Memória javítás alvás közben
Memória javítás alvás közben
Az alvás közbeni agyi tevékenységünk rendkívül érdekes és fontos folyamatokat rejteget. Az agy két kulcsfontosságú területe, a hippocampus és a neokortex, egymással kommunikálva dolgoznak az információk hosszú távú tárolásáért, azaz a memória konszolidációjáért. Az alvásnak tehát kritikus szerepe van az agyi könyvtárunk felépítésében. "Az alvás során egy varázslatos folyamat zajlik" - mondja Itzhak Fried, a Kaliforniai Egyetem neurosebésze. Egy nemrégiben a Nature Neuroscience-ban publikált tanulmányban Fried és csapata felfedezte, hogy ezt a folyamatot lehet manipulálni. Az agy frontális lebenyét (a neokortex részét) enyhe stimulációval serkentve az alvás során, a hippocampus elektromos hullámaihoz szinkronban, a csapat javította az epilepsziában szenvedő betegek felismerési memóriájának pontosságát - azaz a korábban találkozott dolgok felismerésének képességét. Remélik, hogy ez a stimuláció egy napon segíthet a memória javításában más agyi rendellenességekben szenvedő embereknek is - mint például a Parkinson-kór vagy az Alzheimer-kór.
Az az elképzelés, hogy az alvás fontos a memóriához, nem új, és már Sigmund Freud is érdeklődött iránta. Az elmúlt években a tudósok állatokat használtak annak megállapítására, hogy pontosan hogyan zajlik ez a folyamat. Az egér agyának vizsgálata során felfedezték, hogy a hippocampus, az agy memóriaközpontja, kis időszakokban nagyfrekvenciás "hullámokat" generál, amelyek hasznosak a hosszú távú memóriában. Hasonlóképpen, a neokortex (amely a mozgást és a nyelvet irányítja) és a talamusz (közel az agy közepéhez) hosszabb hullámokat - lassú hullámokat - bocsát ki. Gyorgy Buzsaki, a New York-i Egyetem neurobiológusa szerint ezeknek a hullámoknak a szinkronizált táncolása generálja a sikeres emlékeket az alvás során. Buzsaki szerint a neokortex lassú hulláma egy "fel" és "le" állapotok közötti kölcsönhatás. "Néha a neokortex aktív és kész [információkat] befogadni" - mondja. "Máskor pedig teljesen "halott" - a leállt állapotban van." Ha ezek a hippocampális hullámok az alvás közbeni leállt állapotban lévő neokortexbe jutnak, az üzenetek nem jól érkeznek meg - ezért olyan fontos a két agyi rész közötti koordináció. Fried és csapata azt szerette volna megtudni, hogy az alvás közbeni hippocampus és neokortex közötti szinkronizált tánc fokozása javíthatja-e a memória konszolidációját. Ezt a hipotézist tesztelendő, egy válogatott betegcsoportra támaszkodtak. Ezek az emberek, akiknek az epilepszia egy olyan formájában szenvedtek, amely nem reagált a gyógyszeres kezelésre, már elektrodákat ültettek be az agyuk különböző területeire klinikai okokból. "Ez egy nagyon ritka lehetőség arra, hogy nagyon nagy pontossággal megfigyelhessük az agyi tevékenységet belülről, mivel ezek az elektródák az emlékezet és az alvás szempontjából fontos agyi területeken vannak ültetve" - mondja Yuval Nir, az Izraeli Tel-Aviv Egyetem neurobiológusa, a tanulmány egyik társvezetője. A tudósok két elektrodára összpontosítottak az agyban: egy a hippocampus közelében mérte a hullámtevékenységet, a másik pedig a frontális lebenyben volt, hogy a stimulációt végezze. A lassú hullám "fel" ("up") állapotában az elektroda a frontális lebenyben rövid és enyhe impulzusokat adott. Nir ezt a hippocampus "hallgatásaként" írja le - az agy hullám mintázatát használva meghatározni, mikor próbál információt közvetíteni az agy más részei felé. "Aztán nagyon pontos és kismértékű ingerléseket adtunk a kéregben - valamiféle csípést -, hogy felébresszük és figyelmessé tegyük, hogy fogadni tudja az üzenetet a hippocampusból" - teszi hozzá. A kutatók ezt a stimuláció típusát "szinkronizáltnak" nevezték. Egy másik stimulációs forma, a "kevert fázisú" stimulációt is tesztelték, ahol az elektroda impulzusokat adott a frontális lebenybe a hippocampus tevékenységére való tekintet nélkül. Hogy megnézzék, ezek a stimulációs típusok hogyan befolyásolják a memóriát, a tudósok egy tesztet használtak, amelyben a betegek híres emberek képeivel ismerkedtek meg, amelyeket állatok képeivel párosítottak. Minden beteg ezután egy éjszakát töltött, amikor stimulációt kapott alvás közben, és egy éjszakát anélkül, hogy bármilyen beavatkozás történt volna. Minden reggel, az előző este megismert hírességek képeit, valamint olyan "csalétképeket" mutattak a betegeknek, amelyeket korábban nem láttak. A csapat értékelte, hogy a beteg felismeri-e a híres személyt, össze tudja-e párosítani azt az állathoz, és el tudja-e utasítani a csalétképeket. A kutatók azt találták, hogy a szinkronizált stimuláció után a korábban tanult hírességek felismerése jobb volt, mint az intervenció nélküli éjszaka után. Ez a javulás nem volt megfigyelhető azoknál a betegeknél, akik a kevert fázisú stimulációnak voltak kitéve, ami azt jelzi, hogy a stimuláció időzítése kritikus a memória javításához. "A legérdekesebb rész, amit nem jósoltunk meg, az az volt, hogy növekedést láttunk a hamisan bevezetett képek helyes elutasításának képességében" - mondja Maya Geva-Sagiv, Fried laborjának korábbi posztdoktori ösztöndíjasa és a tanulmány egyik társszerzője. Ez azt jelentette, hogy a szinkronizált stimuláció után a jó éjszakai alvás során a betegek nem estek át a csalétképek csapdáján. Mindezek az eredmények arra utaltak, hogy a szinkronizált stimuláció után nőtt a memória pontossága. Ez a memória pontosság növekedés a agy fiziológiájában is tükröződött. A csapat azt találta, hogy a szinkronizált stimuláció növelte az alvási orsók számát - a memória konszolidációban szerepet játszó neuronális aktivitásrobbanásokat (amelyek az EEG-n spindliként látszanak). Geva-Sagiv szerint a legnagyobb memória pontosság javulással rendelkező betegeknek a legnagyobb növekedése volt az alvási orsók számában. A csapat azt is megállapította, hogy a szinkronizált stimuláció után az agy koordináltabb volt - a hippocampális hullámok együtt jártak a lassú hullámokkal és az alvási orsókkal. Nir hasonlóságot von két gyerek hintájához: az egyik hinta a hippocampus, a másik a neokortex. "Mi csak az egyik hintára néztünk, és annak mozgása alapján időzítettünk néhány nagyon finom löketet a másik hintára, hogy szinkronban legyenek" - mondja. "Valójában úgy gondolom, hogy bizonyos hátszéllel segítettünk az alvó agynak abban, hogy hatékonyabban végezze a feladatát." Michael Zugaro, a Franciaországi College de France Biológiai Interdiszciplináris Kutatóközpontjának neurobiológusa, aki nem vett részt a tanulmányban, korábban látott memória konszolidáció javulást egy hasonló típusú szinkronizált stimuláció után egerekben. "Érdekes látni, hogy ezek a közös elvek, amelyeket különböző fajokban találhatunk, az emberekre is érvényesek" - mondja. Buzsaki szerint további munka szükséges annak megállapításához, hogy ez a memória konszolidációs folyamat hasonló-e az egészséges emberekben, és hogy hasonló memória pontosság javulás érhető-e el. A kérdés az, hogy a javulás minősége annak köszönhető-e, hogy valamit "normalizáltak, ami az agyadban már "tökéletes", de nem olyan tökéletes egy epilepsziás betegben", vagy valami olyan, amit mindenki esetében optimalizálni lehet. Mindketten megjegyzik, hogy az elektrodák beültetése az agyba invazív eljárás, amely súlyos etikai aggályokat vet fel, ha nincs igazolt klinikai szükséglet. Mindazonáltal Fried reményei szerint ezek az eredmények segíthetnek különböző típusú memóriazavarokban szenvedő betegeknek. A jövőben szeretné fejleszteni ezt a technikát bizonyos típusú emlékek felerősítésére és talán még a rossz emlékek eltávolítására is - ami hasznos lehet például PTSD esetén. Geva-Sagiv számára a betegek további fejlődésének lehetőségei miatt értékessé tette a tanulmány publikálását, amely hosszú időn át készült. "Boldog vagyok, hogy most hozzáadhatunk több ismeretet ehhez a nagyon fontos területhez" - mondja.
Az alvás közbeni agyi tevékenységünk rendkívül érdekes és fontos folyamatokat rejteget. Az agy két kulcsfontosságú területe, a hippocampus és a neokortex, egymással kommunikálva dolgoznak az információk hosszú távú tárolásáért, azaz a memória konszolidációjáért. Az alvásnak tehát kritikus szerepe van az agyi könyvtárunk felépítésében. "Az alvás során egy varázslatos folyamat zajlik" - mondja Itzhak Fried, a Kaliforniai Egyetem neurosebésze. Egy nemrégiben a Nature Neuroscience-ban publikált tanulmányban Fried és csapata felfedezte, hogy ezt a folyamatot lehet manipulálni. Az agy frontális lebenyét (a neokortex részét) enyhe stimulációval serkentve az alvás során, a hippocampus elektromos hullámaihoz szinkronban, a csapat javította az epilepsziában szenvedő betegek felismerési memóriájának pontosságát - azaz a korábban találkozott dolgok felismerésének képességét. Remélik, hogy ez a stimuláció egy napon segíthet a memória javításában más agyi rendellenességekben szenvedő embereknek is - mint például a Parkinson-kór vagy az Alzheimer-kór.
Az az elképzelés, hogy az alvás fontos a memóriához, nem új, és már Sigmund Freud is érdeklődött iránta. Az elmúlt években a tudósok állatokat használtak annak megállapítására, hogy pontosan hogyan zajlik ez a folyamat. Az egér agyának vizsgálata során felfedezték, hogy a hippocampus, az agy memóriaközpontja, kis időszakokban nagyfrekvenciás "hullámokat" generál, amelyek hasznosak a hosszú távú memóriában. Hasonlóképpen, a neokortex (amely a mozgást és a nyelvet irányítja) és a talamusz (közel az agy közepéhez) hosszabb hullámokat - lassú hullámokat - bocsát ki. Gyorgy Buzsaki, a New York-i Egyetem neurobiológusa szerint ezeknek a hullámoknak a szinkronizált táncolása generálja a sikeres emlékeket az alvás során. Buzsaki szerint a neokortex lassú hulláma egy "fel" és "le" állapotok közötti kölcsönhatás. "Néha a neokortex aktív és kész [információkat] befogadni" - mondja. "Máskor pedig teljesen "halott" - a leállt állapotban van." Ha ezek a hippocampális hullámok az alvás közbeni leállt állapotban lévő neokortexbe jutnak, az üzenetek nem jól érkeznek meg - ezért olyan fontos a két agyi rész közötti koordináció. Fried és csapata azt szerette volna megtudni, hogy az alvás közbeni hippocampus és neokortex közötti szinkronizált tánc fokozása javíthatja-e a memória konszolidációját. Ezt a hipotézist tesztelendő, egy válogatott betegcsoportra támaszkodtak. Ezek az emberek, akiknek az epilepszia egy olyan formájában szenvedtek, amely nem reagált a gyógyszeres kezelésre, már elektrodákat ültettek be az agyuk különböző területeire klinikai okokból. "Ez egy nagyon ritka lehetőség arra, hogy nagyon nagy pontossággal megfigyelhessük az agyi tevékenységet belülről, mivel ezek az elektródák az emlékezet és az alvás szempontjából fontos agyi területeken vannak ültetve" - mondja Yuval Nir, az Izraeli Tel-Aviv Egyetem neurobiológusa, a tanulmány egyik társvezetője. A tudósok két elektrodára összpontosítottak az agyban: egy a hippocampus közelében mérte a hullámtevékenységet, a másik pedig a frontális lebenyben volt, hogy a stimulációt végezze. A lassú hullám "fel" ("up") állapotában az elektroda a frontális lebenyben rövid és enyhe impulzusokat adott. Nir ezt a hippocampus "hallgatásaként" írja le - az agy hullám mintázatát használva meghatározni, mikor próbál információt közvetíteni az agy más részei felé. "Aztán nagyon pontos és kismértékű ingerléseket adtunk a kéregben - valamiféle csípést -, hogy felébresszük és figyelmessé tegyük, hogy fogadni tudja az üzenetet a hippocampusból" - teszi hozzá. A kutatók ezt a stimuláció típusát "szinkronizáltnak" nevezték. Egy másik stimulációs forma, a "kevert fázisú" stimulációt is tesztelték, ahol az elektroda impulzusokat adott a frontális lebenybe a hippocampus tevékenységére való tekintet nélkül. Hogy megnézzék, ezek a stimulációs típusok hogyan befolyásolják a memóriát, a tudósok egy tesztet használtak, amelyben a betegek híres emberek képeivel ismerkedtek meg, amelyeket állatok képeivel párosítottak. Minden beteg ezután egy éjszakát töltött, amikor stimulációt kapott alvás közben, és egy éjszakát anélkül, hogy bármilyen beavatkozás történt volna. Minden reggel, az előző este megismert hírességek képeit, valamint olyan "csalétképeket" mutattak a betegeknek, amelyeket korábban nem láttak. A csapat értékelte, hogy a beteg felismeri-e a híres személyt, össze tudja-e párosítani azt az állathoz, és el tudja-e utasítani a csalétképeket. A kutatók azt találták, hogy a szinkronizált stimuláció után a korábban tanult hírességek felismerése jobb volt, mint az intervenció nélküli éjszaka után. Ez a javulás nem volt megfigyelhető azoknál a betegeknél, akik a kevert fázisú stimulációnak voltak kitéve, ami azt jelzi, hogy a stimuláció időzítése kritikus a memória javításához. "A legérdekesebb rész, amit nem jósoltunk meg, az az volt, hogy növekedést láttunk a hamisan bevezetett képek helyes elutasításának képességében" - mondja Maya Geva-Sagiv, Fried laborjának korábbi posztdoktori ösztöndíjasa és a tanulmány egyik társszerzője. Ez azt jelentette, hogy a szinkronizált stimuláció után a jó éjszakai alvás során a betegek nem estek át a csalétképek csapdáján. Mindezek az eredmények arra utaltak, hogy a szinkronizált stimuláció után nőtt a memória pontossága. Ez a memória pontosság növekedés a agy fiziológiájában is tükröződött. A csapat azt találta, hogy a szinkronizált stimuláció növelte az alvási orsók számát - a memória konszolidációban szerepet játszó neuronális aktivitásrobbanásokat (amelyek az EEG-n spindliként látszanak). Geva-Sagiv szerint a legnagyobb memória pontosság javulással rendelkező betegeknek a legnagyobb növekedése volt az alvási orsók számában. A csapat azt is megállapította, hogy a szinkronizált stimuláció után az agy koordináltabb volt - a hippocampális hullámok együtt jártak a lassú hullámokkal és az alvási orsókkal. Nir hasonlóságot von két gyerek hintájához: az egyik hinta a hippocampus, a másik a neokortex. "Mi csak az egyik hintára néztünk, és annak mozgása alapján időzítettünk néhány nagyon finom löketet a másik hintára, hogy szinkronban legyenek" - mondja. "Valójában úgy gondolom, hogy bizonyos hátszéllel segítettünk az alvó agynak abban, hogy hatékonyabban végezze a feladatát." Michael Zugaro, a Franciaországi College de France Biológiai Interdiszciplináris Kutatóközpontjának neurobiológusa, aki nem vett részt a tanulmányban, korábban látott memória konszolidáció javulást egy hasonló típusú szinkronizált stimuláció után egerekben. "Érdekes látni, hogy ezek a közös elvek, amelyeket különböző fajokban találhatunk, az emberekre is érvényesek" - mondja. Buzsaki szerint további munka szükséges annak megállapításához, hogy ez a memória konszolidációs folyamat hasonló-e az egészséges emberekben, és hogy hasonló memória pontosság javulás érhető-e el. A kérdés az, hogy a javulás minősége annak köszönhető-e, hogy valamit "normalizáltak, ami az agyadban már "tökéletes", de nem olyan tökéletes egy epilepsziás betegben", vagy valami olyan, amit mindenki esetében optimalizálni lehet. Mindketten megjegyzik, hogy az elektrodák beültetése az agyba invazív eljárás, amely súlyos etikai aggályokat vet fel, ha nincs igazolt klinikai szükséglet. Mindazonáltal Fried reményei szerint ezek az eredmények segíthetnek különböző típusú memóriazavarokban szenvedő betegeknek. A jövőben szeretné fejleszteni ezt a technikát bizonyos típusú emlékek felerősítésére és talán még a rossz emlékek eltávolítására is - ami hasznos lehet például PTSD esetén. Geva-Sagiv számára a betegek további fejlődésének lehetőségei miatt értékessé tette a tanulmány publikálását, amely hosszú időn át készült. "Boldog vagyok, hogy most hozzáadhatunk több ismeretet ehhez a nagyon fontos területhez" - mondja.
