.
Это – первое исследование, которое покажет, что искусственные таламические шпиндели затрагивают память, если управляется в синхронизации с медленными колебаниями.В эксперименте мыши были помещены в специальную клетку и даны умеренный удар током после того, чтобы слышать тональный шум. На следующий день их память была проверена, проверив их реакцию страха или в ответ на тот же самый шум или в ответ на ту же самую клетку.
Лэчоумэйн объясняет, что это могло быть упрощено и по сравнению с опытом слушания пожарной сигнализации в определенном месте, как кафе. Инцидент сопровождался бы или другим посещением того же самого кафе или звуком пожарной сигнализации в другом кафе на следующий день.В ночном времени между этими двумя днями ученые ввели искусственные таламические шпиндели у некоторых мышей, используя основанную на свете технику, названную оптогенетикой. Мыши были разделены на три группы.
Первая группа получила легкий вход сразу после медленных колебаний, таким образом, их шпиндель мог сформировать тройной ритм (в фазе): медленная шпиндельная рябь колебания. Во второй группе легкие стимуляции были применены позже «из синхронизации». Третья группа использовалась в качестве контроля и не получила легкой стимуляции.На следующий день мыши были размещены в то же самое местоположение, и их движение было зарегистрировано.
Мыши первой группы были заморожены в страхе 40% времени, даже в отсутствие шума. Наоборот, мыши во вторых и третьих группах только замерзли к 20%. Вместо этого когда мыши слышали тот же самый тон в различном месте, помнили тон и заморозили в страхе до 40% времени, независимо от группы они принадлежали.
Гиппокамп вовлечен в пространственные воспоминания, которые могли бы объяснить различие.Противоположное было также верно: было возможно заставить мышей забыть. Сокращая количество ночных шпинделей, исследователи могли уменьшить отзыв памяти.
Исследовательская группа думает, что таламус – координатор долгосрочной консолидации памяти, процесс, куда недавно приобретенная информация передана от гиппокампа до коры, которая будет подпилена как долгосрочная память. Гиппокамп похож на центр, где большая информация входит и должна быть перенаправлена к правильному месту назначения в мозгу, особенно к коре.
Это исследование показывает, что таламус, кажется, добивается обмена информацией между гиппокампом и корой. «Мы думаем, что запоминание во время глубокого сна имеет отношение к координации времени. Если гиппокамп пытается обменять информацию, когда нейроны коры не готовы получить его, информация могла быть потрачена впустую», описывает Лэчоумэйн. «Медленные колебания могли бы быть сигналом, используемым корой, чтобы сигнализировать это, это готово принять информацию.
Затем таламус привел бы в готовность гиппокамп через шпиндели».Возможно предвидеть, что пациенты с дефицитами памяти могли извлечь выгоду из перевода этого исследования людей.
Однако несколько пунктов должны быть разъяснены: мы можем управлять единственными воспоминаниями независимо? Фаза R.E.M влияет на результат?
Как сохраненная память восстановлена? Ожидая следующих результатов исследования на Науке сна, сладкие мечты… и сладкие воспоминания также.