تأثیر شگفت‌انگیز خواب بر حافظه

محققان در جدیدترین تحقیقات خود کشف کرده‌اند که خواب و بی‌خوابی، به‌طور چشمگیری بر نورون‌های مسئول حافظه تأثیر می‌گذارند.

به گزارش تک‌ناک، دو مطالعۀ جدید از محققان دانشگاه میشیگان نشان می‌دهد که خواب کافی برای حافظه ضروری است، چرا که به یک سری نورون‌های خاص اجازه می‌دهد تا دوباره فعال شوند و تجربیات را مجدد پخش کنند. کم‌خوابی این فرآیند را مختل می‌کند و باعث اختلال در حفظ حافظه می‌شود. حتی خواب کافی نیز به‌طور کامل فعال‌سازی مجدد حافظه را بازیابی نمی‌کند و همین موضوع نقش حیاتی خواب را در تثبیت حافظه نشان می‌دهد.

تصور کنید دانشجو هستید، هفتۀ پایانی است و برای یک امتحان بزرگ آماده می‌شوید، آیا تمام شب را درس می‌خوانید یا کمی استراحت می‌کنید؟ همان‌طور که ممکن است بسیاری از شما این را بدانید، کمبود خواب می‌تواند حفظ اطلاعات را به‌ صورت وحشتناکی دشوار کند.

دو مطالعۀ جدید از محققان دانشگاه میشیگان نشان می‌دهند که چرا این اتفاق رخ می‌دهد و در طول خواب و کم‌خوابی در مغز چه اتفاقی باعث کمک به شکل‌گیری خاطرات می‌شود یا به آن آسیب می‌رساند.

نورون‌های خاص را می‌توان با محرک‌های خاص تنظیم کرد. به عنوان مثال: زمانی که موش‌های صحرایی در یک هزارتو قرار می‌گیرند، نورون‌هایی خواهند داشت که پس از رسیدن حیوان به نقاط خاصی از هزارتو، روشن می‌شوند. این نورون‌ها که نورون‌های مکان نامیده می‌شوند، در انسان‌ها نیز فعال هستند و به افراد برای حرکت در محیط اطراف کمک می‌کنند.

امّا در هنگام خواب چه اتفاقی رخ می‌دهد؟

مطالعه‌ای در این زمینه به رهبری دکتر کامران دیبا و کورش معبودی انجام شد که در مجلۀ Nature منتشر شده است، در این تحقیق نورون‌های هیپوکامپ که ساختاری به شکل اسب دریایی در اعماق مغز دارند و در شکل‌گیری حافظه مؤثر هستند، مورد بررسی گرفتند. همچنین آنها راهی برای تجسم تنظیم الگوهای عصبی مرتبط با یک مکان را در حالی که یک حیوان خواب بود، کشف کردند.

نقش امواج تیز ریپل

نوعی فعالیت الکتریکی به نام امواج تیز ریپل هر چند ثانیه یک‌بار در طی چند ساعت، از هیپوکامپ در حالت‌های آرام و خواب منتشر می‌شود.

محققان از میزان همزمانی امواج و میزان مسافتی که به نظر می‌رسد اطلاعات را از یک قسمت مغز به قسمت دیگر منتقل می‌کنند، شگفت‌زده شدند.

تصور می‌شود که این برانگیختگی به نورون‌ها اجازه می‌دهد تا خاطرات از جمله مکان را شکل دهند و آن را به‌روزرسانی کنند.

محققان برای انجام این مطالعه، فعالیت مغز موش را در طول خواب و پس از تکمیل یک هزارتوی جدید، اندازه‌گیری کردند.

با استفاده از نوعی استنتاج آماری به نام یادگیری بیزی، محققان برای اولین بار توانستند ردیابی کنند که کدام نورون‌ها به کدام مکان‌ها در هزارتو پاسخ می‌دهند.

کامران دیبا در این زمینه گفت: فرض کنید یک نورون گوشۀ خاصی از هزارتو را ترجیح می‌دهد. ممکن است ببینیم که نورون با دیگر نورون‌هایی که ترجیح مشابهی در طول خواب دارند، فعال می‌شود، امّا گاهی اوقات امکان دارد نورون‌های مرتبط با مناطق دیگر با آن سلول همکاری کنند. ما در آزمایش خود دیدیم که وقتی موش را دوباره در هزارتو قرار می‌دهیم، ترجیحات مکان نورون‌ها بسته به سلول‌هایی که در طول خواب برانگیخته می‌شوند، تغییر می‌کنند.

این روش به محققان اجازه داد تا انعطاف‌پذیری یا رانش نمایشی نورون‌ها را در زمان واقعی تجسم کنند. همچنین این یافته از نظریه‌ای که معتقد بود فعال شدن مجدد نورون‌ها در طول خواب بخشی از اهمیت خواب برای خاطرات است، حمایت می‌کند.

با توجه به اهمیت خواب، گروه تحقیقاتی دیبا به دنبال آن بود تا آنچه در مغز به دلیل محرومیت از خواب رخ می‌دهد را بررسی کند.

تأثیر کم‌خوابی

در مطالعۀ دوم محققان به رهبری دکتر کامران دیبا و دکتر باپون گیر، میزان فعال شدن مجدد نورون را در جایی که نورون‌های مکانی در زمان کاوش هزارتو و باری دیگر در حالت استراحت برانگیخته می‌شوند، همچنین دنباله‌ای از فعال‌سازی مجدد آنها (به‌عنوان بازپخش کمی) در طول خواب در مقایسه با بی‌خوابی را بررسی کردند.

محققان متوجه شدند که الگوهای برانگیختگی نورون‌های دخیل در فعال‌سازی و پخش مجدد تجربۀ قرار گرفتن در هزارتو، در طول خواب در مقایسه با دوران محرومیت از خواب، بیشتر است.

محرومیت از خواب با یک نرخ مشابه یا بالاتر از امواج تیز ریپر، امّا با امواج دامنۀ کمتر و قدرت کمتر مطابقت دارد.

دیبا در این باره بیان کرد: در حدود نیمی از موارد، فعال‌سازی مجدد تجربۀ قرار گرفتن در هزارتو در طول موج‌های تند ریپر به‌طور کامل در زمان محرومیت از خواب، سرکوب شد.

زمانی که موش‌های کم‌خواب توانستند به خواب بروند، در حالی که فعال‌سازی مجدد نورون‌ها کمی افزایش یافت، امّا الگوی برانگیختگی آنها هرگز با موش‌هایی که به‌طور معمول می‌خوابیدند، مطابقت نداشت. علاوه بر این، پخش مجدد خاطرات به‌طور مشابه مختل شد، امّا با وجود جبران خواب از دست رفته این خاطرات بازیابی نشد.

از آنجایی که فعال‌سازی و پخش مجدد خاطرات برای حافظه مهم هستند، یافته‌ها اثرات مضر محرومیت از خواب بر حافظه را نشان می‌دهند.

دیبا امیدوار است که به بررسی ماهیت پردازش حافظه در طول خواب و چرایی نیاز به فعال‌سازی مجدد و اثرات فشار خواب بر حافظه ادامه دهد.