Studie na myších ukazuje, jak nedostatek spánku ovlivňuje tvorbu paměti
Ačkoli vědci věděli, že nedostatek spánku může narušit schopnost učit se a vytvářet si vzpomínky, přesné metody, jak k tomu dochází, byly nejasné.
Vědci si nebyli jisti, co brání hipokampu - dvěma strukturám ve tvaru mořského koníka umístěným v spánkovém laloku mozku, kde se vytváří mnoho dlouhodobých vzpomínek - vykonávat svou práci.
Nyní v nové studii vědci z University of Michigan zjistili, že viníkem je pravděpodobně interference s kmitáním spojeným se spánkem - rytmické pálení neuronů - v jedné podsekci hipokampu.
Jejich výsledky jsou publikovány v Příroda komunikace.
Aby otestovali roli oscilací při formování paměti, vědci pod vedením postgraduální studentky Nicolette Ognjanovski zaznamenali základní hipokampální aktivitu skupiny myší.
Umístili myši do nového prostředí, nechali je prozkoumat, udělali jim mírný šok nohou a poté je uložili zpět do svých domovských klecí, aby si odpočinuli a normálně spali.
"Pokud myš vrátíte do stejné struktury o den nebo dokonce o pár měsíců později, bude mít tuto velmi stereotypní reakci na strach, což znamená, že zamrzne," řekla doktorka Sara Atonová, odborná asistentka a hlavní autorka článku .
"Pokud ale po tomto párování s kontextovým šokem několik hodin nevyspíte zvíře, myš si to příští den nebude pamatovat."
Vědci zjistili, že u normálně spících myší byly oscilace spojené se spánkem v podsekci hipokampu zvané CA1 robustnější po učení.
Poté vzali novou skupinu myší, zaznamenali jejich základní hipokampální aktivitu a nechali je dokončit stejný úkol. Vědci také dali těmto myším lék k inhibici malé populace inhibičních neuronů v CA1, které exprimují parvalbumin, protein vázající vápník spojený s dysfunkcí paměti.
Vědci nezměnili spánkové chování zvířete - spali normálně. Vypnutí aktivity neuronů exprimujících parvalbumin však narušilo rytmické odpalování okolních neuronů CA1, zatímco tato zvířata spala.
Zdálo se, že potlačení buněk exprimujících parvalbumin zcela vymazalo normální nárůst oscilací spojený s učením v této části hipokampu myši.
"Existuje stará věta zvaná Hebbův zákon, která zní: 'Požár společně, drát společně,' 'řekl Aton. "Pokud dokážete přimět dva neurony střílet s velkou pravidelností v těsné vzájemné blízkosti, je velmi pravděpodobné, že to ovlivní sílu spojení mezi nimi."
Když bylo zabráněno tomu, aby neurony střílely pravidelně a rytmicky, myši zapomněly, že existuje nějaká strašlivá souvislost s jejich úkolem.
"Dominantní oscilační aktivita, která je tak důležitá pro učení, je řízena velmi malým počtem z celkové buněčné populace v hipokampu," uvedl Ognjanovski, také první autor studie.
"Tím se mění narativ toho, co chápeme o fungování sítí." Oscilace, které parvalbuminové buňky řídí, jsou spojeny se změnami globální sítě nebo stabilitou. Paměti se neukládají do jednotlivých buněk, ale distribuují se po síti. “
Vědci také porovnali stabilitu spojení neuronů mezi kontrolní skupinou a skupinou, jejíž spánkové oscilace byly narušeny.
Zjistili, že po kontrolní zkoušce byly nejen kontrolní skupiny silnější v kontrolní skupině, ale také ty neuronové. Tyto změny byly blokovány, když byly experimentálně narušeny hipokampální oscilace spojené se spánkem.
"Zdá se, že tato populace neuronů, která generuje rytmy v mozku během spánku, poskytuje určitý informační obsah pro posílení vzpomínek," řekl Aton.
"Rytmus sám o sobě se jeví jako nejkritičtější část a možná i důvod, proč potřebuješ spát, abys vytvořil tyto vzpomínky."
Zdroj: University of Michigan
