Wychodzisz ze sklepu i nagle nie pamiętasz, gdzie został zaparkowany samochód. Albo próbujesz przypomnieć sobie rozmowę sprzed kilku dni, ale umykają ci jej szczegóły. Takie sytuacje zdarzają się każdemu, szczególnie z wiekiem. Dlaczego jednak niektórym osobom coraz trudniej przypominać sobie niedawne wydarzenia? Badacze z Berkeley przyjrzeli się temu, co dzieje się w mózgu podczas głębokiego snu. Odkryli, że znaczenie może mieć nie tylko czas odpoczynku, lecz także sposób, w jaki fale mózgowe przemieszczają się między jego poszczególnymi obszarami.
Sen głęboki a pamięć. Dlaczego mózg potrzebuje zsynchronizowanych fal?
Kiedy zasypiamy, mózg nie przestaje pracować. Przechodzi przez kolejne fazy snu, podczas których zmienia się aktywność komórek nerwowych. Szczególnie ważny dla utrwalania wspomnień jest sen głęboki, należący do fazy NREM.
W tym czasie duże grupy neuronów na przemian ograniczają i wznawiają aktywność. Powstają w ten sposób wolne fale elektryczne, które zwykle rozpoczynają się w korze czołowej i rozchodzą na kolejne obszary mózgu.
- Każda wolna fala odzwierciedla jednoczesne wyłączanie się i ponowne włączanie ogromnej liczby neuronów. Nasze badanie wykazało, że dla pamięci kluczowe jest, aby te zmiany następowały po kolei w rozległych obszarach mózgu - wyjaśnia neurobiolog Omer Sharon z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley.
Naukowcy ustalili, że wraz z wiekiem fale te mogą tracić swoją synchronizację. Zamiast przemieszczać się przez większą część mózgu, obejmują mniejsze obszary i pojawiają się niezależnie od siebie.
Badacze nazwali je „samotnymi falami”. Ich występowanie powiązali z gorszym zapamiętywaniem nowych informacji.
Białko tau może zaburzać pracę mózgu podczas snu. Zmiany występują przed objawami alzheimera
Zespół kierowany przez Omera Sharona i Matthew Walkera porównał aktywność mózgu młodych dorosłych, mających około 20 lat, z wynikami osób w wieku od około 65 do 75 lat. Podczas snu uczestnikom wykonywano elektroencefalografię (EEG), która rejestruje aktywność elektryczną mózgu.
U młodszych osób wolne fale przemieszczały się w sposób bardziej uporządkowany, obejmując większe odległości. U starszych częściej pozostawały ograniczone do niewielkich obszarów.
Aby ustalić przyczynę tych różnic, naukowcy wykorzystali pozytonową tomografię emisyjną (PET). Badanie pozwoliło ocenić nagromadzenie białka tau, którego nieprawidłowe złogi są jedną z charakterystycznych zmian związanych z chorobą Alzheimera.
Okazało się, że im więcej tau gromadziło się w korze czołowej, tym bardziej zaburzona była współpraca między obszarami mózgu podczas snu głębokiego.
Co istotne, osoby, u których obserwowano te zmiany, nie miały rozpoznanej choroby Alzheimera, a ich sprawność pamięci mieściła się jeszcze w normie dla wieku.
- Ci ludzie nie chorowali na alzheimera. Mieli jednak nagromadzone białko tau w mózgu, które wiązało się z subtelnymi zmianami. Pogorszenie pamięci mieściło się jeszcze w normie dla ich wieku - tłumaczy Sharon.
Problemy z zapamiętywaniem po nocy. Badacze sprawdzili pamięć uczestników
Naukowcy chcieli również ustalić, czy nieprawidłowe fale mózgowe mają związek z tym, ile informacji zapamiętujemy podczas snu.
Wieczorem uczestnicy uczyli się par powiązanych ze sobą słów. Następnego dnia sprawdzano, ile z nich potrafią rozpoznać i przypomnieć sobie po nocnym odpoczynku.
Osoby, u których wolne fale obejmowały mniejsze obszary mózgu i były słabiej zsynchronizowane, uzyskiwały gorsze wyniki testów pamięci.
Część badanych obserwowano również przez kilka lat. U osób, u których zwiększała się ilość białka tau w korze czołowej, fale mózgowe stawały się coraz mniej skoordynowane. Jednocześnie pogarszała się zdolność utrwalania nowych informacji podczas snu.
Dodatkowego potwierdzenia dostarczyła analiza płynu mózgowo-rdzeniowego przeprowadzona w niezależnej grupie starszych osób we współpracy z neurolog Yo-El Ju z Washington University w St. Louis.
U uczestników z większą liczbą „samotnych fal” stwierdzano wyższy stosunek stężenia białka tau do amyloidu, czyli innego białka związanego z chorobą Alzheimera.
Badanie płynu mózgowo-rdzeniowego nie pozwalało jednak określić, w której części mózgu gromadziło się tau. Mimo to wyniki były zgodne z obserwacjami uzyskanymi za pomocą EEG i PET.
Czy zaburzenia snu mogą zapowiadać alzheimera? Naukowcy wskazują ważne ograniczenie
Badanie opublikowane w czasopiśmie „Nature Neuroscience” sugeruje, że zmiany aktywności mózgu podczas snu głębokiego mogą towarzyszyć bardzo wczesnym procesom związanym z chorobą Alzheimera, zanim pojawią się wyraźne objawy otępienia.
Nie oznacza to jednak, że osoba gorzej śpiąca lub mająca problemy z pamięcią musi chorować na alzheimera. Naukowcy nie opracowali też testu, który na podstawie zapisu snu pozwalałby rozpoznać chorobę u konkretnego pacjenta.
Nie wiadomo również, co jest przyczyną, a co skutkiem zaobserwowanych zmian. Nagromadzenie tau może zaburzać synchronizację fal mózgowych, ale możliwa jest też bardziej złożona zależność.
-Widzimy, że z czasem zwiększa się ilość białka tau i liczba samotnych fal. Nie potrafimy jednak jeszcze powiedzieć, co pojawia się pierwsze. Od odpowiedzi na to pytanie będzie zależało, jak zaprojektujemy przyszłe metody leczenia - przyznaje Sharon.
Autorzy liczą, że dalsze badania pomogą lepiej zrozumieć pogarszanie się pamięci u osób starszych i znaleźć sposoby na ochronę procesów, dzięki którym mózg utrwala wspomnienia podczas snu.
8
Nature Neuroscience
