خواب عمیق: راز تقویت حافظه و بهبود زندگی!

نقش امواج الکتریکی آهسته در خواب عمیق و تشکیل حافظه

برای نزدیک به ۲۰ سال است که مشخص شده است که امواج الکتریکی آهسته و همزمان در مغز در حین خواب عمیق به تشکیل حافظه کمک می‌کنند. اما دلیل این پدیده قبلاً ناشناخته بود. اکنون، تیمی از محققان دانشگاه شاریتِ برلین در مقاله‌ای که در نشریه Nature Communications منتشر شده، توضیحاتی درباره این موضوع ارائه می‌دهد. طبق این مطالعه، امواج آهسته باعث می‌شوند که قشر جدید مغز، که محل حافظه بلندمدت است، به ویژه نسبت به اطلاعات حساس‌تر شود. این یافته‌ها می‌توانند به بهینه‌سازی روش‌های درمانی که به منظور حمایت از تشکیل حافظه طراحی شده‌اند، کمک کنند.

حافظه‌های دائمی چگونه شکل می‌گیرند؟

کارشناسان بر این باورند که در حین خواب، مغز ما رویدادهای روز را دوباره پخش می‌کند و اطلاعات را از محل حافظه کوتاه‌مدت، یعنی هیپوکامپ، به حافظه بلندمدت در قشر جدید منتقل می‌سازد. “امواج آهسته” در این فرآیند نقش کلیدی دارند: نوسانات آهسته و همزمان ولتاژ الکتریکی در قشر مغز که در مرحله خواب عمیق رخ می‌دهد. این امواج با استفاده از الکتروانسفالوگرام (EEG) قابل اندازه‌گیری هستند. این امواج زمانی ایجاد می‌شوند که ولتاژ الکتریکی در بسیاری از نورون‌ها به طور همزمان هر ثانیه بالا و پایین می‌رود. پروفسور یورگ گایگر، مدیر موسسه نوروفیزیولوژی در شاریت و سرپرست این مطالعه جدید، توضیح می‌دهد: “ما سال‌هاست که می‌دانیم این نوسانات ولتاژ به تشکیل حافظه کمک می‌کنند. وقتی خواب با امواج آهسته به طور مصنوعی از بیرون تقویت می‌شود، حافظه بهبود می‌یابد. اما تا به حال نمی‌دانستیم که دقیقاً درون مغز چه اتفاقی می‌افتد، زیرا مطالعه جریان‌های اطلاعاتی در مغز انسان بسیار دشوار است.”

تقویت سیناپس‌ها توسط امواج آهسته

او و تیمش اکنون از بافت مغزی انسانی سالم، که بسیار نادر است، برای روشن کردن فرآیندهایی استفاده کرده‌اند که به احتمال زیاد زیرساخت‌های تشکیل حافظه در خواب عمیق هستند. طبق یافته‌های آن‌ها، امواج الکتریکی آهسته بر قدرت اتصالات سیناپسی بین نورون‌ها در قشر جدید تأثیر می‌گذارند و بدین ترتیب حساسیت آن‌ها را افزایش می‌دهند. برای این مطالعه، تیم محققان نمونه‌های بافت قشر جدید سالم را از ۴۵ بیمار که تحت جراحی مغز برای درمان صرع یا تومور مغزی در شاریت، بیمارستان Evangelisches Klinikum Bethel (EvKB) یا مرکز پزشکی دانشگاه هامبورگ-اپندورف (UKE) قرار گرفته بودند، بررسی کردند. محققان نوسانات ولتاژ معمولی امواج آهسته مغز در خواب عمیق را در بافت شبیه‌سازی کردند و سپس واکنش سلول‌های عصبی را اندازه‌گیری کردند. برای این کار، آن‌ها از میکروپیپت‌های شیشه‌ای استفاده کردند که به دقت تا نانومتر قرار داده شده بودند. برای “گوش دادن” به ارتباطات بین چندین سلول عصبی متصل به یکدیگر از طریق بافت، آن‌ها از حداکثر ده “پیشانی پیپت” به طور همزمان استفاده کردند، که تعداد بسیار زیادی برای این روش به نام تکنیک multipatch است.

زمان‌بندی مناسب و تأثیر آن بر شکل‌گیری حافظه

تیم محققان کشف کرده است که اتصالات سیناپسی بین نورون‌ها در قشر جدید مغز در یک نقطه خاص از زمان، در حین نوسانات ولتاژ، به حداکثر کارایی خود می‌رسند. فرانز زاوره میترمایر، محقق مؤسسه نوروفیزیولوژی در بیمارستان چاریته و نویسنده اصلی این مطالعه، توضیح می‌دهد: “سیناپس‌ها بلافاصله پس از افزایش ولتاژ از حالت پایین به بالا، به طور مؤثری کار می‌کنند.” او ادامه می‌دهد: “در این بازه زمانی کوتاه، می‌توان قشر مغز را در حالتی از آمادگی بالا تصور کرد. اگر مغز در این زمان دقیق یک حافظه را بازپخش کند، آن حافظه به طرز مؤثری به حافظه بلندمدت منتقل می‌شود. بنابراین، خواب با امواج آهسته به وضوح از شکل‌گیری حافظه حمایت می‌کند و قشر جدید را برای مدت‌های کوتاه به شدت پذیراتر می‌سازد.”

این دانش می‌تواند برای بهبود حافظه، به ویژه در موارد اختلال شناختی خفیف در سالمندان، مورد استفاده قرار گیرد. گروه‌های تحقیقاتی در سرتاسر جهان در حال کار بر روی روش‌هایی هستند که با استفاده از تحریک الکتریکی ملایم – به عنوان مثال، تحریک الکتریکی ترانس‌کرانیال – یا سیگنال‌های صوتی، امواج آهسته را در حین خواب تحت تأثیر قرار دهند. گایگر می‌گوید: “در حال حاضر، این روش‌های تحریک از طریق آزمایش و خطا بهینه‌سازی می‌شوند که فرآیندی زمان‌بر و دشوار است. یافته‌های ما درباره زمان‌بندی مناسب می‌تواند در این زمینه کمک کند. اکنون، برای اولین بار، این یافته‌ها امکان توسعه هدفمند روش‌های تحریک برای تقویت شکل‌گیری حافظه را فراهم می‌کنند.”

امواج آهسته مغز

امواج آهسته یا نوسانات آهسته، نوعی از امواج الکتریکی هستند که در مغز در حین خواب عمیق به وجود می‌آیند. امواج “دلتا” شامل یک دامنه فرکانسی خاص هستند که در نوار EEG قابل مشاهده‌اند. این امواج آهسته می‌توانند در خارج از خواب نیز به عنوان بخشی از یک بیماری یا اختلال ایجاد شوند. این اصطلاح کلی‌تر گاهی به صورت مترادف با “امواج آهسته” استفاده می‌شود.

درباره مطالعه

هنگامی که جراحی برای درمان صرع مقاوم به دارو یا تومورهای مغزی انجام می‌شود، اغلب لازم است که بخش‌های کوچکی از قشر جدید مغز برداشته شوند. بافت برداشته‌شده می‌تواند تا دو روز در خارج از بدن در یک محلول مغذی مصنوعی حفظ شود تا فعالیت آن متوقف گردد. برای بررسی این بافت ارزشمند، در مطالعه‌ای که به تازگی منتشر شده، نیاز به رضایت صریح بیماران بود. گروه تحقیقاتی به شدت از بیماران برای رضایت آن‌ها سپاسگزار است.

این مطالعه در همکاری نزدیک بین تحقیقات بنیادی و بالینی بیمارستان چاریته و کلینیک دانشگاهی جراحی مغز و اعصاب در بیمارستان اوانجلیستیش کلینیکوم بتهل (EvKB) در بیله‌فلد و دپارتمان جراحی مغز و اعصاب در مرکز پزشکی دانشگاه هامبورگ-اپندورف (UKE) انجام شده است. تحت رهبری مؤسسه نوروفیزیولوژی، دپارتمان‌های مختلفی از جمله دپارتمان جراحی مغز و اعصاب، دپارتمان نورولوژی با نورولوژی تجربی، مؤسسه آناتومی عصبی یکپارچه، مرکز تحقیقات علوم اعصاب، خوشه برتری نوروکور، دپارتمان جراحی مغز و اعصاب کودکان و دپارتمان نورولوژی کودکان در این پروژه مشارکت داشته‌اند.