Reorganizarea activității neuronale în somn consolidează amintirile

Un studiu publicat în martie 2025 în revista Neuron, realizat de grupul condus de profesorul Jozsef Csicsvari de la Institute of Science and Technology Austria (ISTA), oferă noi perspective asupra modului în care somnul contribuie la consolidarea memoriei. Prin monitorizarea activității neuronale la șobolani timp de până la 20 de ore de somn, cercetătorii au observat că tiparele de activitate cerebrală se reorganizează treptat în timpul somnului, ajungând să reflecte stările cerebrale observate în timpul reamintirii informațiilor, după trezire.

Context

Rolul somnului în consolidarea memoriei este bine documentat atât la oameni, cât și la animale. În mod particular, hipocampul – o zonă-cheie a creierului – este implicat în navigația spațială și formarea hărților cognitive ale mediului. Acest sistem neuronal permite animalelor să-și amintească locații relevante, cum ar fi cele ale surselor de hrană.

În timpul somnului, hipocampul reactivează urmele de memorie recent formate, facilitând consolidarea acestora. Studiile anterioare ale aceluiași grup de cercetare au arătat că blocarea reactivării acestor urme afectează negativ capacitatea animalelor de a-și aminti locațiile asociate recompenselor. Cu toate acestea, până acum, majoritatea cercetărilor s-au limitat la perioade scurte de somn, de aproximativ 2-4 ore, ceea ce a restricționat înțelegerea modului în care aceste mecanisme se desfășoară pe parcursul somnului prelungit.

Despre studiul actual

Cercetătorii de la ISTA au extins în mod semnificativ perioada de monitorizare a activității neuronale, ajungând la 20 de ore de somn. Șobolanii au fost supuși unei sarcini de învățare spațială, în care au fost antrenați să recunoască locațiile unor recompense alimentare într-un labirint.

După învățare, animalele au fost lăsate să doarmă, timp în care activitatea neuronală din hipocamp a fost înregistrată cu ajutorul unui sistem wireless. Această abordare a permis analiza continuă a activității cerebrale în timpul tuturor etapelor somnului, fără a perturba comportamentul natural al animalelor.

Studiul a avut ca obiectiv înțelegerea modului în care se modifică rețelele neuronale care codifică locațiile recompenselor pe parcursul somnului și ce impact are această reorganizare asupra reamintirii ulterioare.

Rezultate

Principalele concluzii ale studiului sunt următoarele:

• În primele etape ale somnului, activitatea neuronală reflecta fidel experiențele din faza de învățare. Acest tipar este compatibil cu ideea de reactivare a urmelor de memorie.
• Pe măsură ce somnul avansa, tiparele neuronale se transformau treptat, ajungând să semene mai mult cu cele observate în momentul în care animalele se trezeau și își aminteau locațiile recompenselor.
• Nu toate celulele implicate în reprezentarea unei locații recompensate rămâneau active pe tot parcursul somnului. Unele își încetau activitatea, în timp ce altele începeau să fie active treptat, formând o nouă rețea de reprezentare.
• Cercetătorii au denumit acest fenomen "derivă reprezentativă" (în engleză, representational drift), reflectând modificarea progresivă a rețelelor neuronale în timpul somnului.
• Această reorganizare a fost observată în mod special în timpul somnului non-REM, în timp ce somnul REM părea să inhibe aceste transformări.
• După somn, mai puțini neuroni erau implicați în reprezentarea unei locații recompensate, ceea ce sugerează o eficientizare a codării memoriei. Practic, resursele cerebrale erau economisite, lăsând loc pentru procesarea altor informații noi.

Autorii speculează că acest proces de reorganizare ar putea avea rolul de a optimiza memoria pe termen lung. Inițial, în timpul învățării, reprezentarea unei amintiri este realizată rapid, dar nu în mod eficient. În timpul somnului, această reprezentare este rafinată, astfel încât să fie mai ușor de stocat și integrat în rețelele existente. Acest lucru ar permite eliberarea unor neuroni pentru memorarea altor informații viitoare.

Concluzii

Acest studiu extinde în mod semnificativ cunoștințele despre rolul somnului în memorie, arătând că somnul nu doar reactivează urmele de memorie, ci le și reorganizează pentru a le face mai eficiente. Procesul are loc predominant în somnul non-REM și contribuie la consolidarea și eficientizarea memoriei.

Rezultatele oferă o explicație mecanistică pentru modul în care somnul contribuie la păstrarea amintirilor relevante și pregătește creierul pentru învățarea de informații noi. Astfel, studiul sprijină ideea că un somn de calitate este esențial nu doar pentru refacerea organismului, ci și pentru întărirea și optimizarea memoriei.

Această cercetare deschide noi direcții pentru explorarea modului în care somnul ar putea fi valorificat în intervenții terapeutice pentru tulburările de memorie sau pentru îmbunătățirea performanței cognitive.