4/1/2025
Ερευνητές του Πανεπιστημίου Cornell ανακάλυψαν ότι ο η μάθηση είναι το «κλειδί» για την κατανόηση του πώς και πότε ο εγκέφαλος σχηματίζει δυνατές, μακροχρόνιες αναμνήσεις.
Μελετώντας ποντίκια εξοπλισμένα με ηλεκτρόδια εγκεφάλου και μικροσκοπικές κάμερες παρακολούθησης ματιών, οι ερευνητές προσδιόρισαν ότι νέες αναμνήσεις αναπαράγονται και παγιώνονται όταν η κόρη συσπάται κατά τη διάρκεια ενός υποσταδίου ύπνου non-REM. Όταν η κόρη διαστέλλεται, η διαδικασία επαναλαμβάνεται για παλαιότερες αναμνήσεις.
Η ικανότητα του εγκεφάλου να διαχωρίζει αυτά τα δύο υποστάδια του ύπνου (με μια προηγουμένως άγνωστη μικροδομή) είναι αυτή που αποτρέπει την «καταστροφική λήθη» στην οποία η εδραίωση μιας μνήμης εξαφανίζει μια άλλη.
Τα ευρήματα θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε καλύτερες τεχνικές βελτίωσης της μνήμης για τους ανθρώπους και μπορεί να βοηθήσουν τους επιστήμονες να εκπαιδεύσουν τα τεχνητά νευρωνικά δίκτυα, ώστε να είναι πιο αποτελεσματικά. Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο Nature, έγινε από τους επίκουρους καθηγητές Azahara Oliva και Antonio Fernandez-Ruiz.
Κατά τη διάρκεια ενός μήνα, μια ομάδα ποντικών διδάχθηκε μια ποικιλία εργασιών, όπως η συλλογή νερού ή ανταμοιβών μπισκότων σε έναν λαβύρινθο. Στη συνέχεια, στα ποντίκια τοποθετήθηκαν ηλεκτρόδια εγκεφάλου και μικροσκοπικές κάμερες που κρέμονταν μπροστά στα μάτια τους για να παρακολουθούν τη δυναμική της κόρης τους. Μια ημέρα που τα ποντίκια έμαθαν μια νέα εργασία, όταν αποκοιμήθηκαν, τα ηλεκτρόδια κατέγραψαν τη νευρική τους δραστηριότητα και οι κάμερες κατέγραψαν τις αλλαγές στις κόρες των ματιών τους.
«Ο ύπνος non-REM είναι όταν συμβαίνει η ενοποίηση της μνήμης και αυτές οι στιγμές είναι πολύ, πολύ μικρές χρονικές περίοδοι που δεν μπορούν να ανιχνευθούν από τον άνθρωπο, όπως 100 χιλιοστά του δευτερολέπτου» σημείωσε ο Dr. Oliva. «Πώς κατανέμει ο εγκέφαλος αυτές τις προβολές μνήμης που είναι πολύ γρήγορες και πολύ σύντομες καθ’ όλη τη διάρκεια της νύχτας; Και πώς αυτό διαχωρίζει τη νέα γνώση που έρχεται, με τρόπο που δεν παρεμβαίνει στην παλιά γνώση που έχουμε ήδη το μυαλό μας;».
Οι καταγραφές έδειξαν ότι η χρονική δομή των κοιμισμένων ποντικών είναι πιο ποικίλη και πιο παρόμοια με τα στάδια ύπνου στους ανθρώπους, απ’ ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως. Διακόπτοντας τον ύπνο των ποντικών σε διαφορετικές στιγμές και αργότερα δοκιμάζοντας πόσο καλά ανακαλούσαν τις εργασίες στις οποίες εκπαιδεύτηκαν, οι ερευνητές μπόρεσαν να αναλύσουν τις παραπάνω διαδικασίες.
Όταν ένα ποντίκι μπαίνει σε ένα υποστάδιο ύπνου εκτός REM, η κόρη του συρρικνώνεται και είναι εδώ οι εργασίες που έμαθε πρόσφατα (δηλαδή, οι νέες μνήμες), οι οποίες επανενεργοποιούνται και ενοποιούνται. Αντίθετα, παλαιότερες αναμνήσεις αναπαράγονται και ενσωματώνονται όταν η κόρη διαστέλλεται.
«Είναι σαν μια εναλλαγή: νέα μάθηση, παλιά γνώση, νέα μάθηση, παλιά γνώση και αυτό διακυμαίνεται αργά κατά τη διάρκεια του ύπνου» υποστήριξε ο Dr. Oliva. «O εγκέφαλος πιθανόν να έχει αυτό το ενδιάμεσο χρονοδιάγραμμα που διαχωρίζει τη νέα μάθηση από την παλιά γνώση».
