Alla vet att en god natts sömn återställer energin, men en ny studie från Cornell University visar att den återställer en annan viktig funktion: minnet.
Att lära sig eller uppleva nya saker aktiverar nervceller i hippocampus, en region i hjärnan som är viktig för minnet. Senare, medan vi sover, upprepar samma nervceller samma aktivitetsmönster, vilket är hur hjärnan konsoliderar dessa minnen som sedan lagras i ett stort område som kallas cortex. Men hur kommer det sig att vi kan fortsätta att lära oss nya saker under en hel livstid utan att använda upp alla våra nervceller?
En studie, ”A Hippocampal Circuit Mechanism to Balance Memory Reactivation During Sleep”, publicerad i Science, visar att vid vissa tidpunkter under djupsömnen tystnar vissa delar av hippocampus, vilket gör att dessa nervceller kan återställas.
”Den här mekanismen kan göra det möjligt för hjärnan att återanvända samma resurser, samma nervceller, för ny inlärning nästa dag”, säger Azahara Oliva, biträdande professor i neurobiologi och beteende och artikelns motsvarande författare.
Hippocampus är indelad i tre regioner: CA1, CA2 och CA3. CA1 och CA3 är involverade i att koda minnen relaterade till tid och rum och är välstuderade; mindre är känt om CA2, som den aktuella studien fann genererar denna tystnad och återställning av hippocampus under sömnen.
Forskarna implanterade elektroder i hippocampus hos möss, vilket gjorde det möjligt för dem att registrera neuronal aktivitet under inlärning och sömn. På så sätt kunde de observera att nervcellerna i CA1- och CA3-områdena under sömnen reproducerar samma nervcellsmönster som utvecklats under inlärning på dagen.
Men forskarna ville veta hur hjärnan fortsätter att lära sig varje dag utan att överbelasta eller få slut på nervceller.
”Vi insåg att det finns andra tillstånd i hippocampus som inträffar under sömnen där allt är tyst”, säger Oliva. ”CA1- och CA3-regionerna, som hade varit mycket aktiva, var plötsligt tysta. Det är en återställning av minnet, och detta tillstånd genereras av den mellersta regionen, CA2.”
Celler som kallas pyramidala neuroner tros vara de aktiva neuroner som spelar roll för funktionella ändamål, såsom inlärning. En annan typ av celler, som kallas interneuroner, har olika subtyper. Forskarna upptäckte att hjärnan har parallella kretsar som regleras av dessa två typer av interneuroner – en som reglerar minnet, den andra som gör det möjligt att återställa minnet.
Forskarna anser att de nu har verktyg för att förbättra minnet genom att påverka mekanismerna för minneskonsolidering, vilket skulle kunna tillämpas när minnesfunktionen sviktar, t.ex. vid Alzheimers sjukdom. Viktigt är också att de har bevis för att utforska sätt att radera negativa eller traumatiska minnen, vilket sedan kan hjälpa till att behandla tillstånd som posttraumatiskt stressyndrom.
Resultatet bidrar till att förklara varför alla djur behöver sömn, inte bara för att fixa minnen, utan också för att återställa hjärnan och få den att fungera under vakna timmar. ”Vi visar att minnet är en dynamisk process”, säger Oliva.
För mer information: Lindsay A. Karaba et al, En hippocampal kretsmekanism för att balansera minnesreaktivering under sömnen, Vetenskap (2024). DOI: 10.1126/science.ado5708. www.science.org/doi/10.1126/science.ado5708
