STUDIU. Viața secretă a creierului. Ce se întâmplă cu memoria noastră în timp ce dormim

• Descoperirile, publicate în Journal of Neuroscience, ar putea ajuta la explicarea modului în care oamenii își formează memoria și învață.
• Ar putea ajuta, în cele din urmă, la dezvoltarea de instrumente de asistență pentru persoanele afectate de boli sau leziuni neurologice.
• Oamenii de știință care studiază animale de laborator au descoperit cu mult timp în urmă un fenomen cunoscut sub numele de „reluare” care are loc în timpul somnului.

De ce dormim? Oamenii de știință au dezbătut această întrebare timp de milenii, dar un nou studiu adaugă noi indicii pentru rezolvarea acestui mister.

Descoperirile, publicate în Journal of Neuroscience, ar putea ajuta la explicarea modului în care oamenii își formează memoria și învață și ar putea ajuta, în cele din urmă, la dezvoltarea de instrumente de asistență pentru persoanele afectate de boli sau leziuni neurologice. Studiul a fost realizat de Massachusetts General Hospital în colaborare cu colegii de la Universitatea Brown, Departamentul pentru Afaceri Veterane și alte câteva instituții, informează Harvard.Edu.

Oamenii de știință care studiază animale de laborator au descoperit cu mult timp în urmă un fenomen cunoscut sub numele de „reluare” care are loc în timpul somnului, explică neurologul Daniel Rubin de la MGH Center for Neurotechnology and Neurorecovery, autorul principal al studiului. Se presupune că reluarea este o strategie pe care creierul o folosește pentru a-și aminti informații noi.

Dacă un șoarece este antrenat să găsească drumul printr-un labirint, dispozitivele de monitorizare pot arăta că un model specific de celule cerebrale, sau neuroni, se va aprinde pe măsură ce traversează traseul corect.

Oamenii de știință cred că această reluare a declanșării de impulsuri neuronale în timpul somnului este modul în care creierul exersează informațiile nou învățate, ceea ce permite ca o memorie să fie consolidată – adică să fie convertită dintr-o memorie pe termen scurt într-una pe termen lung.

Dispozitivul experimental BrainGate

Cu toate acestea, reluarea a fost demonstrată în mod convingător doar la animalele de laborator.

Pentru a studia dacă reluarea are loc în cortexul motor uman – regiunea creierului care guvernează mișcarea – Rubin, Cash și colegii lor au înrolat un bărbat de 36 de ani cu tetraplegie, ceea ce înseamnă că nu-și poate mișca membrele superioare și inferioare, în cazul său din cauza unei leziuni la nivelul măduvei spinării. Bărbatul, identificat în studiu ca T11, este participant la un studiu clinic al unui dispozitiv de interfață creier-computer care îi permite să folosească un cursor și o tastatură de calculator pe un ecran.

Dispozitivul experimental este dezvoltat de consorțiul BrainGate, un efort de colaborare care implică clinicieni, neuroștiințifici și ingineri de la mai multe instituții cu scopul de a crea tehnologii care să restabilească comunicarea, mobilitatea și independența persoanelor cu boli neurologice, leziuni sau pierderea unui membru. Consorțiul este condus de Leigh R. Hochberg de la MGH, Universitatea Brown și Departamentul de Afaceri pentru Veterani.

În cadrul studiului, T11 a fost rugat să efectueze o sarcină de memorie similară cu jocul electronic Simon, în care un jucător observă un model de lumini colorate intermitente, apoi trebuie să își amintească și să reproducă acea secvență. El a controlat cursorul de pe ecranul computerului pur și simplu gândindu-se la mișcarea propriei mâini. Senzorii implantați în cortexul motor al lui T11 au măsurat modelele de impuls neuronal, care reflectau mișcarea intenționată a mâinii sale, permițându-i să deplaseze cursorul pe ecran și să facă clic pe acesta în locurile dorite. Aceste semnale cerebrale au fost înregistrate și transmise fără fir la un computer.

În acea noapte, în timp ce T11 dormea acasă, activitatea din cortexul său motor a fost înregistrată și transmisă fără fir la un computer. „Ceea ce am descoperit a fost destul de incredibil”, spune Rubin. „Practic, el juca jocul peste noapte, în somn”. În mai multe ocazii, spune Rubin, modelele de ardere neuronală ale lui T11 în timpul somnului au corespuns exact modelelor care au avut loc în timp ce el a efectuat jocul de potrivire a memoriei mai devreme în acea zi.

Faza REM a somnului, faza cea mai frecvent asociată cu visarea

„Aceasta este cea mai directă dovadă de reluare din cortexul motor care a fost observată vreodată în timpul somnului la om”, spune Rubin. Cea mai mare parte a reluării detectate în cadrul studiului a avut loc în timpul somnului cu unde lente, o fază de somn profund. Interesant este faptul că reluarea a fost mult mai puțin probabil să fie detectată în timp ce T11 se afla în faza REM a somnului, faza cea mai frecvent asociată cu visarea. Rubin și Cash consideră că această lucrare reprezintă o bază pentru a afla mai multe despre reluare și despre rolul acesteia în învățare și memorie la om.

„Speranța noastră este că putem valorifica aceste informații pentru a ajuta la construirea unor interfețe creier-computer mai bune și pentru a veni cu paradigme care să ajute oamenii să învețe mai rapid și mai eficient pentru a recâștiga controlul după o leziune” , spune Cash, subliniind importanța mutării acestei linii de cercetare de la animale la subiecți umani. „Acest tip de cercetare beneficiază enorm de interacțiunea strânsă pe care o avem cu participanții noștri”, adaugă el, cu recunoștință față de T11 și ceilalți participanți la studiul clinic BrainGate.