Mechanizmy zachodzące w mózgu podczas snu są tematem badań od ponad stu lat. Szczególnym zainteresowaniem naukowców cieszy się zagadnienie jego roli w przechowywaniu wspomnień. Wielokrotnie wykazano, iż sen pomaga w przechowywaniu wspomnień. Wielu uczonych, w tym współodkrywca struktury alfa-helisy DNA Francis Crick, przyjmuje hipotezę, iż sen, a szczególnie jego faza REM, jest czasem, w którym mózg aktywnie segreguje informacje i pozbywa się tych nieistotnych lub nadmiarowych. Wyniki najnowszych badań świadczą o tym, że w tym czasie zachodzi selektywne przycinanie połączeń synaptycznych utworzonych w ciągu dnia między neuronami zaangażowanymi w niektóre rodzaje uczenia się. Faza REM jest jednym z etapów snu cyklicznie powtarzających się w ciągu nocy. Pierwsza pojawia się ok. 90 minut po zaśnięciu. Jej nazwa pochodzi od szybkich ruchów gałek ocznych (ang. rapid eyes movement) charakterystycznych dla tej fazy snu.
“Zrozumienie roli snu w zapominaniu może pomóc badaczom w lepszym poznaniu chorób związanych z pamięcią, takich jak zespół stresu pourazowego czy choroba Alzheimera – mówi dr Janet He, współautor badania. – Badanie to dostarcza najbardziej bezpośrednich dowodów na to, że faza snu REM może odgrywać rolę w sposobie decyzji mózgu o tym, które wspomnienia przechowywać.”
Międzynarodowy zespół naukowy z SRI International’s Center for Neuroscience w Stanach Zjednoczonych oraz Uniwersytetu Nagoya w Japonii przez lata badali rolę hormonu nazywanego oreksyną lub hipokretyną w kontrolowaniu snu i powstawaniu narkolepsji. Zaburzenie to obejmuje nadmierne uczucie senności w ciągu dnia oraz występowania zmian, które przypominają fazę snu REM: utratę napięcia mięśni kończyn i halucynacje. Udowodnili, że stan ten może być związany z utratą neuronów podwzgórza wytwarzających hipokretynę.
W swoim najnowszym badaniu zespół przyjrzał się sąsiednim komórkom, które produkują hormon koncentrujący melaninę (melanin-concentrating hormone, MCH). Cząsteczka ta bierze udział w kontroli apetytu i snu. Zgodnie z wcześniejszymi wynikami, gdy myszy przechodziły do fazy REM, aktywna była większość (52,8%) tych komórek. Gdy zwierzęta nie spały, funkcjonowało 35% tych neuronów, zaś 12% było aktywne w obu przypadkach.
Naukowcy odkryli wskazówki świadczące o tym, że te komórki nerwowe mogą odgrywać ważną rolę w procesach zapamiętywania i uczenia się. Wiele z nich tworzy połączenia aksonalne z hipokampem, stanowiącym swoisty ośrodek pamięci.
“Z poprzednich badań przeprowadzonych w innych laboratoriach wiemy już, że komórki MCH były aktywne podczas fazy snu REM – mówi dr Thomas Kilduff, współautor badania. – Po odkryciu tego nowego obwodu pomyśleliśmy, że komórki te mogą brać udział w przechowywaniu wspomnień przez mózg.”
By sprawdzić prawdziwość tej hipotezy, naukowcy wykorzystali różnorodne narzędzia genetyczne pozwalające włączać i wyłączać neurony MCH u myszy podczas testów pamięci. Ze szczególną uwagą zbadali rolę, jaką neurony te odgrywały w retencji informacji po jej przyswojeniu, w momencie, gdy nowa wiedza nie została jeszcze zapisana lub skonsolidowana w pamięci długotrwałej. Jednym z zastosowanych testów był taki, który oceniał zdolność myszy do rozróżniania nowych i znanych wcześniej obiektów.
Wykazano, że włączenie komórek MCH podczas przechowywania informacji przed konsolidacją pamięci pogorszyło zdolność do zapamiętywania informacji, natomiast wyłączenie tych neuronów dało odwrotny efekt. Dalsze eksperymenty sugerowały, że komórki MCH odgrywały tę rolę jedynie podczas fazy snu REM – myszy osiągały lepsze wyniki w testach sprawdzających pamięć, gdy w tej fazie neurony MCH były wyłączone. Gdy bowiem badacze dezaktywowali je podczas czuwania, nie przynosiło to żadnego efektu.
“Wyniki te sugerują, że neurony MCH pomagają mózgowi aktywnoe zapominać o nowych, być może nieistotnych informacjach – mówi dr Kilduff – Ponieważ uważa się, że sny występują przede wszystkim w fazie REM, tej, w której włączają się komórki MCH, ich aktywacja może umożliwić przechowywanie treści snu w hipokampie. W konsekwencji sen ten szybko zostaje zapomniany.”
Naukowcy planują już kolejne badania, w których sprawdzą czy ten nowo odkryty obwód ma znaczenie dla przebiegu zaburzeń snu i pamięci.
