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
 

... czyli jak lęk przed matematyką wpływa na rozwiązywanie prostych zadań arytmetycznych? :)  Biegłość w prostych zadaniach a... czytaj więcej
Aleksytymia jest jedną z najbardziej tajemniczych zagadek psychiatrii. Osoby cierpiące na to schorzenie nie tylko nie mają zd... czytaj więcej
Moda na psychopatów? Można zaryzykować tezę, że w środkach masowego przekazu panuje osobliwa moda na psychopatów. Taki archet... czytaj więcej
Trzy rodzaje uśmiechu Uśmiech rozpoznają ludzie ze wszystkich kultur. Mogłoby się wydawać, że jest on znakiem na tyle uniwers... czytaj więcej