Anbefalet, 2019

Redaktørens Valg

Øvelse tips til graviditet
Årsager og virkninger af traumatisk hjerneskade (TBI)
Hvordan DNA kan påvirke vores reproduktive valg

Deep sleep rolle i visuel læring afdækket

Forskere fra University of Michigan har gennemført en undersøgelse hos mus for at undersøge, hvor dyb søvn påvirker visuel læring. Hjerneaktivitet i denne søvnfase er afgørende for at konsolidere ny visuel information, de fandt.


En ny undersøgelse undersøger mekanismen bag søvnafhængig neuroplasticitet i processen med at assimilere ny visuel information.

En vigtig del af vores forhold til verden er perceptuel læring, der henviser til vores evne til at "fornuftige" forskellige stimuli - visuel, auditiv eller relateret til smag, lugt og berøring - gennem gentagen eksponering for dem.

Perceptuel læring forbedrer den måde, hvorpå vi relaterer til stimuli, hjælper os med at unpick tvetydige. Forskning havde allerede vist, at for at konsolidere perceptuel indlæring, nedsænkning i langsom bølge - eller ikke-hurtig øjenbevægelse (NREM) - søvn er påkrævet.

En tidligere undersøgelse konkluderede, at "perceptuel hukommelseskonsolidering kræver top-down cortico-cortical input under NREM-søvn", hvilket betyder, at ruten med information, der overføres fra et kortikalt område til et andet, er afgørende for fuldt assimilering af perceptuel læring gennemgået hele dagen.

Nu er ny forskning fra University of Michigan i Ann Arbor iagttagelse af, hvordan nye visuelle oplevelser konsolideres som minder om NREM slow-wave sleep.

Ledet af hovedforsker Dr. Sara Aton, brugte forskere musemodeller til at forstå den neurale mekanisme, der ligger til grund for denne konsolideringsproces. Deres resultater blev offentliggjort i Forsøg af National Academy of Sciences.

Dyb søvn konsoliderer visuel læring

Dr. Aton forklarer, at nye visuelle stimuli overføres via nethinden til en region i hjernen kaldet thalamus, som derefter relæerer den information til cerebral cortex, som er kendt for at spille en rolle i hukommelsesdannelsen.

Under vågenhed sikrer de neuroner, der kommunikerer den visuelle information mellem thalamus og cerebral cortex, en konstant strøm af elektriske impulser. Under NREM dyb søvn, på den anden side, neuronerne "burst", hvilket betyder at spikes af aktivitet er registreret.

Dr. Aton forklarer, at neuronerne pause i en rytmisk efterfølgende i et synkroniseret mønster efter sprængning. Holdet bemærkede også, at cortexen brænder information tilbage ved thalamus, således at informationen frembringes frem og tilbage på en cirkulær måde.

I et tidligere studie af Dr. Aton og team eksperimenterede de med søvnens indvirkning på hjernemekanismen bag behandling og konsolidering af ny visuel information.

Arbejde med mus, de eksponerede dyrene for nye visuelle stimuli og lod dem derefter sove. Efter søvn konstaterede forskerne, at neuronerne i cerebral cortex blev mere aktive, når de blev udsat for de samme visuelle stimuli.

På samme tid, hvis gnavere oplevede søvnmangel, var de kortikale neuroner ude af stand til at danne nye forbindelser og konsolidere de nye oplysninger.

Men i den nye undersøgelse forklarer Dr. Aton, at hun og hendes hold var interesserede i at finde ud af, hvad der ville ske, hvis de udførte et omvendt eksperiment. Hun forklarer: "Vi spekulerede på, hvad der ville ske, hvis vi bare forstyrrede dette mønster af [hjerne] aktivitet uden at vække disse dyr overhovedet?"

Søvnafhængig plasticitetsmekanisme

I den nylige undersøgelse hæmmede forskerne neuroner fra den visuelle cortex - det vil sige den del af hjernebarken, der er direkte involveret i behandling af visuelle stimuli - for at forstyrre tilbagemønsteret mellem thalamus og cortex.

Dette blev gjort, da musene enten sov naturligt eller naturligt vågen. Når vi sovnede, forstyrrede væbnene ikke dyrene.

Men under NREM langsombølge søvn forvrængede den den normale rytme af kommunikation mellem synscortex og thalamus. Dette betyder, at neuroplasticitet eller evnen til at danne friske neurale forbindelser til at rumme og konsolidere ny information er påvirket af cortex, og musene kan derfor ikke cementere visuel læring.

"Det store fund i vores undersøgelse," siger Dr. Aton, "er, at hvis du forstyrrer kommunikation fra cortex til thalamus under langsom bølgesøvn, vil det fuldstændig forstyrre den langsomt-bølge rytme og plasticiteten i den visuelle cortex. "

Samtidig bemærkede forskerne, at forstyrrelsen af ​​thalamus-cortex-tilbagekoblingssløjfen under en tilstand af vågenhed eller under andre søvntilstande, som i hurtig øjenbevægelses søvn, ikke havde nogen indflydelse på plasticiteten af ​​den visuelle cortex.

"Men hvis du forstyrrer disse oscillatoriske mønstre under langsom bølgesøvn, ser du et underskud. Hvad vi tænker på er, at du har brug for disse store bølger af aktivitet, der forekommer for at få den fordel at sove [på visuel hukommelseskonsolidering]."

Dr. Sara Aton

For at undersøge vigtigheden af ​​de "store bølger af aktivitet" - de "bryde og pause" neurale mønstre under slow wave-føringsstudieforfatter Jaclyn Durkin, som er en doktorand i Dr. Aton's laboratorium, overvågede neurale aktiviteter i musens visuel cortex og lateral geniculate-kerne, som er en del af thalamus specifikt involveret i genudgivelse af visuel information.

Durkin overvågede neurale aktiviteter i disse to nøgleområder, da hun udsatte dyrene for en række visuelle stimuli. "I disse mus," forklarer Durkin, "under visuel oplevelse, så vi øjeblikkelige ændringer i neuronerne i thalamus, men intet foregår i den visuelle cortex."

Hun tilføjer: "Disse bølger under efterfølgende søvn er tilsyneladende i stand til at overføre information fra thalamus til cortex, og disse oplysninger afspejler det, som dette dyr lige har kigget på."

Det næste skridt herfra, siger forskerne, vil være at undersøge, hvilke former for information der kan overføres til cortex af thalamus via denne mekanisme.

Et andet vigtigt område til undersøgelse vil være at se, hvordan visuel opfattelse og hukommelse påvirkes af søvnafhængig plasticitet.

Populære Kategorier

Top