البحث: النوم ضروري للمساعدة على النسيان

على مر السنين ، افترض العلماء لماذا ننام. والبعض متأكد من أن هذه طريقة لتوفير الطاقة ، والبعض الآخر - أنه يجعل من الممكن "إزالة فضلات الخلايا" من نشاط الدماغ. هناك نسخة تجعل النوم يجعل الحيوانات تكذب ، مما يتيح لها الاختباء من الحيوانات المفترسة. قدم الباحثون مؤخرًا أدلة على نظرية أخرى: ننام لنسيان بعض المعلومات التي نتعلمها كل يوم.

من أجل تعلم شيء جديد وتعلمه ، يجب إنشاء العديد من الروابط بين الخلايا العصبية - المشابك العصبية - في الدماغ. تسمح لك هذه الاتصالات بإرسال وإرسال الإشارات لبعضها البعض بسرعة وكفاءة ، وجميع الذكريات التي لدينا مخزنة في مثل هذه الشبكات.

في عام 2003، جيوليو تونوني (جيوليو تونوني) وكيارا سيريلي (كيارا سيريلي)، وعلماء الأحياء من جامعة ويسكونسن في ماديسون ، وتكهن أن نقاط الاشتباك العصبي تنمو بسرعة كبيرة خلال النهار أن الدماغ يحاول تقليص هذه المركبات في وقت النوم. في المستقبل، والعلماء Tononi وسيريلي، جنبا إلى جنب مع باحثين آخرين، وقد وجدت الكثير من الأدلة الظرفية التي تدعم تطوير فرضيتهم من التوازن متشابك.

من خلال التجارب المختلفة ، وجد العلماء أن الخلايا العصبية يمكنها قطع المشابك - على الأقل في المختبر. بمساعدة العديد من الأدوية ، حفز الباحثون نمو المشابك الزائدة ، مما تسبب في قطع حزم الخلايا العصبية لبعض العمليات بمفردها.

كدليل آخر على هذه النظرية ، تؤخذ في الاعتبار الموجات الكهربائية المنبعثة من الدماغ. أثناء النوم العميق ، يتم تقليل هذه الموجات. ثم جادل تونوني وسيريلي بأن تخفيضات المشبك تؤدي إلى مثل هذه التغييرات.

أظهرت الدراسات التي أجراها Tononi و Cirelli أنه حتى فترات قصيرة من النوم أو اليقظة تغير النشاط المشبكي على مستويات مختلفة ، أي تتسبب في تقلص المشابك وتنمو وفقًا لذلك. يوضح عملهم الأخير أن الانخفاض في كل مكان في المشابك يحدث في أدمغة الفئران عندما تنام.

منذ عام 2013 ، أجرى زميلهم لويزا دي فيفو (لويزا دي فيفو) دراسة مضنية للأنسجة المأخوذة من الفئران في الوقت الذي كان فيه البعض نائمًا ، بينما كان الآخرون مستيقظين. استخدمت المسح المجهري الإلكتروني لإنشاء صور ثلاثية الأبعاد عالية الوضوح لـ 6920 اتصال متشابك في منطقتين مختلفتين من الدماغ - وهي مهمة استغرقت أكثر من أربع سنوات لحلها.


صورة ثلاثية الأبعاد للعمليات التغصنية في القشرة الدماغية للماوس

درس الباحثون آلاف الصور لحساب إجمالي مساحة سطح التلامس بين النهايات العصبية والعمليات التغصنية - نتوءات صغيرة تعمل كمستقبل في المشابك. إنها مثيرة للاهتمام من حيث أنها تنمو في الوقت الذي يتم فيه تعزيز الاتصالات المشبكية. في دماغ فئران النوم ، كانت مساحة سطح التلامس أقل بنسبة 18٪ من مساحة الفئران المستيقظة. وبعبارة أخرى ، كان هناك انخفاض عام في عدد المركبات المشبكية. تبين أن الانخفاض كان غير متجانس ويقتصر على العمليات الصغيرة التي يفترض أنها شاركت في التدريب.

قاد دراسة أخرى جراهام ديرينج ، عالم في جامعة جونز هوبكنز.. الدكتور Dayring وزملاؤه باختبار فرضية التوازن متشابك من خلال دراسة البروتينات في مخ الفأر. في تجربة واحدة ، خلقوا حفرة صغيرة يمكن من خلالها النظر إلى الدماغ. ثم يضاف مادة كيميائية تبرز البروتين على سطح المشابك.

ونتيجة لذلك ، وجد فريق Deiring أن النوم مرتبط بانخفاض في حجم العمليات التغصنية ، وكذلك انخفاض بنسبة 20 بالمائة في الوحدات الفرعية لجزيء مستقبل AMPA.التي اختفت من التشعبات المخفضة. عندما تستيقظ الفئران ، يربط بروتين إطار هومر المشبكي المستقبلات الأخرى و "شركائها" الجزيئيين معًا ويحملهم معًا في المشابك تحت غشاء الخلية. أثناء النوم ، تدخل نسخة مختصرة من بروتين Homer1A هذا في التشعبات وتفكيك النظام بأكمله وإزالة مستقبلات AMPA ، مما يضعف الاتصال.

قام العلماء أيضًا بإنشاء فئران معدلة وراثيًا تفتقر إلى جين Homer1A. كانت هذه الحيوانات تنام بنفس الطريقة التي ينام بها زملائها ، لكن المشابك العصبية لم تغير بروتيناتها ، كما فعلت المشابك في الفئران العادية. تشير دراسة أجراها الدكتور Deiring إلى أن النعاس ناتج عن الخلايا العصبية التي تحتاج إلى إنتاج Homer1A وتوجيهه إلى نقاط الاشتباك العصبي لقصها.

لمعرفة كيفية تأثير هذه الأقسام على الذاكرة ، أجرى العلماء سلسلة من الاختبارات. وضعوا الفئران في غرفة حيث حصلوا على شحنة ضعيفة من التيار الكهربائي إذا مشوا على طول جزء واحد من الأرض. في تلك الليلة نفسها ، قام فريق من الباحثين بحقن مادة كيميائية تتداخل مع الخلايا العصبية التي تقص المشابك في أدمغة بعض الفئران.

في اليوم التالي ، أعيدت الفئران إلى نفس الغرفة. أمضت مجموعتا الفئران معظم وقتهم بلا حراك ، حيث تذكروا أن الصدمة ستتبع الحركة. ولكن عندما وضعهم الباحثون في غرفة أخرى ، رأوا فرقًا كبيرًا. تلك الفئران التي لم يتعرض دماغها للدواء في الليل استنشقت الغرفة بفضول ، بينما تجمدت الفئران ذات المشابك غير المختونة مرة أخرى. يعتقد الدكتور Deiring أن الفئران من المجموعة الثانية لم تستطع تضييق ذكرياتهم على كاميرا معينة ، حيث أصيبوا بصدمة. بدون تقليم ليلي ، كانت ذكرياتهم غامضة.

أثبتت التجارب اللاحقة التي أجراها تونوني وزملاؤه أنه ليس كل عصبون ينفذ إجراء القطع - ما يقرب من خمس المشابك تبقى على حالها. هناك تكهنات بأن هذه المشابك تشفر الذكريات "الراسخة" التي لا يجب تغييرها.

لا يعتبر بعض العلماء هذه النتائج كدليل على فرضية التوازن المشبكي. من الصعب القول ما إذا كانت هذه التغييرات في الدماغ ناتجة عن النوم أو الساعة البيولوجية. بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن القول بشكل لا لبس فيه أن النوم موجود فقط لأن الدماغ يمكن أن يقوض المشابك أثناء هذه العملية.

على الرغم من كل الشكوك ، يمكن للبيانات الجديدة أن تغير وجهة النظر حول كيفية ، على سبيل المثال ، الحبوب المنومة في الدماغ البشري. بينما تساعد الأشخاص على النوم ، يمكنهم التدخل في عملية تقليم الخلايا العصبية اللازمة لتكوين الذكريات. في المستقبل ، يمكن توجيه جزيئات الدواء بدقة بحيث يتم قطع المشابك بشكل صحيح.

Source: https://habr.com/ru/post/ar401375/