Već dugi niz godina znanstvenici istražuju kompleksne procese koji se odvijaju u ljudskom mozgu tijekom dubokog sna, a jedno od ključnih otkrića posljednjih desetljeća odnosi se na tzv. spore moždane valove. Ovi električni valovi, poznati i kao spore oscilacije, igraju presudnu ulogu u konsolidaciji dugoročnih sjećanja. No, kako točno djeluju na neokorteks, dio mozga zadužen za pohranu informacija, donedavno nije bilo jasno. Tim istraživača s Charité – Universitätsmedizin Berlin otkrio je mehanizme koji objašnjavaju zašto su ti valovi ključni za stvaranje trajnih sjećanja.

Spavanje kao ključ za pohranu sjećanja

Tijekom sna, ljudski mozak prolazi kroz različite faze, a duboki san, poznat kao faza sporih valova, ističe se kao iznimno važan za memorijske procese. Prema mišljenju neuroznanstvenika, mozak tijekom te faze reproducira događaje i informacije iz proteklog dana. Te informacije premješta iz hipokampusa, gdje se privremeno pohranjuju kratkoročna sjećanja, u neokorteks, regiju mozga odgovornu za dugoročno pamćenje. Spore oscilacije, ritmičke promjene električnog napona u moždanoj kori, ključne su za ovaj proces. Njihova sinkronizacija omogućuje da se informacije prenesu i trajno pohrane.

Sinkronizacija moždanih valova

Spore moždane oscilacije mogu se mjeriti pomoću elektroencefalograma (EEG), a njihova se frekvencija kreće oko jednog ciklusa u sekundi. Upravo te niskofrekventne oscilacije omogućuju simultanu aktivaciju velikog broja neurona u neokorteksu. Prema riječima prof. dr. Jörga Geigera, voditelja istraživanja, ove oscilacije ne samo da potiču memorijske procese, već i povećavaju prijemčivost sinapsi – spojeva između živčanih stanica.

Revolucionarno istraživanje na ljudskom tkivu

Istraživački tim proveo je analizu na uzorcima moždanog tkiva prikupljenog od pacijenata podvrgnutih neurokirurškim zahvatima zbog epilepsije ili tumora mozga. Uzorci su čuvani u posebnim uvjetima kako bi se očuvala njihova funkcionalnost. Simulirajući spore oscilacije karakteristične za duboki san, istraživači su pratili reakcije neurona koristeći napredne metode poput multipatch tehnike. Ova metoda omogućila je precizno mjerenje aktivnosti više sinapsi istovremeno, pružajući detaljan uvid u međusobnu komunikaciju živčanih stanica.

Sinaptička plastičnost i vrijeme

Jedan od ključnih zaključaka studije jest otkriće da sinapse između neurona postižu najveću efikasnost u određenom trenutku unutar ciklusa sporih oscilacija. Kada se električni napon naglo povisi, neokorteks ulazi u stanje povećane spremnosti za primanje i pohranu informacija. Ovaj kratak vremenski prozor, prema riječima dr. Franza Xavera Mittermaiera, omogućuje učinkovit prijenos sjećanja iz hipokampusa u dugoročno spremište.

Praktična primjena otkrića

Nova saznanja otvaraju vrata razvoju tehnologija koje bi mogle poboljšati memorijske funkcije kod ljudi. Na primjer, transkranijalna elektrostimulacija i akustična stimulacija već se koriste za poticanje sporih valova tijekom sna, no njihova primjena trenutno se temelji na metodi pokušaja i pogrešaka. Uz precizno razumijevanje vremenskih mehanizama, moguće je razviti ciljane metode stimulacije koje bi mogle pomoći osobama s blagim kognitivnim oštećenjima ili starijim osobama u očuvanju pamćenja.

Znanost iza sporih valova

Spori valovi dio su spektra moždanih aktivnosti poznatih kao delta valovi, a osim u snu, mogu se pojaviti i kod određenih neuroloških poremećaja. Njihova uloga u procesima poput sinaptičke plastičnosti i konsolidacije sjećanja predmet je intenzivnih istraživanja, s potencijalom za kliničku primjenu. Zahvaljujući ovakvim istraživanjima, sve smo bliže razumijevanju složenih procesa koji oblikuju našu sposobnost pamćenja i učenja.