Czego możemy nauczyć się we śnie?

Czego możemy nauczyć się we śnie?
 Po zeszłorocznym Noblu z dziedziny fizjologii i medycyny wszyscy słyszeli już chyba o komórkach miejsca. Jeśli umieścimy mysz w prostokątnej klatce i pozwolimy jej na eksplorację nowego miejsca, po jakimś czasie możemy – analizując aktywność neuronów w hipokampie – znaleźć komórki „zapalające się” wyłącznie wtedy, gdy zwierzę znajduje się w konkretnym miejscu. Uważa się, że neurony te stanowią swoistą mózgową mapę  otoczenia i umożliwiają powstawanie pamięci miejsca. Co ciekawe, aktywność tych komórek zaobserwowano również w trakcie snu. Ten „replay” aktywności ma, zgodnie z przyjętą teorią, służyć konsolidacji świeżo nabytej pamięci związanej z daną lokacją.

            Do tej pory jednak wszyskie badania nad komórkami miejsca były badaniami korelacyjnymi – obserwowano aktywność neuronów w danym miejscu i na tej podstawie dedukowano, że neurony te kodują daną lokację. Korelacja jednak nie jest jeszcze wystarczającym dowodem, że tak jest w istocie – można hipotetycznie założyć, że potencjały obserwowane w tych neuronach są związane z procesami innymi niż orientacja w przestrzeni.

            Aby zdobyć dane nieoparte wyłącznie o korelację, naukowcy z Paryża zastosowali bardzo ciekawą metodę. Najpierw za pomocą elektrod obserwowali aktywność neuronów w warstwie C1 kory hipokampa myszy, aby znaleźć komórki kodujące konkretne miejsce w klatce, w której umieszczone było zwierzę.

            Gdy odnaleziono taki neuron, wykorzystywano drugą elektrodę, której zadniem była jednak nie analiza sygnału, lecz pobudzanie komórek znajdujących się w pęczku przyśrodkowym przodomózgowia (z ang. medial forebrain bundle, MFB). Obszar ten związany jest z uczuciem nagrody – jego aktywność wywołuje u myszy przyjemne wrażenia. Elektroda znajdująca się w MFB miała stymulować tę lokację 2 ms po zarejestrowaniu aktywności neuronu znajdującego się w hipokampie. Hipoteza była prosta – jeśli neurony miejsca mają rzeczywiście związek z pamięcią przestrzenną, u myszy powinna wykształcić się preferencja danego miejsca – zwierzę powinno powiązać przyjemne doznania z konkretną lokacją.

            Pierwszy epskeryment przeprowadzono na zwierzętach ekslorujących klatkę. Okazało się, że w porównaniu z okresem przed włączeniem elektrody w MFP myszy poddane opisanej powyżej prodceudrze bardzo szybko zaczynały preferować miejsce, z którym związana była aktywność neuronu z hipokampa. Myszy spędzały w tej lokacji 4 do 5 razy więcej czasu niż przed stymulacją.

             Drugi eksperyment przeprowadzono na myszach w trakcie snu. Mechanizm był ten sam – jeśli neuron w hipokampie ulegał aktywacji (na skutek opisanego powyżej mechanizmu „replay”), druga elektroda symulowała MFB. Efekt był bardzo zbliżony do tego, jaki uzyskano na myszach aktywnych – zwierzęta znacznie chętniej spędzały czas w określonej lokacji, po wpuszczeniu do klatki kierowały się też tam znacznie szybciej.

            Badania te potwierdzają teorię, zgodnie z którą neurony miejsca rzeczywiście biorą udział w kodowaniu konkretnych lokacji. Mają też jednak drugą, równie ciekawą implikację – pokazują, że w  trakcie snu także mogą zachodzić procesy uczenia się.  Skuteczność powiązania przyjemnego doznania z aktywnością komórek miejsca w trakcie snu pokazuje, że zwierzę nie musi być aktywne, aby nauczyć się preferencji. Oczywiście spekulację dotyczące tego, czy podobnie jest u ludzi, narzucają się same – trzeba jednak  cierpliwie czekać na dalsze wyniki badań!

 
Na podstawie:
De Lavilléon, G., Lacroix, M. M., Rondi-Reig, L., & Benchenane, K. (2015). Explicit memory creation during sleep demonstrates a causal role of place cells in navigation. Nature Neuroscience, (February). doi:10.1038/nn.3970
 

Trzy rodzaje uśmiechu Uśmiech rozpoznają ludzie ze wszystkich kultur. Mogłoby się wydawać, że jest on znakiem na tyle uniwers... czytaj więcej
Wielu z nas wizyta u dentysty nie kojarzy się zbyt przyjemnie. Mimo że obecnie powszechnie stosuje się środki znieczulające,... czytaj więcej
W największym uproszczeniu plastyczność mózgu można zdefiniować jako zmianę liczby połączeń synaptycznych mózgu, ale także ic... czytaj więcej
6 lutego 2017 roku na stronie Uniwersytetu Warszawskiego znalazła się informacja: „Dzięki terapii opracowanej przez dr Katarz... czytaj więcej