V fazi počasnega spanca se aktivno združuje novo znanje • Alexander Markov • Znanstvene novice o "Elementih" • Neurobiologija

Med fazo počasnega spanca se novo znanje aktivno konsolidira.

Hipokampus je seznanjena struktura možganov, ki igra ključno vlogo pri preoblikovanju pridobljenih izkušenj v dolgoročni spomin (pogled s spodnje strani možganov). Slika iz ru.wikipedia.org

Znano je, da so med fazo počasnega spanca informacije, pridobljene na predvečer dneva, konsolidirane. Nemški nevroznanstveniki so ugotovili, da če med počasnim spanjem človek čuti enak vonj, ki ga je zaznamoval med učnim procesom, se uživanje pokaže bolj učinkovito. Vohalni signal, ki ga prejmete v sanjah, vodi k aktiviranju hipokampalnih nevronov – dela možganov, ki je odgovoren za oblikovanje dolgoročnega spomina. Ti rezultati kažejo, da je okrepitev novega znanja med počasnim spanjem dejaven proces, ki zahteva delovanje hipokampusa, in ne stranski učinek splošnega zmanjšanja aktivnosti možganov.

Zahvaljujoč številnim izjemnim odkritjem nevrobiologov v zadnjih 50 letih že vemo veliko o biološki naravi spomina, o fizioloških in biokemijskih procesih, ki so osnova tega neverjetnega pojava, in o tistih delih možganov, ki so odgovorni za različne vrste pomnilnika.Ugotovljeno je, da je spomin dve vrsti: kratkotrajni – vztrajni le, dokler bomo pozorni na predmet in lokalizirani v predfrontalni skorji (Prefrontal skorja) – in dolgoročno.

Slednji je razdeljen na zavestni (eksplicitni ali deklarativni) spomin na dogodke, dejstva, občutke in nezaveden, impliciten ali proceduralen spomin (na primer motorične spretnosti). Procesni pomnilnik je shranjen v skorjah motorja in mlajših možganih, možganske regije, kot sta striatum ali striatum, so vključene v njegovo oblikovanje (Striatum) in amigdala (Amygdala). Deklarativni spomin je lokaliziran v tistih delih korte, ki so odgovorni za zaznavanje ustreznih signalov – na primer, spomin na to, kar je viden, se shrani v vizualni skorji. Ključni del možganov, ki je potreben za pridobivanje pridobljenih izkušenj v obliki dolgoročnega deklarativnega spomina, je hipokampus.

Vlogo Hipokampusa v spominskem tvorjenju so odkrili Brenda Milner in njeni sodelavci med študijo pacienta, ki so ga poznali le začetniki (H.M.), ki so odstranili hipokampus za zdravljenje hude epilepsije.Pričakovani terapevtski učinek je bil dosežen, vendar je nesrečen bolnik v celoti izgubil zmožnost zapomniti karkoli. Pred operacijo se je zelo dobro spominjal vsega svojega življenja in ohranil razumnost in zmožnost vzdrževanja razumnega pogovora (samo brez skakanja iz ene teme v drugo), vendar so se vsi dogodki, ki so se mu zgodili po operaciji, le nekaj minut zadrževali in nato nepreklicno pozabljen. Obenem je z njim ostal sposobnost oblikovanja dolgoročnega nezavednega (procesnega) spomina: na primer, lahko razvije nove motorične sposobnosti kot rezultat usposabljanja, čeprav se ni spomnil usposabljanja.

V zadnjem času pozornost znanstvenikov vse bolj privlači povezavo spomina in spanja. Ugotovljeno je bilo, da sta obe vrsti dolgoročnega pomnilnika določeni v sanjah, deklarativni spomin pa je fiksiran v fazi "počasnega" spanca, proceduralni spomin pa je fiksiran v fazi "hitrega spanca" (tako imenovanega REM spanca, od besed hitro gibanje oči – hitro gibanje oči).

Pri poskusih na podganah je bilo dokazano, da so med počasnim spanjem v hipokampusu iste skupine nevronov navdušene in v istem zaporedju kot v učnem procesu, ki je bil izveden dan prej.To je povzročilo, da znanstveniki verjamejo, da hipokampus v sanjah, kot je, ponovno prehaja informacije, ki jih dobijo čez dan, kar verjetno prispeva k boljšemu memoriranju.

Vendar pa aktivna vloga hipokampusa v procesu fiksacije spomina v spanju ostaja neizvedena. Obstajajo alternativne hipoteze, v skladu s katerimi počasen spanec pripomore k utrjevanju deklarativnega spomina samo zato, ker je najgloblja faza spanja, pri kateri se aktivnost možganov zmanjša na najmanjšo možno mero, razmerje med "pomembnimi signali" in različnimi "šoki" postane največje.

Nemški znanstveniki so s pomočjo duhovitega eksperimenta uspeli pridobiti nove dokaze v prid dejstvu, da je pomnjenje med počasnim spanjem dejaven proces, ki zahteva delo hipokampusa.

Poskus je bil izveden na prostovoljcih, ki so sedeli na računalniku in so se ponudili za igranje igre zapomnitve. Igra je naslednja. Računalniški zaslon prikazuje 30 kartic s "majicami" navzgor (karte so urejene v petih vrstah po šest kosov vsakega). Elektronski krov je sestavljen iz 15 parov kartic, ki se na sprednji strani razlikujejo po vzorcu.Ena od kartic se obrne, tako da lahko subjekt vidi risbo. Druga kasneje se druga kartica z istim vzorcem obrne. Predmet se mora spomniti na njihovo lokacijo. Po treh sekundah se obe kartici spet obrnejo navzdol in po treh sekundah se naredi natanko ista predstavitev naslednjega para kart. Po vseh 15 parov kartic se prikaže dvakrat, začne se test pomnjenja. Ena od kartic se odpre in subjekt mora uporabiti miško, da označuje, kje se nahaja par. Ne glede na pravilnost odgovora se kartica za par se odpre za tri sekunde, tako da se usposabljanje nadaljuje med testiranjem. Vse to traja, dokler subjekt ne najde lokacije 10 parov 15.

V procesu učenja so subjekci vonjali vonj rože, ki jim je bila dodeljena s pomočjo posebne maske za nos. Po tem so prostovoljci odšli v posteljo, tako kot v maskih, in celo z elektrodami na glavi, da bi odstranili elektroencefalogram. Ni presenetljivo, da so bili za poskus poskusno izbrani zdravi mladi ljudje, ne kaditi in ne pili in nimajo težav s spanjem.

Takoj, ko je encefalogram pokazal, da se je začela faza počasnega spanca, je polovica preiskovancev hranila vrtni vonj skozi masko, ne pa drugo polovico.Zjutraj so preverili, kdo je bolje poznal lokacijo kart. Izkazalo se je, da je prva skupina predmetov veliko bolje obvladala gradivo. Poleg tega je bilo mogoče s pomočjo slikanja z magnetno resonanco pokazati, da vohalni dražljaj, ki prihaja med počasno spanjem, aktivira hipokampalni nevroni.

Raziskovalci so ustanovili tudi tri kontrolne poskuse. V prvem med vadbo se vonj ni gibal, ampak v sanjah je bil dostavljen na enak način kot v glavnem eksperimentu. Pomnilnika ni bilo izboljšano. To pomeni, da vonj rože prispeva k utrjevanju spretnosti, ki niso sami, temveč samo kot spodbudo, povezano z učnim procesom. V drugem kontrolnem poskusu je bil vonj med treningom in med fazo hitro spanje. V tem primeru tudi vonjalni stimulus ni vplival na pomnjenje. To potrjuje prejšnje rezultate, v skladu s katerimi je faza počasnega spanca ključna za utrjevanje zavestnih "deklarativnih" spominov. Nazadnje, v tretjem kontrolnem poskusu je bil vonj med treningom uporabljen, nato pa še med budnostjo (pred spanjem). To tudi ni vplivalo na rezultate jutranjskega testa.

Dobljeni rezultati potrjujejo hipotezo, da je konsolidacija zavestnih spominov (deklarativnega spomina) med počasnim spanjem aktivni proces s sodelovanjem hipokampusa. Olfaktorni dražljaji, povezani z znanjem, pridobljenim dan prej, dodatno stimulirajo hipokampus, ki se od tega verjetno začne bolj aktivno "pomikati" v tiste sekvence živčnih impulzov, ki so se pojavili v njem dan prej v učnem procesu (kot je bilo že prej prikazano pri podganah).

Kaj pa implicitni ali proceduralni spomin? Znanstveniki so izvedli natanko isto vrsto poskusov z uporabo druge vrste usposabljanja, osredotočenega na to vrsto spomina – na oblikovanje motoričnih veščin. Namesto da bi igrali s kartami, so bili subjekti čim prej in natančno prositi nekaj časa, da bi vnesli določeno zaporedje petih znakov na tipkovnici. Naslednje jutro so vsi subjekti pokazali boljše rezultate v tem testu kot prejšnji večer, to je, da so bile pridobljene motorične spretnosti čez noč nekako določene. Vendar pa nobena igra z vonji ni vplivala na to konsolidacijo, tudi ko je bil vonj zagotovljen med spanjem REM.

Ta rezultat se lahko zdi nenavaden, saj je znano, da se motorna znanja natančno konsolidirajo v tej fazi. Po mnenju avtorjev je tu, da mirovni dražljaji ne morejo tako enostavno povezovati s "motoričnimi" (proceduralnimi) spomini kot z deklarativnimi. Dejansko so tisti deli možganov, kjer se obdelujejo vohalne informacije, tesno povezani s hipokampusom. To je znano iz anatomije možganov in potrjuje dejstvo, da so vonji, povezani z pomembnimi dogodki v življenju osebe, močna orodja za prebujanje zavestnih spominov. Kar se tiče povezave vohalnih področij možganov s striatumom, motornim korteksom in možganovom (delitve, odgovorne za procesni spomin), se zdi, da je veliko bolj posredovano.

V tej študiji so bili vohalni dražljaji uporabljeni (in ne vidni, slišni ali taktilni), preprosto zato, ker se oseba ni zbudila od njih. Toda dobljeni rezultati nas sprašujejo, zakaj se je občutek vonja – navidezno najmanj pomemben od naših petih čutov – izkazal za tako tesno povezan z najglobljimi in najbolj kompleksnimi procesi, ki se dogajajo v naših možganih.Očitno je to zapuščina tistih časov, ko je daljni občutek človeških prednikov igral veliko pomembnejšo vlogo kot danes.

Vir: Björn Rasch, Christian Büchel, Steffen Gais, Jan Born. Vonjni odzivi med počasnim valovanjem Sproščajo deklarativno konsolidacijo spomina // Znanost. 2007. V. 315. str. 1426-1429.

Glej tudi:
1) Boris Zhukov. Nesrečni Engram (priljubljen članek o bioloških mehanizmih spomina).
2) Elena Naimark. Znanost na milost spanja (priljubljen članek o naravi spanja)

Alexander Markov


Like this post? Please share to your friends:
Dodaj odgovor

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: