Új hipotézis az alvás szakaszainak sorrendjére
A REM és a nem-REM fázisok ősi mechanizmusai az emberekben és az állatokban is igen hasonlóak, az emlékek berögződését biztosítják.
A PLOS Computational Biology folyóiratban június 17-én jelent meg a University of Michigan kutatóinak cikke, amelyben egy olyan új hipotézist ismertettek, amely magyarázatot adhat az alvás egyik nagy rejtélyére. Minden alvó élőlény ugyanazt az alapvető mintát követi, amikor az ébrenlétből egy ismétlődő alvási ciklusba kerül, amelyben alacsony az agyi aktivitás, majd egy olyan szakasz következik, amikor agyunk intenzívebben dolgozik, többek között élénk álmokat generál. Az emberek szemei is mozognak a szemhéjuk mögött ebben a magas aktivitású szakaszban, ezért nevezik ezt a fázist gyors szemmozgásos (REM) alvásnak. Bár van néhány figyelemre méltó kivétel – például a narkolepsziában szenvedők és azok, akik napok óta nem aludtak –, ez az ismétlődő nem-REM és REM alvási ciklus rendkívül elterjedt az állatvilágban is.
“Evolúciós szempontból ez a folyamat ősidők óta megőrződött és elterjedt a fajok között” – nyilatkozta Sara Aton professzor, a cikk első szerzője. “Ez azt jelenti, hogy valószínűleg valami nagyon fontos van ebben a bizonyos alvási sorrendben. És ez soha nem fordul meg, hacsak valami nem rontja el a rendszert.”
A kutatók azonban eddig nem tudtak kielégítő magyarázatot adni ennek a gyakorlatilag univerzális jelenségnek a biológiai funkciójára. Most a Sara Aton és Michal Zochowski vezette kutatócsoport egy új hipotézist állított fel, amely egereken végzett kísérleti megfigyeléseken és az agy idegpályáinak számítógépes modellezésén alapul.
Ez a hipotézis azt feltételezi, hogy ha az emlékek cserjék lennének, akkor a nem-REM alvási fázis segítene nekik magasabbra és erősebbé válni. A REM fázis pedig metszésként működik, megfelelő formát ad a növényeknek, egyben szeparálja őket, azaz megakadályozza, hogy átfedjék egymást és összeolvadjanak.
“Ez csakis akkor működik, ha a fent részletezett sorrendben következnek be az alvás szakaszai. Ha ugyanis a sorrend megfordul, és először a REM fázis indul el, akkor minden elvész, egyáltalán nem marad emlék” – fejtette ki Aton. “Alvás közben a megfelelő sorrendben megerősítjük azokat a dolgokat, amelyeket meg kell erősíteni. Ezután a REM fázis beavatkozik, és kivágja az egymással össze nem függő emlékek átfedő részeit.”
Egereknél a kutatók egyszerű kondicionálási kísérletek során figyelték meg az alvás hatását az emlékezetre. Zochowski szerint ez az embereknél is ismerős következményekkel járhat a mindennapi életben.
“Tegyük fel, hogy egy nap három megbeszélésed van. Tudjuk, hogy egy jó éjszakai alvás után jobban fogsz emlékezni ezekre a megbeszélésekre” - nyilatkozta Zochowski. “Úgy tűnik, hogy a nem-REM alvás során megerősíted az egyes megbeszélésekre vonatkozó emlékeidet. De azt is meg kell jegyezned, ki mit mondott és melyik megbeszélésen. A REM feladata, hogy ezeket elkülönítse.”
Aton vezetésével a kutatók a legújabb kísérletek során egerek agyát figyelték meg, hogy egy egyszerű kondicionálási forgatókönyv után az alvás különböző fázisaiban a hippocampus mely részei voltak aktívak. Az egereket elvitték otthoni ketreceikből egy új környezetbe, és miután pár percig felfedezhették azt, kis áramütést kaptak a lábukra. Volt egy kontrollcsoport is, amelynek tagjai nem tapasztaltak ilyen kellemetlenségeket. Ez lehetővé tette a kutatók számára, hogy összehasonlítsák az alvó egerek agyi aktivitását a REM és a nem-REM ciklusok alatt, és megfigyelték, kialakul-e asszociáció az új tér és az áramütés között. A kutatók azonban a rendelkezésre álló technikákkal még nem tudják pontosan meghatározni az egyes emlékeket kódoló idegsejteket, ezért a csapat modellezése segített a kép kiegészítésében. A modellt Zochowski csoportja fejlesztette ki, és az újonnan kódolt emlékeket az agy környezetének hatására az idegsejtek aktivitásának változásaként kezelte, ahol az acetilkolin modulálta azok aktivitását.
“Szimulálhatjuk és pontosan meghatározhatjuk, mely neuronok aktiválódnak egy tanulási esemény során” – összegzett Aton. “Modellezhetjük ezt, és modellezhetjük az acetilkolinnal kapcsolatos változásokat is, miközben az állat az alvás különböző fázisain halad át. Az excitátor és a gátló idegsejtek dinamikáinak a kombinálásával, valamint az alvás különböző fázisaiban az acetilkolin szintjének rögzítésével, a modell segített olyan következtetések levonásában, amelyek korábban elérhetetlenek voltak.”
Bár a kutatók izgatottak az eredmények miatt, hangsúlyozták, hogy modelljük az agy egyszerűsített ábrázolásának minősül, és a kísérletek viszonylag egyszerű memória-forgatókönyveket teszteltek. Így a hipotézis változhat vagy fejlődhet, ahogy a kutatók egyre komplexebb tesztelésnek vetik majd alá.
Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:
A universal sleep pattern could help strengthen and separate memories
Irodalmi hivatkozás:
Michael Satchell et al, Cholinergic modulation of neural networks supports sequential and complementary roles for NREM and REM states in memory consolidation, PLOS Computational Biology (2025). DOI: 10.1371/journal.pcbi.1013097
