خواب عمیق و حافظه: کشف راز امواج مغزی که مغزتان را تقویت می کنند!

نقش امواج کند الکتریکی در خواب عمیق و تثبیت حافظه

تقریباً دو دهه است که مشخص شده امواج الکتریکی کند و هماهنگ مغز در خلال خواب عمیق، در شکل‌گیری حافظه نقش دارند. اما اینکه چطور این اتفاق می‌افتد، تا پیش از این یه جورایی معما بود. حالا، یه تیم از محققای دانشگاه شاریته برلین، توی یه مقاله که توی مجله Nature Communications چاپ شده، دارن پرده از این راز برمی‌دارن. بر اساس این تحقیقات، امواج کند باعث میشن قشر مخ، که جایگاه حافظه بلندمدته، نسبت به اطلاعات حساس‌تر بشه. این یافته‌ها می‌تونن به بهبودِ روش‌های درمانیای که برای تقویت حافظه طراحی شدن، کمک کنن.

حافظه‌های دائمی، چطور ساخته میشن؟

متخصصا معتقدن که مغز ما، وقتی خوابیم، دوباره اتفاقات روز رو مرور می‌کنه و اطلاعات رو از حافظه‌ی کوتاه‌مدت، یعنی هیپوکمپ، به حافظه‌ی بلندمدت در قشر مخ منتقل می‌کنه. “امواج کند” تو این فرایند خیلی مهمن: نوسانات کند و همزمان ولتاژ الکتریکی در قشر مغز که توی مرحله‌ی خواب عمیق رخ میده. این امواج رو میشه با الکتروانسفالوگرام (EEG) اندازه‌گیری کرد. این امواج وقتی تولید میشن که ولتاژ الکتریکی توی خیلی از نورون‌ها هم‌زمان بالا و پایین میره، هر ثانیه. پروفسور یورگ گایگر، مدیر مؤسسه‌ی نوروفیزیولوژی شاریته و سرپرست این تحقیق جدید، توضیح میده: “ما سال‌هاست می‌دونیم که این نوسانات ولتاژ به ساختن حافظه کمک می‌کنن. وقتی خوابی که امواج کند داره، از بیرون به‌صورت مصنوعی تقویت بشه، حافظه بهتر میشه. ولی تا حالا نمی‌دونستیم دقیقاً تو مغز چی داره اتفاق می‌افته، چون مطالعه‌ی جریان اطلاعات تو مغز انسان خیلی سخته.”

امواج کند، سیناپس‌ها رو قوی می‌کنن

اون و تیمش، از بافت سالم مغز انسان (که خیلی کمیابه) استفاده کردن تا مکانیسم‌هایی رو که به احتمال زیاد زیربنای ساخت حافظه توی خواب عمیق هستن، روشن کنن. طبق یافته‌هاشون، امواج الکتریکی کند رو قدرت اتصالات سیناپسی بین نورون‌ها توی قشر مخ تاثیر می‌ذارن و اینجوری حساسیتشون رو بیشتر می‌کنن. برای این مطالعه، تیم محققان نمونه‌های بافت سالم قشر مخ رو از ۴۵ بیمار که برای درمان صرع یا تومور مغزی، توی شاریته، بیمارستان Evangelisches Klinikum Bethel (EvKB) یا مرکز پزشکی دانشگاه هامبورگ-اپندورف (UKE) عمل جراحی مغز انجام داده بودن، بررسی کردن. محققان نوسانات ولتاژ معمولی امواج کند مغز توی خواب عمیق رو توی بافت شبیه‌سازی کردن و بعدش واکنش سلول‌های عصبی رو اندازه‌گیری کردن. برای این کار، از میکروپیپت‌های شیشه‌ای استفاده کردن که با دقت خیلی زیاد تا اندازه‌ی نانومتر، قرار داده شده بودن. برای “گوش دادن” به ارتباطات بین چندتا سلول عصبی که از طریق بافت به هم وصل بودن، از حداکثر ده “فیش پیپت” همزمان استفاده کردن که برای این تکنیک که اسمش multipatch هست، خیلی زیاده.

زمان‌بندی درست و تاثیرش روی شکل‌گیری حافظه

تیم محققان متوجه شدن که اتصالات سیناپسی بین نورون‌ها توی قشر مخ، توی یه بازه‌ی زمانی خاص و مشخص، همون موقع که ولتاژ داره نوسان می‌کنه، به حداکثر کارایی خودشون می‌رسن. فرانتس زاوره‌ میترمایر، محقق مؤسسه‌ی نوروفیزیولوژی بیمارستان چاریته و نویسنده‌ی اصلی این مقاله، توضیح میده: “سیناپس‌ها، درست بعد از اینکه ولتاژ از پایین به بالا میره، خیلی خوب کار می‌کنن.” اون ادامه میده: “توی این بازه‌ی زمانی کوتاه، میشه قشر مخ رو توی یه حالت آماده‌باش بالا تصور کرد. اگه مغز، دقیقاً توی همین زمان یه خاطره رو دوباره مرور کنه، اون خاطره به شکل موثری به حافظه‌ی بلندمدت منتقل میشه. بنابراین، خوابی که امواج کند داره، به وضوح از تشکیل حافظه حمایت می‌کنه و قشر مخ رو برای مدتای کوتاه خیلی پذیراتر می‌کنه.”

از این دانش میشه برای بهبود حافظه، به‌خصوص توی مواردی که اختلالات شناختی خفیف تو سالمندان وجود داره، استفاده کرد. گروه‌های تحقیقاتی تو سراسر دنیا دارن رو روش‌هایی کار می‌کنن که با استفاده از تحریک الکتریکی ملایم – مثلا تحریک الکتریکی ترانس‌کرانیال – یا سیگنالای صوتی، امواج کند رو تو حین خواب تحت تاثیر قرار بدن. گایگر میگه: “در حال حاضر، این روشای تحریک از روی آزمون و خطا بهینه میشن که یه فرایند زمان‌بر و سختیه. یافته‌های ما در مورد زمان‌بندی مناسب، می‌تونه تو این زمینه کمک کنه. حالا، برای اولین بار، این یافته‌ها امکان توسعه‌ی هدفمند روشای تحریک برای تقویت شکل‌گیری حافظه رو فراهم می‌کنن.”

امواج کند مغز

امواج کند یا نوسانات کند، نوعی از امواج الکتریکی هستن که توی مغز، حین خواب عمیق به‌وجود میان. امواج “دلتا” شامل یه دامنه فرکانسی خاص هستن که تو نوار EEG قابل دیدنه. این امواج کند می‌تونن خارج از خواب هم، به‌عنوان بخشی از یه بیماری یا اختلال ایجاد بشن. این اصطلاح کلی‌تر گاهی به جای “امواج کند” استفاده میشه.

درباره‌ی مطالعه

وقتی جراحی برای درمان صرع مقاوم به دارو یا تومورهای مغزی انجام میشه، معمولاً لازمه که قسمت‌های کوچکی از قشر مخ برداشته بشه. بافت برداشته‌شده می‌تونه تا دو روز خارج از بدن، توی یه محلول مغذی مصنوعی، نگهداری بشه تا فعالیتش متوقف بشه. برای بررسی این بافت ارزشمند، توی مطالعه‌ای که به‌تازگی چاپ شده، رضایت صریح بیماران لازم بود. گروه تحقیقاتی از بیمارا برای رضایتشون، خیلی تشکر می‌کنن.

این مطالعه با همکاری نزدیک تحقیقات بنیادی و بالینی بیمارستان شاریته و کلینیک دانشگاهی جراحی مغز و اعصاب توی بیمارستان اوانجلیستیش کلینیکوم بتهل (EvKB) تو بیله‌فلد و دپارتمان جراحی مغز و اعصاب تو مرکز پزشکی دانشگاه هامبورگ-اپندورف (UKE) انجام شده. این کار، تحت هدایت مؤسسه‌ی نوروفیزیولوژی بود و دپارتمان‌های مختلفی از جمله دپارتمان جراحی مغز و اعصاب، دپارتمان نورولوژی با نورولوژی تجربی، مؤسسه‌ی آناتومی عصبی یکپارچه، مرکز تحقیقات علوم اعصاب، خوشه برتری نوروکور، دپارتمان جراحی مغز و اعصاب کودکان و دپارتمان نورولوژی کودکان، تو این پروژه همکاری داشتن.