Ενώ είναι γνωστό ότι ο ύπνος παίζει καθοριστικό ρόλο στην ενίσχυση της μνήμης, οι επιστήμονες προσπαθούν κσιρό να αποκωδικοποιήσουν πώς αυτή η διαδικασία διαδραματίζεται στον εγκέφαλο κατά τη διάρκεια της νύχτας.
Νέα έρευνα με επικεφαλής επιστήμονες του Πανεπιστημίου Υγείας της Καλιφόρνιας στο Λος Άντζελες (UCLA) και του Πανεπιστημίου του Τελ Αβίβ παρέχει τα πρώτα στοιχεία από το εσωτερικό του ανθρώπινου εγκεφάλου που υποστηρίζουν την κυρίαρχη επιστημονική θεωρία για το πώς ο εγκέφαλος εδραιώνει τη μνήμη κατά τη διάρκεια του ύπνου. Επιπλέον, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η στοχευμένη διέγερση του βαθύ εγκεφάλου κατά τη διάρκεια μιας κρίσιμης περιόδου του κύκλου του ύπνου φάνηκε να βελτιώνει την παγίωση της μνήμης.
Η έρευνα, που δημοσιεύθηκε την 1η Ιουνίου στο περιοδικό Nature Neuroscience, θα μπορούσε να προσφέρει νέα στοιχεία για το πώς η διέγερση του βαθύ εγκεφάλου κατά τη διάρκεια του ύπνου θα μπορούσε μια μέρα να βοηθήσει ασθενείς με διαταραχές μνήμης όπως η νόσος του Αλτσχάιμερ, δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Itzhak Fried, MD, PhD. Αυτό επιτεύχθηκε με ένα νέο σύστημα “κλειστού βρόγχου” που έστελνε ηλεκτρικούς παλμούς σε μια περιοχή του εγκεφάλου ακριβώς συγχρονισμένους με την εγκεφαλική δραστηριότητα που καταγράφηκε από μια άλλη περιοχή.
Σύμφωνα με την κυρίαρχη θεωρία για το πώς ο εγκέφαλος μετατρέπει τις νέες πληροφορίες σε μακροχρόνιες μνήμες κατά τη διάρκεια του ύπνου, υπάρχει ένας ολονύκτιος διάλογος μεταξύ του ιππόκαμπου – του κόμβου μνήμης του εγκεφάλου – και του εγκεφαλικού φλοιού, ο οποίος συνδέεται με ανώτερες εγκεφαλικές λειτουργίες όπως η λογική και ο σχεδιασμός. Αυτό συμβαίνει κατά τη διάρκεια μιας φάσης βαθύ ύπνου, όταν τα εγκεφαλικά κύματα είναι ιδιαίτερα αργά και οι νευρώνες σε όλες τις περιοχές του εγκεφάλου εναλλάσσονται μεταξύ της ταχείας πυροδότησης σε συγχρονισμό και της σιωπής.
“Αυτό παρέχει τις πρώτες σημαντικές αποδείξεις μέχρι το επίπεδο των μεμονωμένων νευρώνων ότι υπάρχει πράγματι αυτός ο μηχανισμός αλληλεπίδρασης μεταξύ του κόμβου μνήμης και ολόκληρου του φλοιού”, δήλωσε ο Fried, διευθυντής της χειρουργικής επιληψίας στο UCLA Health και καθηγητής νευροχειρουργικής, ψυχιατρικής και βιο-συμπεριφορικών επιστημών στην Ιατρική Σχολή David Geffen του UCLA. “Έχει τόσο επιστημονική αξία όσον αφορά την κατανόηση του τρόπου λειτουργίας της μνήμης στον άνθρωπο όσο και τη χρήση αυτής της γνώσης για την πραγματική ενίσχυση της μνήμης”.
Οι ερευνητές είχαν τη μοναδική ευκαιρία να δοκιμάσουν αυτή τη θεωρία της παγίωσης της μνήμης μέσω ηλεκτροδίων στους εγκεφάλους 18 ασθενών με επιληψία στο UCLA Health. Τα ηλεκτρόδια είχαν εμφυτευτεί στους εγκεφάλους των ασθενών για να βοηθήσουν στον εντοπισμό της πηγής των επιληπτικών κρίσεων κατά τη διάρκεια της παραμονής τους στο νοσοκομείο που συνήθως διαρκεί περίπου 10 ημέρες.
Η μελέτη διεξήχθη σε δύο νύχτες. Λίγο πριν από τον ύπνο, οι συμμετέχοντες στη μελέτη είδαν φωτογραφικά ζευγάρια ζώων και 25 διασημοτήτων, συμπεριλαμβανομένων εύκολα αναγνωρίσιμων αστέρων όπως η Μέριλιν Μονρόε και ο Τζακ Νίκολσον. Αμέσως εξετάστηκε η ικανότητά τους να θυμούνται ποια διασημότητα ήταν ζευγαρωμένη με ποιο ζώο, και εξετάστηκαν ξανά το πρωί μετά από μια νύχτα αδιατάρακτου ύπνου.
Σε μια άλλη νύχτα, τους έδειξαν 25 νέα ζευγάρια ζώων και διασημοτήτων πριν από τον ύπνο. Αυτή τη φορά, έλαβαν στοχευμένη ηλεκτρική διέγερση κατά τη διάρκεια της νύχτας και η ικανότητά τους να ανακαλέσουν τα ζευγάρια δοκιμάστηκε το πρωί. Για την παροχή αυτής της ηλεκτρικής διέγερσης, οι ερευνητές είχαν δημιουργήσει ένα σύστημα κλειστού βρόχου σε πραγματικό χρόνο, το οποίο ο Fried παρομοίασε με έναν μουσικό μαέστρο: Το σύστημα “άκουγε” τα ηλεκτρικά σήματα του εγκεφάλου και όταν οι ασθενείς έπεφταν στην περίοδο του βαθύ ύπνου που σχετίζεται με την παγίωση της μνήμης, έδινε ήπιους ηλεκτρικούς παλμούς δίνοντας εντολή στους ταχέως πυροδοτούμενους νευρώνες να “παίξουν” συγχρονισμένα.
Κάθε άτομο που εξετάστηκε είχε καλύτερες επιδόσεις σε τεστ μνήμης μετά από μια νύχτα ύπνου με την ηλεκτρική διέγερση σε σύγκριση με μια νύχτα αδιατάρακτου ύπνου. Βασικοί ηλεκτροφυσιολογικοί δείκτες έδειξαν επίσης ότι οι πληροφορίες έρεαν μεταξύ του ιππόκαμπου και σε ολόκληρο τον φλοιό, παρέχοντας φυσικές αποδείξεις που υποστηρίζουν την παγίωση της μνήμης.
“Διαπιστώσαμε ότι ουσιαστικά ενισχύσαμε αυτόν τον αυτοκινητόδρομο μέσω του οποίου οι πληροφορίες ρέουν σε πιο μόνιμες θέσεις αποθήκευσης στον εγκέφαλο”, δήλωσε ο Fried.
Ο Fried το 2012 ήταν συγγραφέας μιας μελέτης του New England Journal of Medicine που για πρώτη φορά έδειξε ότι η ηλεκτρική διέγερση μπορεί να ενισχύσει τη μνήμη και το έργο του συνέχισε να διερευνά πώς η βαθιά εγκεφαλική διέγερση θα μπορούσε να βελτιώσει τη μνήμη, προχωρώντας τώρα στο κρίσιμο στάδιο του ύπνου. Πρόσφατα έλαβε επιχορήγηση ύψους 7 εκατομμυρίων δολαρίων από το NIH για να μελετήσει αν η τεχνητή νοημοσύνη μπορεί να βοηθήσει στον εντοπισμό και την ενίσχυση συγκεκριμένων αναμνήσεων στον εγκέφαλο.
“Στη νέα μας μελέτη, δείξαμε ότι μπορούμε να ενισχύσουμε τη μνήμη γενικά”, δήλωσε ο Fried. “Η επόμενη πρόκλησή μας είναι αν έχουμε την ικανότητα να διαμορφώνουμε συγκεκριμένες μνήμες”.