Jak už ví mnohý student, který kdy s prázdným pohledem po probdělé noci zíral na test, nedostatek spánku může výrazně snížit vaši schopnost udržet informace. Dvě nové studie z Michiganské univerzity odhalují, proč tomu tak je a které procesy, škodlivé nebo naopak prospěšné pro tvorbu vzpomínek, během spánku a spánkové deprivace v mozku probíhají.

Specifické neurony mohou být naladěny na specifické podněty. Například krysy v bludišti mají neurony, které se aktivují, jakmile zvíře dosáhne určitých míst v bludišti. Tyto neurony, nazývané „place neurons“ (prostorové neurony), jsou aktivní i u lidí a pomáhají jim orientovat se v prostředí. „Pokud je ale tento neuron aktivní během spánku, co z toho můžeme odvodit?“ ptá se Kamran Diba, Ph.D., docent anesteziologie na lékařské fakultě U-M.

Studie, shrnutá v časopise Nature a vedená Dibou a bývalým doktorandem Kouroshem Maboudim, Ph.D., se zaměřuje na neurony v hipokampu (struktuře mozku ve tvaru mořského koníka, která je zapojena do tvorby paměti) a objevuje způsob, jak naladění neuronových vzorců spojených s určitým místem vizualizovat, zatímco zvíře spí.

Typ elektrické aktivity zvané sharp-wave ripples (rychlé elektrické oscilace) během odpočinkových stavů a spánku vychází z hipokampu každých několik sekund po dobu několika hodin. Výzkumníci byli fascinováni, jak synchronizované tyto vlny jsou a jak daleko se přenáší, zdánlivě za účelem šíření informací z jedné části mozku do druhé.

Zdá se, že tato aktivita umožňuje neuronům vytvářet a aktualizovat vzpomínky, včetně těch na lokality. Pro účely studie tým měřil mozkovou aktivitu krysy během spánku poté, co krysa dokončila nové bludiště, a pomocí typu statistické inferenční metody zvané Bayesovské učení byl poprvé schopen sledovat, které neurony reagují na která místa v bludišti.

„Řekněme, že neuron preferuje určitý roh bludiště. Můžeme vidět, že se během spánku tento neuron aktivuje společně s dalšími, které vykazují podobné preference. Ale někdy se spolu s touto buňkou mohou aktivovat i neurony spojené s jinými oblastmi. Když jsme pak krysu vrátili zpět do bludiště, zjistili jsme, že preference neuronů se změnily v závislosti na tom, společně s kterými buňkami se aktivovaly během spánku,“ vysvětluje Diba.

Metoda vědcům umožňuje v reálném čase vizualizovat plasticitu nebo „reprezentational drift“ u neuronů (tj. reprezentace nebo vzorce aktivity neuronů v mozku, které se mění v průběhu času, i když podněty nebo úkoly, které tyto neurony zpracovávají, zůstávají konstantní). To také podporuje dlouhodobou teorii, že reaktivace neuronů během spánku je jedním z důvodů, proč je spánek důležitý pro naše vzpomínky. Vzhledem k tomu se Dibaův tým rozhodl prozkoumat, co se v mozku děje naopak při spánkové deprivaci.

Ve druhé studii, taktéž publikované v Nature, porovnával tým vedený Dibou a bývalým doktorandem Bapunem Girim, Ph.D., množství neuronové reaktivace — tedy kdy se prostorové neurony, které se aktivovaly během průzkumu bludiště, spontánně znovu aktivují během odpočinku — a sekvenci jejich reaktivace během spánku, a naopak během spánkové deprivace.

Zjistili, že vzorce aktivace neuronů zapojených do reaktivace a přehrávání zážitku z bludiště byly oproti spánkové deprivací během spánku vyšší. Spánková deprivace sice odpovídala podobné nebo vyšší frekvenci ostrých vln, ale jejich nižší amplitudě a síle. „V téměř polovině případů však byla reaktivace zážitku z bludiště během spánkové deprivace zcela potlačena,“ upozorňuje Diba.

Když měly spánkově deprivované krysy možnost spánek dohnat, reaktivace zážitku se u nich mírně zlepšila, nikdy však nedosáhla úrovně u krys, které spaly normálně, a přehrávání bylo podobně narušeno a po doplnění ztraceného spánku se neobnovilo.

Vzhledem k tomu, že reaktivace a přehrávání jsou pro paměť důležité, tato zjištění prokazují škodlivé účinky spánkové deprivace na paměť. Dibaův tým doufá, že bude ve zkoumání povahy zpracování paměti během spánku, potřeby reaktivace neuronů a vlivu spánkové deprivace na paměť dále pokračovat.

Převzato z Mensa World Journal č. 140, 9/2024.