Зашто спавање јача памћење

Да би краткотрајна меморија постала дуготрајна, у мозгу морају да се формирају нови неуронски контакти, а формирање таквих контаката најбоље се одвија током „успаване“ активности нервних ћелија.

Трансформација краткотрајне меморије у дуготрајну назива се консолидација меморије, а неуробиолози марљиво покушавају да схвате како се и зашто се то догађа. После прилично дуго времена открило се да до консолидације меморије веома успешно долази  током спавања. Односно, да бисте запамтили уџбеник прочитан пре испита, потребно је да заспите, тада ће се информације које сте сазнали, „сместити у вашу главу“, односно биће дуготрајно ускладиштене. Постоји пуно доказа о повезаности сна и памћења. На пример, истраживачи са Калифорнијског Универзитета у Риверсајду открили су да таблете за спавање не само да нормализују сан, већ и побољшавају памћење (али то и даље не значи да их треба неконтролисано користити). А њихове колеге са Калифорнијског Универзитета у Лос Анђелесу успеле су да опишу информацијске процесе у мозгу повезане са консолидацијом меморије током спавања.

Чињеница да се тако важан процес догађа управо у сну није изненађујућа, на крају крајева, сви одавно знају да је спавање само још један облик мождане активности. Сматра се да су специфични неуронски импулси – „успавани“ мождани таласи повезани између осталог и чињеницом да наш нервни систем, током сна сортира информације примљене у будном стању, када га спољни сигнали не ометају. Али како се неурони понашају у овом случају, који су ћелијски и молекуларни механизми овде укључени, биолози дуго нису могли да сазнају.

Да би сазнали шта се догађа са неуронима током консолидације памћења, Вен-Биjао Ган (Wen-Biao Gan) и његово особље са Универзитета у Њујорку створили су генетски модификованог миша који је синтетизовао флуоресцентни протеин у неуронима моторног кортекса. Уз његову помоћ било је могуће посматрати промене нервних ћелија, на пример, где и када се формирају дендритичне бодље, посебни израштаји на дендритичним процесима нервних ћелија. Појава израштаја (бодљи) сугерише да је у овом тренутку неурон спреман да ступи у контакт са другим неуроном, другим речима, израштај (бодља) претходи синапси. Захваљујући синапсама формирају се неуронски склопови који су потребни за складиштење информација. Када, на пример, научимо да возимо бицикл, у нашем мозгу се формирају нови нервни ланци који су настали као одговор на потребу да се на нови начин координирају напори мишића. Када се поново вратимо на бицикл, ови нервни ланци се поново укључују – осим ако се, наравно, из неког разлога нису распали, ако синапсе између неурона нису нестале. Тако да, ако се вратимо на дендритичне бодље, можемо рећи да оне указују на реакцију неурона на нове информације и спремност на памћење.

У ствари, за мишеве у експерименту су направили нешто попут бицикла: животиње су морале да одржавају равнотежу на штапу који ротира све брже и брже. Временом, мишеви су запамтили шта треба да раде и више нису падали са штапа. У исто време, исти дендритични израштаји појавили су се у неуронима моторног кортекса – ћелије су схватиле да је нови стимуланс важан за тело и биле су спремне да формирају нове ланце. Затим су истраживачи променили услове експеримента: мишеви су били тренирани на штапу који ротира један сат, а потом су неке животиње послане да спавају седам сати, док су друге морале да остану будне исто време. Показало се да су код оних мишева којима је било допуштено да спавају дендритичне бодље активније расле. Другим речима, спавање је помогло нервним ћелијама да се „подесе“ на памћење нових информација.

Шта више, природа појаве дендритичних израштаја зависила је од тога које конкретне вежбе је потребно извести. На пример, ако је миш требао да иде дуж штапа који ротира у једном смеру, тада су се бодље појавиле на једном дендриту, а ако је требало да крене у другом правцу, тада су се бодље појавиле на другим дендритима. Односно, ћелијска морфологија неуронских процеса зависила је од тога која врста информација треба да се обрађује.

Најзад, неуробиолози су могли да покажу да су ћелије моторног кортекса, од којих зависи вежба, активиране током фазе сна спорих таласа. Таква активација у сну била је важна за формирање озлоглашених бодљи: ако је потиснута „успавана“ активност ћелија, тада се везе нису формирале. Било је то као да је мозак поново скроловао за себе оно што је недавно морао да уради током будности – да би се боље сећао током сна.

Резултат је била таква шема: неурони током будности примају неку врсту надражаја или обављају неку врсту поступка, затим се током спавања ове ћелије поново активирају, а ова поновна активација стимулише ћелијска преуређења која изазивају дугорочно памћење стимуланса. Неуробиолози су одавно претпоставили да се управо то догађа, али сада је могуће добити експерименталну потврду, и то не на мозгу воћне мушице, већ на мозгу сисара. Иако, наравно, сада научници морају да открију који су молекуларни процеси овде укључени, који гени и протеини контролишу пораст дендритичних бодљи током спавања, који сигнални путеви овде раде, итд.

Успут, пре неколико година, истраживачи са Универзитета Вашингтон у Сент Луису и Универзитета Висконсин у Мадисону изводили су сличне експерименте са воћним мушицама, чији су резултати показали исто – да је сан потребан за консолидацију памћења. Међутим, неуробиолози су приметили да споменута воћна мушица чисти мозак од синапси, односно дешава се нешто попут уређивања нервних кругова, чишћење неурона од непотребних веза које би заузимале ресурсе из потребних контаката. Највјероватније, такво уклањање непотребних синапси није специфичан процес карактеристичан само за инсекте (или чланконошце, или бескичмењаке), него и за мозак виших животиња у време консолидације „успаване“ меморије – заједно са формирањем нових синапси, старе се распадају – то још треба да се утврди неким новим експериментом.

Аутор: Кирилл Стасевич

Извор: Наука и жизнь

Мало из новије историје:

Неурони: нервне ћелије, мозга и кичмене мождине.

Дендрити: су кратки нервни завршеци који се налазе на телу неурона.

Синапсе: функционалне везе два неурона путем специјалних импулса сличних електричним.

Кортекс: спољашњи слој структуре нервног ткива мозга.

Моторни кортекс: моторна област мозга, у оном делу кортекса чије су главне функције да омогући генерисање, одржавање и укидање добровољних и свесних покрета од стране субјекта.

featured image