Επιστήμονες στο Κέντρο για τη Διαθεματική Έρευνα στη Βιολογία (CNRS/Collège de France/INSERM) έδειξαν ότι τα κύματα δέλτα που εκπέμπονται ενώ κοιμόμαστε δεν είναι γενικευμένες περίοδοι σιωπής κατά τη διάρκεια των οποίων ο φλοιός αναπαύεται, όπως έχει περιγραφεί για δεκαετίες στη επιστημονική βιβλιογραφία.
Αντί αυτού, απομονώνει ομάδες νευρώνων που παίζουν ουσιαστικό ρόλο στο σχηματισμό της μακροχρόνιας μνήμης.
Τα αποτελέσματα της έρευνας που οδήγησε σε αυτό το σημαντικό εύρημα, δημοσιεύθηκαν στο Science, 18 Οκτωβρίου 2019.
Ενώ κοιμόμαστε, ο ιππόκαμπος απανενεργοποιείται μόνος του αυθόρμητα παράγοντας δραστηριότητα παρόμοια με αυτή που υπάρχει όταν είμαστε ξύπνιοι.
Στέλνει πληροφορίες στον φλοιό, ο οποίος στη συνέχεια αντιδρά.
Αυτή η ανταλλαγή συχνά ακολουθείται από μια περίοδο σιωπής που αποκαλείται "κύμα δέλτα" μετά με ρυθμική δραστηριότητα αποκαλείται "άτρακτος ύπνου".
Αυτό συμβαίνει όταν τα φλοιϊκά κυκλώματα αναδιοργανώνονται για να διαμορφώσουν σταθερές μνήμες.
Ωστόσο, ο ρόλος των κυμάτων δέλτα στη διαμόρφωση νέων αναμνήσεων είναι ακόμη ένα αίνιγμα: γιατί μια περίοδος σιωπής διακόπτει την ακολουθία των ανταλλαγών πληροφορίας μεταξύ του ιππόκαμπου και του φλοιού και την λειτουργική αναδιοργάνωση του φλοιού;
Οι συγγραφείς εδώ ερεύνησαν πιο επισταμένα αυτό που συμβαίνει κατά τη διάρκεια των ίδιων των κυμάτων δέλτα.
Ανακάλυψαν, με έκπληξη, ότι ο φλοιός δεν είναι τελείως σιωπηλός αλλά ότι λίγοι νευρώνες παραμένουν ενεργοί και σχηματίζουν ομάδες, με άλλα λόγια μικρά, συν-ενεργά σύνολα που κωδικοποιούν πληροφορίες.
Αυτή η απρόσμενη παρατήρηση υποδηλώνει ότι ο μικρός αριθμός των νευρώνων που ενεργοποιούνται όταν όλοι οι άλλοι μένουν σιωπηλοί μπορεί να πραγματοποιεί σημαντικούς υπολογισμούς ενώ προστατεύεται από πιθανές διαταραχές.
Και οι ανακαλύψεις από αυτή την εργασία πάνε ακόμη παραπέρα!
Αυθόρμητες επανενεργοποιήσεις του ιππόκαμπου προσδιορίζουν ποιοι φλοιϊκοί νευρώνες παραμένουν ενεργοί κατά τη διάρκεια των κυμάτων δέλτα και αποκαλύπτουν μεταφορά πληροφορίας μεταξύ των δυο εγκεφαλικών δομών.
Επιπροσθέτως, οι ομάδες που ενεργοποιήθηκαν κατά τη διάρκεια των κυμάτων δέλτα διαμορφώθηκαν από νευρώνες που έχουν συμμετάσχει στη εκμάθηση μιας ειδικής χωρικής μνημονικής εργασίας κατά τη διάρκεια της ημέρας.
Μαζί, αυτά τα στοιχεία, υποδεικνύουν ότι αυτές οι διεργασίες εμπλέκονται στην εδραίωση της μνήμης.
Για να το επιδείξουν, σε αρουραίους, οι επιστήμονες προκάλεσαν τεχνητά κύματα δέλτα για να απομονώσουν είτε νευρώνες που σχετίζονταν με επανενεργοποιήσεις στον ιππόκαμπο ή τυχαίους νευρώνες.
Αποτέλεσμα: Όταν οι σωστοί νευρώνες ήταν απομονωμένοι, οι αρουραίοι κατάφερναν να σταθεροποιούν τις αναμνήσεις τους και επιτύγχαναν στα χωρικά τεστ την επόμενη ημέρα.
Αυτά τα αποτελέσματα αλλάζουν ουσιαστικά το πώς αντιλαμβανόμαστε τον φλοιό.
Τα κύματα δέλτα είναι έτσι ένα μέσο της επιλεκτικής απομόνωσης ομάδων επιλεγμένων νευρώνων, που στέλνουν κρίσιμες πληροφορίες μεταξύ των περιόδων του διαλόγου μεταξύ ιππόκαμπου και φλοιού, και την αναδιοργάνωση των φλοιϊκών κυκλωμάτων, για να διαμορφώσουν μακροχρόνιες μνήμες.
Τα αποτελέσματα της έρευνας που οδήγησε σε αυτό το σημαντικό εύρημα, δημοσιεύθηκαν στο Science, 18 Οκτωβρίου 2019.
Ενώ κοιμόμαστε, ο ιππόκαμπος απανενεργοποιείται μόνος του αυθόρμητα παράγοντας δραστηριότητα παρόμοια με αυτή που υπάρχει όταν είμαστε ξύπνιοι.
Στέλνει πληροφορίες στον φλοιό, ο οποίος στη συνέχεια αντιδρά.
Αυτή η ανταλλαγή συχνά ακολουθείται από μια περίοδο σιωπής που αποκαλείται "κύμα δέλτα" μετά με ρυθμική δραστηριότητα αποκαλείται "άτρακτος ύπνου".
Αυτό συμβαίνει όταν τα φλοιϊκά κυκλώματα αναδιοργανώνονται για να διαμορφώσουν σταθερές μνήμες.
Ωστόσο, ο ρόλος των κυμάτων δέλτα στη διαμόρφωση νέων αναμνήσεων είναι ακόμη ένα αίνιγμα: γιατί μια περίοδος σιωπής διακόπτει την ακολουθία των ανταλλαγών πληροφορίας μεταξύ του ιππόκαμπου και του φλοιού και την λειτουργική αναδιοργάνωση του φλοιού;
Οι συγγραφείς εδώ ερεύνησαν πιο επισταμένα αυτό που συμβαίνει κατά τη διάρκεια των ίδιων των κυμάτων δέλτα.
Ανακάλυψαν, με έκπληξη, ότι ο φλοιός δεν είναι τελείως σιωπηλός αλλά ότι λίγοι νευρώνες παραμένουν ενεργοί και σχηματίζουν ομάδες, με άλλα λόγια μικρά, συν-ενεργά σύνολα που κωδικοποιούν πληροφορίες.
Αυτή η απρόσμενη παρατήρηση υποδηλώνει ότι ο μικρός αριθμός των νευρώνων που ενεργοποιούνται όταν όλοι οι άλλοι μένουν σιωπηλοί μπορεί να πραγματοποιεί σημαντικούς υπολογισμούς ενώ προστατεύεται από πιθανές διαταραχές.
Και οι ανακαλύψεις από αυτή την εργασία πάνε ακόμη παραπέρα!
Αυθόρμητες επανενεργοποιήσεις του ιππόκαμπου προσδιορίζουν ποιοι φλοιϊκοί νευρώνες παραμένουν ενεργοί κατά τη διάρκεια των κυμάτων δέλτα και αποκαλύπτουν μεταφορά πληροφορίας μεταξύ των δυο εγκεφαλικών δομών.
Επιπροσθέτως, οι ομάδες που ενεργοποιήθηκαν κατά τη διάρκεια των κυμάτων δέλτα διαμορφώθηκαν από νευρώνες που έχουν συμμετάσχει στη εκμάθηση μιας ειδικής χωρικής μνημονικής εργασίας κατά τη διάρκεια της ημέρας.
Μαζί, αυτά τα στοιχεία, υποδεικνύουν ότι αυτές οι διεργασίες εμπλέκονται στην εδραίωση της μνήμης.
Για να το επιδείξουν, σε αρουραίους, οι επιστήμονες προκάλεσαν τεχνητά κύματα δέλτα για να απομονώσουν είτε νευρώνες που σχετίζονταν με επανενεργοποιήσεις στον ιππόκαμπο ή τυχαίους νευρώνες.
Αποτέλεσμα: Όταν οι σωστοί νευρώνες ήταν απομονωμένοι, οι αρουραίοι κατάφερναν να σταθεροποιούν τις αναμνήσεις τους και επιτύγχαναν στα χωρικά τεστ την επόμενη ημέρα.
Αυτά τα αποτελέσματα αλλάζουν ουσιαστικά το πώς αντιλαμβανόμαστε τον φλοιό.
Τα κύματα δέλτα είναι έτσι ένα μέσο της επιλεκτικής απομόνωσης ομάδων επιλεγμένων νευρώνων, που στέλνουν κρίσιμες πληροφορίες μεταξύ των περιόδων του διαλόγου μεταξύ ιππόκαμπου και φλοιού, και την αναδιοργάνωση των φλοιϊκών κυκλωμάτων, για να διαμορφώσουν μακροχρόνιες μνήμες.
Πηγή: egno.gr
Πηγή: CNRS (National Centre for Scientific Research)
Περισσότερα στη δημοσίευση: Isolated cortical computations during delta waves support memory consolidation. Science.
Πηγή: CNRS (National Centre for Scientific Research)
Περισσότερα στη δημοσίευση: Isolated cortical computations during delta waves support memory consolidation. Science.
