מדעני מוח ביססו בעשורים האחרונים את הרעיון שחלק מהחוויות של כל יום מומרות על ידי המוח לזיכרונות קבועים במהלך השינה באותו לילה. כעת, מחקר חדש מציע מנגנון שקובע אילו זיכרונות מתויגים כחשובים מספיק כדי להישאר במוח עד שהשינה תהפוך אותם לצמיתות.
בהנחיית חוקרים מבית הספר לרפואה של NYU Grossman, המחקר החדש סובב סביב תאי מוח הנקראים נוירונים ש"יורים" – מביאים לתנודות באיזון המטענים החיוביים והשליליים שלהם – כדי להעביר אותות חשמליים המקודדים זיכרונות. קבוצות גדולות של נוירונים באזור מוח הנקרא ההיפוקמפוס יורים יחד במחזורים קצביים, ויוצרים רצפים של אותות בתוך אלפיות שניות זה מזה שיכולים לקודד מידע מורכב.
"הצעקות" הללו, המכונות "גלים חדים", לשאר חלקי המוח מייצגות ירי כמעט סימולטני של 15 אחוזים מהנוירונים בהיפוקמפוס, ונקראים על שם הצורה שהם מקבלים כאשר פעילותם נקלטת על ידי אלקטרודות ומתועדת על גבי גרָף.
בעוד שמחקרים קודמים קשרו אדוות עם היווצרות זיכרון במהלך השינה, המחקר החדש, פורסם באינטרנט ב-28 במרץ בכתב העת מַדָע, גילה שאירועים בשעות היום שמיד אחריהם 5 עד 20 אדוות גל חדים משוחזרים יותר במהלך השינה וכך מתגבשים לזיכרונות קבועים. אירועים שאחריהם הגיעו מעט מאוד אדוות גל חדות או לא הצליחו ליצור זיכרונות מתמשכים.
המחקר שלנו מגלה כי אדוות גל חדות הן המנגנון הפיזיולוגי המשמש את המוח כדי 'להחליט' מה לשמור ומה לזרוק".
György Buzsáki, MD, PhD, מחבר מחקר בכיר, הפרופסור של ביגס למדעי המוח במחלקה למדעי המוח ופיזיולוגיה ב-NYU Langone Health
ללכת ולעצור
המחקר החדש מבוסס על דפוס ידוע: בני אדם ויונקים אחרים חווים את העולם לכמה רגעים, ואז עוצרים, ואז חווים עוד קצת, ואז עוצרים שוב. לאחר שאנו שמים לב למשהו, אומרים עורכי המחקר, חישוב המוח עובר לעתים קרובות למצב הערכה מחדש "סרק". הפסקות רגעיות כאלה מתרחשות במהלך היום, אך תקופות הבטלה הארוכות ביותר מתרחשות במהלך השינה.
ד"ר בוזסקי ועמיתיו קבעו בעבר שלא מתרחשים אדוות גל חדות כאשר אנו חוקרים מידע חושי או נעים באופן פעיל, אלא רק במהלך הפסקות הסרק לפני או אחרי. המחקר הנוכחי מצא כי אדוות גל חדות מייצגות את מנגנון התיוג הטבעי במהלך הפסקות כאלה לאחר חוויות ערות, כאשר הדפוסים הנוירונים המתויגים מופעלים מחדש במהלך שינה לאחר המשימה.
חשוב לציין כי ידוע כי אדוות גל חדות מורכבות מירי של "תאי מקום" בהיפוקמפוס בסדר מסוים המקודד, למשל, כל חדר שאנו נכנסים אליו וכל קטע במבוך אליו נכנס עכבר. עבור זיכרונות שנזכרים, אותם תאים יורים במהירות גבוהה, בזמן שאנו ישנים, "משמיעים את האירוע המוקלט אלפי פעמים בלילה", כפי שניסחו זאת מחברי המחקר. התהליך מחזק את הקשרים בין התאים המעורבים.
עבור המחקר הנוכחי, ריצות מבוך עוקבות על ידי עכברי מחקר עוקבות באמצעות אלקטרודות על ידי אוכלוסיות של תאי ההיפוקמפוס שהשתנו ללא הרף לאורך זמן, למרות רישום חוויות דומות מאוד. זה חשף לראשונה את ריצות המבוך שבמהלכן התרחשו אדוות במהלך הפסקות הערות ולאחר מכן הוחזרו במהלך השינה.
אדוות גל חדות נרשמו בדרך כלל כאשר עכבר עצר כדי ליהנות מפינוק מתוק לאחר כל ריצת מבוך. צריכת התגמול, אומרים המחברים, הכינה את המוח לעבור מדפוס חקרני לדפוס סרק, כך שייווצרו אדוות גל חדות.
באמצעות בדיקות סיליקון דו-צדדיות, צוות המחקר הצליח להקליט עד 500 נוירונים בו זמנית בהיפוקמפי של בעלי חיים במהלך ריצות מבוך. זה בתורו יצר אתגר, מכיוון שהנתונים הופכים מורכבים ביותר ככל שיותר נוירונים מתועדים באופן עצמאי. כדי לקבל הבנה אינטואיטיבית של הנתונים, לדמיין פעילות נוירונית ולגבש השערות, הצוות הצליח לצמצם את מספר הממדים בנתונים, שזה במובנים מסוימים כמו המרת תלת מימד לשטוח, מבלי לאבד את שלמות הנתונים.
"עבדנו כדי להוציא את העולם החיצוני מהמשוואה, ובחנו את המנגנונים שבאמצעותם מוח היונקים מתייג באופן מולד ותת-מודע כמה זיכרונות כדי להפוך קבועים", אמר הסופר הראשון Wannan (Winnie) Yang, PhD, סטודנט לתואר שני ב- מעבדת בוזסקי. "מדוע מערכת כזו התפתחה היא עדיין בגדר תעלומה, אבל מחקר עתידי עשוי לחשוף מכשירים או טיפולים שיכולים להתאים אדוות גל חדות כדי לשפר את הזיכרון, או אפילו להפחית את היזכרות של אירועים טראומטיים."
יחד עם ד"ר בוזסקי וד"ר יאנג, מחברי המחקר מהמכון למדעי המוח של NYU Langone היו רומן הוזר ותומס האינמולר. קיריל קיסלב, מהמרכז למדעי העצב של NYU, היה גם סופר, כמו גם צ'ן סאן ממילה, המכון לבינה מלאכותית של קוויבק, במונטריאול. העבודה נתמכה על ידי מענקים של המכונים הלאומיים לבריאות R01MH122391 ו-U19NS107616.
