למרות שאנו יודעים ששינה חיונית לרווחתנו הגופנית והנפשית, היא נותרה התנהגות חידתית להפליא, מבחינה מדעית. עם זאת, ייתכן שחוקרים מאוניברסיטת מישיגן פיתחו תיאוריה חדשה כדי להסביר את אחת התעלומות המתקרבות של שינה.
נראה כי כל דבר חי שישן עוקב אחר אותו דפוס בסיסי. החל מעוות, אורגניזמים עוברים למחזור חוזר של שינה עם פעילות מוחית נמוכה ואחריו שלב בו המוח שלנו קשה יותר בעבודה, בין היתר, מייצרים חלומות עזים. עיניו של בני האדם רוקדות גם מאחורי העפעפיים שלנו במהלך אותו שלב פעילות גבוהה, וזו הסיבה שהיא מכונה תנועת עיניים מהירה, או REM, לישון.
למרות שישנם כמה חריגים בולטים הכוללים אנשים עם נרקולפסיה ואנשים שלא ישנו בימים-זה חוזר על מחזור השינה הלא-רם לרמוז נפוץ להפליא ברחבי ממלכת החיות.
מבחינה אבולוציונית, זה כל כך נשמר וכל כך בכל מקום בין המינים. זה אומר שיש כנראה משהו חשוב באמת בסדר השינה הספציפי הזה. וזה אף פעם לא הולך הפוך, אלא אם כן משהו באמת דפק את המערכת. "
שרה אטון, פרופסור UM לביולוגיה מולקולרית, סלולרית והתפתחותית
עם זאת, מדענים חסרו הסבר מספק לתפקוד הביולוגי של תופעה אוניברסלית זו כמעט. כעת, חוקרי UM בהובלת אטון ומיכל זוחובקי הרכיבו תיאוריה הבנויה על תצפיות ניסיוניות בעכברים ובמודלים ממוחשבים של מעגלי העצבים של המוח.
תיאוריה זו טוענת שאם זיכרונות היו שיחים, שלב השינה הלא-רם עוזר להם להתגבר וחזק יותר. שלב ה- REM לאחר מכן גוזם, שומר עליהם בצורה חטובה ומובחנת ומונע מהם לחפוף ולצמוח זה לזה.
"זה עובד רק אם יש לך את הרצף הזה. אם אתה נכנס לאחור ויש לך תחילה REM, זה מגרש את הכל משם. ואז לא נשאר זיכרון," אמר אטון. "ברצף הנכון אתה מחזק דברים שצריך להתחזק. ואז REM נכנס לגזום את החלקים החופפים של זיכרונות לא קשורים."
בעכברים, החוקרים יכלו לצפות בהשפעת השינה על זיכרון ניסויי מיזוג פשוטים. אצל בני אדם אמר זוחובסקי, זה יכול להיות בעל השלכות מוכרות בעסק היומיומי שלנו.
"בואו נגיד שיש לך שלוש פגישות ביום. אנו יודעים שתזכרו את הפגישות האלה טוב יותר לאחר שנת לילה טובה," אמר זוחובסקי. "כעת, נראה שבמהלך שינה ללא רמת, אתה מחזק את הזיכרון שלך מכל מפגש. אבל אתה צריך גם לזכור מי אמר מה ובמהלכה הפגישה. מה ש- REM עושה זה לשמור על זה נפרד."
היצירה מתפרסמת בכתב העת PLOS ביולוגיה חישובית ונתמך על ידי הקרן הלאומית למדע, יוזמת צ'אן צוקרברג והמכונים הלאומיים לבריאות. הפרויקט התאפשר, בחלקו, על ידי התקדמות שנעשתה על ידי הקהילה הרחבה יותר במהלך תריסר השנים האחרונות, שטיפחה מחקרי המוח של ה- NIH באמצעות קידום נוירוטכנולוגיות חדשניות, או יוזמה מוחית.
מחזורים ומעגלים
בהובלת צוותו של אטון, הניסויים האחרונים של החוקרים פיקחו על מוח עכברים כדי לראות אילו חלקים מההיפוקמפוס היו פעילים במהלך שלבי שינה שונים בעקבות תרחיש מיזוג פשוט.
עכברים הועברו ממארזיהם הביתיים לסביבה חדשה, ואחרי שבדקו כמה דקות היו מקבלים הלם קטן לרגליים. הייתה גם קבוצת ביקורת של עכברים שלא חוו שום נגישות כזו. זה איפשר לחוקרים להשוות בין פעילות מוחית של עכברי שינה במהלך מחזורי REM ו- Non-REM שהיו ולא זייפו קשר בין המרחב החדש להלם.
אולם החוקרים עדיין לא יכולים לאפס את כל הנוירונים האישיים המקודדים זיכרונות ספציפיים עם טכניקות זמינות, ולכן כאן נכנס הדוגמנות של הצוות כדי לסייע בהשלמת התמונה. המודל פותח על ידי הקבוצה של זוחובסקי ומתייחס לזיכרונות מקודדים לאחרונה כאל שינויים בפעילותם של נוירונים במעגלים, בכפוף לסביבת המוח בה ביוכימיה הנקראת אצטילכולין מווסתת את פעילותם.
"אנו יכולים למעשה לדמות ולהציין אילו נוירונים מופעלים על ידי אירוע למידה", אמר אטון. "אנחנו יכולים לדגמן את זה ואנחנו יכולים לדגמן שינויים שקורים ביחס לאצטילכולין כבעל חיים עוברים את שלבי השינה השונים."
ישנם גם שני סוגים של נוירונים: מעוררים אלה הנוטים לעורר את שכניהם ומעכבים את הפעילות של אחרים. על ידי שילוב של דינמיקה זו עם נתונים בעולם האמיתי על פעילות המוח ורמות אצטילכולין במהלך שלבי שינה שונים, המודל עזר לחשוף מסקנות שלא היו נגישות בעבר.
למרות שהחוקרים נרגשים מהתוצאה, הם הדגישו כי זו לא המילה הסופית בעניין. מודל המעגל שלהם הוא ייצוג מפושט של המוח וניסויי הצוות בדקו תרחישי זיכרון פשוטים יחסית. לפיכך, התיאוריה יכולה להשתנות או להתפתח ככל שהחוקרים מכניסים אותה למקרי בדיקה מורכבים יותר ולספק לה סוגים חדשים ושונים של נתונים.
"מה שיש לנו עכשיו זה מחקר שאומר 'תראה, זה מה שיכול לקרות'", אמר זוחובסקי. "עכשיו עלינו להוכיח שהמודל קשור למציאות."
