Forskere ved RIKEN Center for Brain Science (CBS) har opdaget, hvordan oplevede minder, der er forbundet med positive følelser som glæde eller lykke, styrkes under søvn. Undersøgelsen, som er offentliggjort i tidsskriftet Neuron, kan hjælpe forskerne med at forstå det neurologiske grundlag for at overvinde sygdomme som f.eks. stof- eller sexafhængighed.

Hvordan information behandles og minder dannes

Hvorfor fremkalder følelsesmæssige begivenheder, hvad enten de er positive eller negative, stærke, langvarige minder om ekstern information som musik, lugte og teksturer, der blev opfattet under begivenhederne? Vi ved, at søvn er afgørende for hukommelseskonsolidering, den proces, der forvandler nye begivenheder til minder, men vi ved ikke, hvordan den spiller en rolle i hukommelsesforbedring. Eksperimenter har vist, at følelsesmæssige begivenheder kan behandles forskelligt afhængigt af søvnfasen, men det er stadig uklart, hvilken del af søvnen der er vigtigst for deres konsolidering, REM-søvn – den periode, hvor vi har levende drømme – eller ikke-REM-søvn. Den nye undersøgelse, der blev ledet af Masanori Murayama på RIKEN CBS, var designet til at besvare dette spørgsmål.

Forskerne skabte først museækvivalenter af neutrale og følelsesmæssige begivenheder for at undersøge, hvad hjernen gør anderledes under søvnen, når følelser er involveret. I en neutral situation fik hanmusene kun lov til at udforske en glat tekstur på forsøgets første dag som en indlæringsfase og både rillede og glatte teksturer den næste dag som en testfase. Hvis deres hukommelse om den glatte tekstur blev bevaret indtil den anden dag, foretrak de at udforske den rillede tekstur, men ikke den glatte, fordi mus naturligt kan lide nye miljøer.

Men hvis den glatte tekstur var forbundet med en positiv følelsesmæssig oplevelse – interaktion med en hunmus – blev mindet om teksturen bevaret i meget længere tid. Selv med et interval på fire dage foretrak musene stadig den glatte tekstur på den femte dag, hvilket viser, at denne forsøgsopstilling kan skabe følelsesmæssigt forstærket teksturhukommelse hos mus. Som Murayama forklarer, er dette den første undersøgelse, der påviser en forbedring af langtidshukommelsen ved hjælp af følelser hos forsøgsdyr.

Forskerne identificerede amygdala, det følelsesmæssige center i hjernen, som nøglen til denne proces. Amygdala er forbundet med et kortikalt top-down-kredsløb fra motoriske til sensoriske hjernebarker, som styrer den nøjagtige opfattelse og hukommelse af teksturinformation, som Murayamas gruppe tidligere havde opdaget. Dette tri-regionale kredsløb styrker følelsesmæssigt forbundne erindringer. Hjernebilleder viste, at disse tre hjerneområder blev aktiveret i samarbejde under indlæringsfaserne og genaktiveret under tidlig ikke-REM-søvn, men ikke under REM-søvn, for at styrke hukommelsen.

Udvikling af behandlinger, der forbedrer mental sundhed og hukommelsesrelaterede lidelser

For at teste betydningen af non-REM-reaktivering forhindrede forskerne midlertidigt amygdala-input til den motoriske cortex, som sender top-down-input til det sensoriske område. Når de gjorde dette under non-REM-søvn, var musene først i stand til at fastholde teksturhukommelsen på femtedagen på trods af den følelsesmæssige oplevelse. Derimod havde blokering af signalerne under REM-søvn ingen effekt, hvilket bekræfter, at non-REM-søvn er den kritiske søvnfase for at styrke oplevede minder. “Traditionelt har man ment, at REM-søvn er den primære fase for bearbejdning af følelsesmæssig hukommelse,” siger Murayama. Forskernes resultater udfordrer denne idé og understøtter i stedet non-REM-søvn som den afgørende fase.

Undersøgelsen forklarer ikke kun, hvordan følelser forstærker andre typer hukommelse (f.eks. perception), men peger også på mulige behandlinger af lidelser som afhængighed, hvor symptomerne nogle gange udløses af oplevede informationer i et fænomen, der kaldes flashback. Sådanne oplysninger menes at være stærkt forankret i hukommelsen i forbindelse med følelsesmæssige begivenheder, der fandt sted selv længe før episoderne. Ved at modulere hjerneaktiviteten i amygdala og relaterede regioner under non-REM-søvn for at svække erindringer, der udløser flashbacks, kan læger potentielt forebygge eller behandle afhængighed.

Fremtidig forskning vil undersøge, hvordan disse resultater kan anvendes på sygdomsmodeller som f.eks. aldersrelateret hukommelsestab eller afhængighed. “Det vil f.eks. være vigtigt at undersøge, om vi kan genoprette eller endda styrke hukommelsen hos ældre mus”, siger Murayama. “Vores ultimative mål er at bruge denne viden til at udvikle behandlinger, der forbedrer den mentale sundhed og hukommelsesrelaterede lidelser.”