Tidligere vidste forskerne, at at fratage mus søvn, efter at musene udførte en opgave, resulterede i, at musene glemte aspekter af denne opgave. Men forskerne var ikke sikre på, hvilken funktion af hippocampus - to søhesteformede strukturer placeret i tindingelappen af hjernen, hvor mange langsigtede minder er lavet - ikke kunne gøre sit arbejde.
Nu har forskere fundet ud af, at forstyrrelse af søvnrelaterede svingninger - eller den rytmiske affyring af neuroner - i en undersektion af hippocampus sandsynligvis er synderen. Deres resultater vises i Nature Communications.
For at teste oscillationernes rolle i hukommelsesdannelsen registrerede forskerne hippocampus-aktiviteten af en gruppe mus. De placerede mus i et nyt miljø, lod dem udforske, gav dem et mildt fodchok og satte dem derefter tilbage i deres hjemmebure for at hvile og sove normalt.
"Hvis du vender musen tilbage til den samme struktur en dag eller endda et par måneder senere, vil de have denne meget stereotype frygtreaktion, som er, at de fryser," siger seniorforfatter Sara Aton, en assisterende professor ved University of Michigan's Molecular , celle- og udviklingsbiologi afdeling. "Men hvis du sover-berøver et dyr i et par timer efter den kontekst-chok-parring, vil musen ikke huske det næste dag."
Forskerne fandt ud af, at hos normalt sovende mus var søvnrelaterede svingninger i en undersektion af hippocampus kaldet CA1 mere robuste efter indlæring. De tog derefter en ny gruppe mus, registrerede deres baseline hippocampale aktivitet og fik dem til at udføre den samme opgave. Forskerne gav også disse mus et lægemiddel til at hæmme en lille population af hæmmende neuroner i CA1, der udtrykker parvalbumin.
Forskerne ændrede ikke dyrets søvnadfærd - de sov normalt. Men at slukke for aktiviteten af parvalbumin-udtrykkende neuroner forstyrrede den rytmiske affyring af omgivende CA1-neuroner, mens disse dyr sov. Undertrykkelse af de parvalbumin-udtrykkende celler så ud til fuldstændig at udslette den normale indlæringsassocierede stigning i svingninger i den del af musens hippocampus.
"Der er en gammel sætning kaldet Hebbs lov, som er, 'Brand sammen, ledning sammen'," siger Aton. "Hvis du kan få to neuroner til at skyde med stor regelmæssighed tæt på hinanden, er det meget sandsynligt, at du vil påvirke styrken af forbindelserne mellem dem."
Når neuronerne blev forhindret i at skyde sammen regelmæssigt og rytmisk, glemte musene, at der var nogen frygtelig forbindelse med deres opgave.
"Den dominerende oscillerende aktivitet, som er så kritisk for læring, styres af et meget lille antal af den samlede cellepopulation i hippocampus," siger Nicolette Ognjanovski, en kandidatstuderende og medforfatter af undersøgelsen. "Dette ændrer fortællingen om, hvad vi forstår om, hvordan netværk fungerer. Oscillationerne, som parvalbuminceller styrer, er forbundet med globale netværksændringer eller stabilitet. Erindringer gemmes ikke i enkeltceller, men distribueres gennem netværket."
Forskerne sammenlignede også stabiliteten af neuronernes forbindelser mellem kontrolgruppen og gruppen, hvis søvnoscillationer blev forstyrret. De fandt ud af, at ikke kun forbindelserne var stærkere i kontrolgruppen efter deres læringsforsøg, men også at disse neuronale forbindelser også var stærkere. Disse ændringer blev blokeret, når søvn-associerede hippocampus-oscillationer blev eksperimentelt forstyrret.
"Det ser ud til, at denne population af neuroner, der genererer rytmer i hjernen under søvn, giver noget informationsindhold til at forstærke minder," siger Aton. "Rytmen i sig selv ser ud til at være den mest kritiske del, og muligvis hvorfor du skal sove for at danne disse minder."
Dernæst planlægger forskerne at teste, om genoprettelse af hippocampus-oscillationer (der efterligner virkningerne af søvn i CA1) er tilstrækkeligt til at fremme normal hukommelsesdannelse, når mus har søvnmangel.
Kilde: University of Michigan
Relaterede bøger
at InnerSelf Market og Amazon
