Naukowcy z RIKEN Center for Brain Science (CBS) odkryli, w jaki sposób postrzegane wspomnienia związane z pozytywnymi emocjami, takimi jak radość czy szczęście, są wzmacniane podczas snu. Badanie, opublikowane w czasopiśmie Neuron, może pomóc naukowcom zrozumieć neurologiczne podstawy przezwyciężania chorób, takich jak uzależnienie od narkotyków lub seksu.

Jak przetwarzane są informacje i tworzone są wspomnienia

Dlaczego wydarzenia emocjonalne, zarówno pozytywne, jak i negatywne, wywołują silne, długotrwałe wspomnienia informacji zewnętrznych, takich jak muzyka, zapachy i tekstury postrzegane podczas wydarzeń? Wiemy, że sen jest niezbędny do konsolidacji pamięci, procesu, który przekształca nowe wydarzenia we wspomnienia, ale nie wiemy, w jaki sposób odgrywa on rolę we wzmacnianiu pamięci. Eksperymenty wykazały, że wydarzenia emocjonalne mogą być przetwarzane w różny sposób w zależności od fazy snu, ale nadal nie jest jasne, która część snu jest ważniejsza dla ich konsolidacji, sen REM – okres, w którym mamy żywe sny – czy sen inny niż REM. Nowe badanie, prowadzone przez Masanori Murayama w RIKEN CBS, miało na celu udzielenie odpowiedzi na to pytanie.

Naukowcy najpierw stworzyli mysie odpowiedniki wydarzeń neutralnych i emocjonalnych, aby zbadać, co mózg robi inaczej podczas snu, gdy w grę wchodzą emocje. W neutralnej sytuacji samcom myszy pozwolono badać tylko gładką teksturę pierwszego dnia eksperymentu jako fazę uczenia się, a następnego dnia zarówno rowkowane, jak i gładkie tekstury jako fazę testową. Jeśli ich pamięć o gładkiej teksturze została zachowana do drugiego dnia, wolały badać teksturę rowkowaną, ale nie gładką, ponieważ myszy naturalnie lubią nowe środowiska.

Jeśli jednak gładka tekstura wiązała się z pozytywnym doświadczeniem emocjonalnym – interakcją z samicą myszy – pamięć o niej utrzymywała się znacznie dłużej. Nawet przy czterodniowej przerwie, myszy nadal preferowały gładką teksturę piątego dnia, co pokazuje, że ta konfiguracja eksperymentalna może stworzyć emocjonalnie wzmocnioną pamięć tekstury u myszy. Jak wyjaśnia Murayama, jest to pierwsze badanie, które wykazało wzmocnienie pamięci długotrwałej przez emocje u zwierząt laboratoryjnych.

Naukowcy zidentyfikowali ciało migdałowate, emocjonalne centrum mózgu, jako klucz do tego procesu. Ciało migdałowate jest połączone z korowym obwodem odgórnym od kory ruchowej do czuciowej, który kontroluje dokładne postrzeganie i zapamiętywanie informacji o teksturze, jak wcześniej odkryła grupa Murayamy. Ten trójregionalny obwód wzmacnia emocjonalnie powiązane wspomnienia. Obrazowanie mózgu wykazało, że te trzy regiony mózgu były wspólnie aktywowane podczas faz uczenia się i reaktywowane podczas wczesnego snu non-REM, ale nie podczas snu REM, w celu wzmocnienia pamięci.

Opracowywanie terapii poprawiających zdrowie psychiczne i zaburzenia związane z pamięcią

Aby przetestować znaczenie reaktywacji w fazie non-REM, naukowcy tymczasowo zablokowali dopływ sygnałów z ciała migdałowatego do kory ruchowej, która wysyła odgórne sygnały do obszaru sensorycznego. Kiedy zrobili to podczas snu non-REM, myszy były w stanie zachować pamięć tekstur dopiero piątego dnia, pomimo emocjonalnego doświadczenia. W przeciwieństwie do tego, blokowanie sygnałów podczas snu REM nie miało żadnego wpływu, potwierdzając, że sen non-REM jest krytyczną fazą snu dla wzmocnienia postrzeganych wspomnień. „Tradycyjnie uważa się, że sen REM jest główną fazą przetwarzania pamięci emocjonalnej” – mówi Murayama. Odkrycia naukowców podważają tę koncepcję i zamiast tego wspierają sen non-REM jako kluczową fazę.

Badanie to nie tylko wyjaśnia, w jaki sposób emocje wzmacniają inne rodzaje wspomnień (np. percepcję), ale także wskazuje na możliwe sposoby leczenia zaburzeń, takich jak uzależnienie, w których objawy są czasami wywoływane przez postrzegane informacje w zjawisku zwanym retrospekcją. Uważa się, że takie informacje są silnie zakotwiczone w pamięci w połączeniu z wydarzeniami emocjonalnymi, które miały miejsce nawet na długo przed epizodami. Modulując aktywność mózgu w ciele migdałowatym i powiązanych regionach podczas snu non-REM w celu osłabienia wspomnień, które wyzwalają retrospekcje, lekarze mogliby potencjalnie zapobiegać lub leczyć uzależnienie.

Przyszłe badania zbadają, w jaki sposób odkrycia te można zastosować w modelach chorobowych, takich jak utrata pamięci związana z wiekiem lub uzależnienie. „Na przykład ważne będzie zbadanie, czy możemy przywrócić lub nawet wzmocnić wspomnienia u starszych myszy” – mówi Murayama. „Naszym ostatecznym celem jest wykorzystanie tej wiedzy do opracowania terapii poprawiających zdrowie psychiczne i zaburzenia związane z pamięcią”.