כבר כמעט 20 שנה ידוע שגלים חשמליים איטיים וסינכרוניים במוח במהלך שינה עמוקה תומכים ביצירת זיכרונות. למה זה לא היה ידוע קודם לכן. עכשיו, כותב ביומן תקשורת טבעצוות חוקרים מ-Charité – Universitätsmedizin Berlin מציג הסבר. לפי המחקר, הגלים האיטיים הופכים את הניאוקורטקס, המיקום של הזיכרון לטווח ארוך, לקלוט במיוחד למידע. הממצאים יכולים לעזור לייעל את גישות הטיפול שנועדו לתמוך ביצירת זיכרון מבחוץ.
איך נוצרים זיכרונות קבועים? מומחים מאמינים שבזמן שאנו ישנים, המוח שלנו משחזר את אירועי היום, ומעביר מידע ממיקום הזיכרון לטווח קצר, ההיפוקמפוס, לזיכרון לטווח ארוך הנמצא בניאוקורטקס. "גלים איטיים" הם המפתח במיוחד לתהליך זה: תנודות איטיות וסינכרוניות של מתח חשמלי בקורטקס המתרחשות בשלב השינה העמוקה. ניתן למדוד אותם באמצעות אלקטרואנצפלוגרמה (EEG). הגלים נוצרים כאשר המתח החשמלי בנוירונים רבים עולה ויורד בו זמנית פעם בשנייה.
"אנחנו יודעים כבר שנים רבות שתנודות המתח הללו תורמות להיווצרות הזיכרון", מסביר פרופ' יורג גייגר, מנהל המכון לנוירופיזיולוגיה ב-Charité וראש המחקר החדש שפורסם. "כאשר שינה בגלים איטיים מוגברת באופן מלאכותי מבחוץ, הזיכרון משתפר. אבל מה שלא ידענו עד עכשיו זה מה בדיוק קורה בתוך המוח כשזה קורה, כי קשה מאוד לחקור את זרימות המידע בתוך האדם מוֹחַ."
גלים איטיים מחזקים את הסינפסות
הוא וצוותו השתמשו כעת ברקמת מוח אנושית שלמה, שהיא נדירה ביותר, כדי להבהיר את התהליכים שסביר מאוד שיעמדו בבסיס היווצרות הזיכרון במהלך שינה עמוקה. על פי ממצאיהם, הגלים החשמליים האיטיים משפיעים על עוצמת הקשרים הסינפטיים בין הנוירונים בניאוקורטקס – ובכך על קליטתם.
לצורך המחקר שלהם, צוות החוקרים חקר דגימות רקמה ניאוקורטיקלית שלמות שנלקחו מ-45 חולים שעברו נוירוכירורגיה לטיפול באפילפסיה או גידול מוחי ב-Charité, בבית החולים Evangelisches Klinikum Bethel (EvKB), או במרכז הרפואי האוניברסיטאי המבורג-אפנדורף (UKE) ). החוקרים דימו את תנודות המתח האופייניות לגלי מוח איטיים במהלך שינה עמוקה ברקמה ולאחר מכן מדדו את תגובת תאי העצב. כדי להשיג זאת, הם השתמשו במיקרופיפטות מזכוכית הממוקמות בדיוק עד לננומטר. כדי "להקשיב" לתקשורת בין תאי עצב מרובים המחוברים דרך הרקמה, הם השתמשו בעד עשרה "מחישי פיפטה" בו-זמנית – מספר גדול במיוחד עבור שיטה זו, הידועה בשם טכניקת ה-multipatch.
תזמון מושלם תורם להיווצרות זיכרון
צוות החוקרים גילה שהקשרים הסינפטיים בין נוירונים בניאוקורטקס מוגברים בצורה מקסימלית בנקודת זמן מסוימת מאוד במהלך תנודות המתח. "הסינפסות פועלות בצורה היעילה ביותר מיד לאחר שהמתח עולה מנמוך לגבוה", מסביר פרנץ קסבר מיטרמאייר, חוקר במכון לנוירופיזיולוגיה ב-Charité והמחבר הראשון של המחקר. "במהלך חלון הזמן הקצר הזה, ניתן לחשוב על קליפת המוח כאילו הוצבה במצב של מוכנות מוגברת. אם המוח משמיע זיכרון בדיוק בזמן הזה, הוא מועבר לזיכרון לטווח ארוך בצורה יעילה במיוחד. אז, לאט שנת גלי תומכת ללא ספק ביצירת זיכרון על ידי הפיכת הניאוקורטקס לקלוט במיוחד לפרקי זמן קצרים רבים."
ידע זה יכול לשמש לשיפור הזיכרון, למשל בהפרעות קוגניטיביות קלות בקשישים. קבוצות מחקר ברחבי העולם עובדות על שיטות לשימוש בדחפים חשמליים עדינים – גירוי אלקטרו-גולגולתי – או אותות אקוסטיים כדי להשפיע על גלים איטיים במהלך השינה.
עם זאת, כרגע, גישות הגירוי הללו עוברות אופטימיזציה באמצעות ניסוי וטעייה, שזה תהליך מייגע וגוזל זמן. הממצאים שלנו לגבי התזמון המושלם יכולים לעזור בזה. כעת, לראשונה, הם מאפשרים פיתוח ממוקד של שיטות גירוי כדי להגביר את יצירת הזיכרון".
פרופ' יורג גייגר, מנהל המכון לנוירופיזיולוגיה ב-Charité