Cortex sluit zich tijdens sleep spindle af van brein
Array
Onderzoekers van de Universiteit van Amsterdam hebben het mechanisme onderzocht waardoor herinneringen vanuit de hippocampus tijdens de slaap de cortex bereiken. Ze ontdekten dat de cortex bij specifieke neuronactiviteiten (sleep spindles) gevoeliger was voor informatie die in sharp waves (explosie van neurale activiteit) van de hippocampus kwam. Tijdens deze spindles leek het echter alsof de cortex afgesloten was van de rest van het brein, waardoor deze niet meer luisterde naar de hippocampus.
Dit proces van ontkoppeling kan belangrijk zijn omdat het de cortex de mogelijkheid kan geven om de nieuw ontvangen informatie te verwerken zonder gestoord te worden door inkomende gegevens.
De UvA-wetenschappers deden hun onderzoek in samenwerking met collega’s van het Centre national de la recherche scientifique (CNRS, Frankrijk). De resultaten zijn deze week gepubliceerd in Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Het onderzoek is belangrijk Deze nieuwe resultaten zijn belangrijk voor ons begrip van de rol van slaap in het consolideren van herinneringen, zowel bij dieren als in het menselijk brein.
Slaap essentieel bij opslaan herinneringen
Onze hersenen zijn in staat om herinneringen voor langere tijd vast te houden dankzij verschillende hersengebieden die samenwerken om informatie the verwerken, filteren en op te slaan. Tijdens een nieuwe ervaring wordt een geheugenspoor gevormd in de hippocampus, een hersenstructuur die onder de grote hersenschors verborgen ligt. Nadat de hippocampus een herinnering initieel vormt, wordt de clou van de herinnering gradueel overgedragen naar de neocortex.
Voor deze transitie is slaap heel belangrijk. Tijdens slaap speelt de hippocampus de herinneringen namelijk opnieuw af, waardoor het van buitenaf lijkt alsof ze opnieuw beleefd worden. Tijdens dit proces luistert de cortex herhaaldelijk naar deze opnieuw afgespeelde herinneringen en over tijd wordt de informatie meer en meer in de cortex opgeslagen. Synchronisatie van oscillaties in neurale activiteit is erg belangrijk in dit proces en bepaalt of informatie over de herinnering vanuit de hippocampus ook daadwerkelijk de cortex bereikt.
Onderzoek aan twee belangrijke oscillaties
De onderzoekers bestudeerden twee belangrijke oscillaties. De eerste is de sharp wave in de hippocampus, waarbij in een explosie van neurale activiteit in de hippocampus, zowat de helft van de neuronen in een fractie van een seconde activeren. Deze sharp waves zijn belangrijk voor het opnieuw afspelen van geheugensporen in de hippocampus. De andere is de zogenoemde sleep spindle, ritmische activiteit (van ongeveer 1 seconde per `spindle’) van neuronen in de neocortex.
Daarnaast bleek dat het waarschijnlijk inhibitoire neuronen, een type cel dat andere cellen minder actief kan maken, zijn die regelen of informatie uit de hippocampus naar de cortex doorkomt of niet. Deze cellen werden namelijk erg actief tijdens de spindles en zouden dan dus binnenkomende informatie vanuit de hippocampus kunnen onderdrukken.
bron: Universiteit van Amsterdam
