Zespół badaczy z Niemiec podjął się badań nad wpływem stymulacji mózgu prądem zmiennym w czasie snu na zdolności pamięciowe. Czy rzeczywiście aplikacja prądu może pomóc nam w zapamiętywaniu?

Nie od dziś wiadomo, że człowiek nie śpi cały czas tak samo. Głębokość snu i parametry życiowe zmieniają się w zależności od fazy snu, w jakiej organizm się znajduje. Fazą snu, która interesuje nas w tym badaniu jest sen wolnofalowy (SWS).
To ten etap snu, w którym aktywność mózgu i ciśnienie krwi maleją, a rytm serca i oddech zwalniają. Fale alfa, charakterystyczne dla stanu odprężenia, ustępują falom theta, a aktywność mózgu wciąż maleje aż do momentu pojawienia się fal delta - wyznaczników snu głębokiego.
W drugim etapie SWS pojawiają się tzw. wrzeciona snu, czyli nagły wzrost częstotliwości fal mózgowych widoczny na EEG. Innym zjawiskiem charakterystycznym dla tego etapu jest pojawienie się kompleksu K, kiedy na zapisie EEG widoczny jest nagły wzrost amplitudy fal mózgowych. Eksperymenty wykazały, że kompleks K może odgrywać rolę w utrwalaniu pamięci.

Wyniki wielu badań potwierdziły, że ilość snu i jego jakość mają znaczący wpływ na to, jak ludzka pamięć funkcjonuje w stanie czuwania. Dlaczego więc niemieccy naukowcy podejmują się badań nad snem i pamięcią? Wydawać by się mogło, że temat ten jest już "oklepany", jednak do tej pory wiele aspektów snu stanowi dla naukowców zagadkę.
Zespół M. Mölla i J. Borna zadaje sobie pytanie: czy stymulacja prądem w czasie snu pogłębia wolnofalową aktywność mózgu i czy głębokość ma korzystny wpływ na uczenie się?
Badacze opierają się na teorii mówiącej o tym, że sen wolnofalowy powoduje osłabienie lub zanik sieci synaptycznych, których siła była wzmożona podczas uczenia się. Organizm w ten sposób "tworzy" nową przestrzeń, w której można utrwalić wiedzę nabywaną podczas kolejnych okresów czuwania. Wydaje się, że zsynchronizowana aktywnosć neuronów podczas wolnofalowej aktywności mózgu (SWA) sprzyja osłabianiu sieci synaptycznej, a nie nasileniu jej aktywności.

Jak przebiegała stymulacja i badanie?

Wszyscy badani byli praworęczni, niemieckojęzyczni (język ojczysty), mieli podobne wykształcenie,  nie palili i nie stosowali leków. Nie cierpieli oni również na żadne zaburzenia umysłowe, neurologicznie lub zaburzenia snu. Co ważniejsze - żaden z badanych nie nawykł do drzemek w ciągu dnia.
Techniką, którą zastosowali eksperymentatorzy była tSOS, czyli przezczaszkowa stymulacja prądem zmiennym. Na głowie badanego umieszczono dwie elektrody (na pozycjach F3 i F4), które służyły do aplikacji prądu. Pozostałe elektrody zbierały informacje o aktywności mózgu, dzięki czemu można było przeanalizować zapis EEG.
Aplikowany prąd miał natężenie 250 mini amperów i częstotliwość 0,75 Hz. Stymulacja następowała 4 minuty po nastąpieniu fazy SWS i składała się z 6-8 czterominutowych cykli.
Badanych budzono po 90-minutach snu lub po pierwszym cyklu SWS.

Aby mieć pewność, że wyniki nie są efektem przypadku a zastosowanej stymulacji zbadano później te same osoby stosując tzw. "sham stimulation", czyli stymulację pozorną. Osoby badane były przygotowywane do eksperymentu w dokładnie ten sam sposób co wcześniej (łącznie z założeniem elektrod), jednak stymulacja nie została wprowadzona. W ten sposób badani nie doświadczali efektu oczekiwań bo nie wiedzieli, czy będą mieli aplikowani prąd, czy nie.
W 30 minut po przebudzeniu badani byli proszeni o wykonanie kilku zadań - zapamiętanie obrazków, par słów, pojedynczych słów (badanie pamięci deklaratywnej) oraz wystukanie palcem zaprezentowanej uprzednio sekwencji (w celu zbadania pamięci proceduralnej).

I co z tą pamięcią?

Rezultaty eksperymentu potwierdziły przypuszczenia badaczy i pozwoliły na udzielenie twierdzącej odpowiedzi na wcześniej postawione pytania.
Analiza EEG wykazała, że stymulacja prądem zmiennym pogłębia sen. Oscylacje wolnofalowe pojawiały się znacznie częściej niż "zwykłe" i aktywność wolnofalowa mózgu zwiększyła się.
Natomiast analiza statystyczna pokazała znaczne różnice pomiędzy wynikami badanych przy stymulacji prawdziwej i pozornej.
Osoby, które zostały poddane tSOS wypadły lepiej w badaniu pamięci we wszystkich testach badających pamięć deklaratywną. Natomiast nie zaobserwowano różnicy w żadnej z prób jeżeli chodzi o pamięć proceduralną.

Co dalej?

Może wydawać się, że temat snu i pamięci został wyczerpany, a ilość eksperymentów przeprowadzonych w celu zbadania tego - bądź co bądź - codziennego zjawiska jest przytłaczająca. Jednak zespół M. Mölla otworzył drzwi w świecie nauki prowadzące do dalszych teorii i badań w celu usprawnienia funkcjonowania okołodobowego człowieka, zwiększenia jego wydajności, czy po prostu poprawienia wyników uczenia się.
Eksperyment badaczy z Niemiec nie tylko potwierdził hipotezę mówiącą o tym, że sen usprawnia zapamiętywnie, ale pokazał, że możliwe jest pogłębienie snu, a co za tym idzie również poprawa jego jakości.