خواب عمیق، کلید تقویت حافظه شما!

نقش امواج الکتریکی آهسته در خواب عمیق و شکل‌گیری حافظه

برای نزدیک به ۲۰ سال است که مشخص شده است که امواج الکتریکی آهسته و همزمان در مغز در حین خواب عمیق از شکل‌گیری حافظه حمایت می‌کنند. اما دلیل این پدیده قبلاً ناشناخته بود. اکنون، گروهی از محققان از دانشگاه چاریته برلین در مقاله‌ای که در مجله Nature Communications منتشر شده، توضیحی برای این موضوع ارائه داده‌اند. بر اساس این مطالعه، این امواج آهسته باعث می‌شوند که قشر جدید، محل حافظه بلندمدت، به‌ویژه برای دریافت اطلاعات آماده‌تر شود. این یافته‌ها می‌توانند به بهینه‌سازی روش‌های درمانی که هدفشان حمایت از شکل‌گیری حافظه از بیرون است، کمک کنند.

چگونه حافظه‌های دائمی شکل می‌گیرند؟

متخصصان 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 می‌کند. «امواج آهسته» نقش کلیدی در این فرآیند دارند: نوسانات آهسته و همزمان ولتاژ الکتریکی در قشر مغز که در مرحله خواب عمیق رخ می‌دهند. این امواج را می‌توان با استفاده از الکتروانسفالوگرام (EEG) اندازه‌گیری کرد. این امواج زمانی ایجاد می‌شوند که ولتاژ الکتریکی در بسیاری از نورون‌ها به‌طور همزمان در هر ثانیه افزایش و کاهش می‌یابد. پروفسور یورگ گایگر، مدیر موسسه نوروفیزیولوژی در چاریته و سرپرست این مطالعه جدید، توضیح می‌دهد: «ما سال‌هاست که می‌دانیم این نوسانات ولتاژ به شکل‌گیری حافظه کمک می‌کنند. وقتی خواب با امواج آهسته به‌طور مصنوعی از بیرون تقویت می‌شود، حافظه بهبود می‌یابد. اما آنچه تا کنون نمی‌دانستیم این بود 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 زیرساخت شکل‌گیری حافظه در حین خواب عمیق هستند. بر اساس یافته‌های آن‌ها، امواج الکتریکی آهسته بر قدرت اتصالات سیناپسی بین نورون‌ها در قشر جدید تأثیر می‌گذارند و در نتیجه، قابلیت دریافت پیام‌های عصبی را افزایش می‌دهند. برای مطالعه خود، این تیم نمونه‌های بافت قشر جدید سالم را از ۴۵ بیمار که تحت جراحی مغز برای درمان صرع یا تومور مغزی در چاریته، 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 به‌دقت 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 «حسگر پیپت» به‌طور همزمان استفاده کردند – که تعداد بسیار زیادی برای این روش، که به عنوان تکنیک multipatch شناخته می‌شود، است.

نقش زمان‌بندی مناسب در شکل‌گیری حافظه

تیم تحقیقاتی کشف کرد که اتصالات سیناپسی بین نورون‌ها در نئوکورتکس در یک نقطه خاص از زمان در طول نوسانات ولتاژ به حداکثر کارایی خود می‌رسند. فرانز زاوره میترمایر، پژوهشگر مؤسسه نوروفزیولوژی در چاریته و نویسنده اول این مطالعه، توضیح می‌دهد: “سیناپس‌ها بلافاصله پس از افزایش ولتاژ از سطح پایین به بالا، به بهترین شکل عمل می‌کنند.” او ادامه می‌دهد: “در آن بازه زمانی کوتاه، می‌توان گفت که قشر مغز در حالت آمادگی بالایی قرار دارد. اگر مغز در این زمان دقیق یک حافظه را بازپخش کند، این حافظه به‌ویژه به‌طور مؤثری به حافظه بلندمدت منتقل می‌شود. بنابراین، خواب با موج آهسته به وضوح از شکل‌گیری حافظه حمایت می‌کند و نئوکورتکس را برای مدت‌های کوتاه بسیار پذیراتر می‌سازد.”

این دانش می‌تواند برای بهبود حافظه، به‌ویژه در افراد مسن با اختلالات شناختی خفیف، مورد استفاده قرار گیرد. گروه‌های تحقیقاتی در سرتاسر جهان در حال کار بر روی روش‌هایی هستند که از طریق تحریک الکتریکی ملایم یا سیگنال‌های صوتی، بر روی امواج آهسته در طول خواب تأثیر بگذارند. گایگر می‌گوید: “در حال حاضر، این روش‌های تحریک از طریق آزمون و خطا بهینه‌سازی می‌شوند که فرآیندی زمان‌بر و دشوار است. یافته‌های ما درباره زمان‌بندی مناسب می‌تواند به این موضوع کمک کند. اکنون، برای اولین بار، این یافته‌ها امکان توسعه هدفمند روش‌های تحریک برای تقویت شکل‌گیری حافظه را فراهم می‌آورد.”

امواج مغزی آهسته

امواج آهسته، یا نوسانات آهسته، نوعی موج الکتریکی هستند که در مغز در طول خواب عمیق ایجاد می‌شوند. امواج “دلتا” شامل یک محدوده فرکانسی خاص هستند که در الکتروانسفالوگرافی (EEG) مشاهده می‌شوند. این امواج مغزی آهسته می‌توانند در خارج از خواب نیز به عنوان بخشی از یک بیماری یا اختلال ظاهر شوند. این اصطلاح عمومی‌تر گاهی به‌طور هم‌معنی با “امواج آهسته” استفاده می‌شود.

درباره مطالعه

هنگامی که جراحی برای صرع مقاوم به دارو یا تومورهای مغزی انجام می‌شود، اغلب لازم است که قطعات کوچکی از نئوکورتکس به‌طور پزشکی برداشته شوند. بافت بریده شده می‌تواند تا دو روز در خارج از بدن در یک محلول مغذی مصنوعی حفظ شود قبل از اینکه فعالیت آن متوقف شود. برای بررسی این بافت ارزشمند در مطالعه‌ای که به تازگی منتشر شده، رضایت صریح بیماران لازم بود. گروه تحقیقاتی به‌طور عمیق از بیماران به خاطر رضایتشان سپاسگزار است.

این مطالعه در همکاری نزدیک بین بخش‌های تحقیقاتی پایه و بالینی چاریته و کلینیک دانشگاهی جراحی مغز و اعصاب در Evangelisches Klinikum Bethel (EvKB) در بیله‌فلد و بخش جراحی مغز و اعصاب در مرکز پزشکی دانشگاه هامبورگ-اپندورف (UKE) انجام شد. تحت رهبری مؤسسه نوروفزیولوژی، بخش‌های زیر در چاریته مشارکت داشتند: بخش جراحی مغز و اعصاب، بخش نورولوژی با نورولوژی تجربی، مؤسسه آناتومی عصبی یکپارچه، مرکز تحقیقاتی علوم اعصاب، خوشه تعالی نوروکور، بخش جراحی مغز و اعصاب کودکان و بخش نورولوژی کودکان.