Ricerche

Il sonno, o una sua mancanza, ha un effetto drastico sui neuroni nell'ippocampo.

Immagina di essere uno studente, e ti stai preparando per un esame importante: tiri sveglio la notte o ti riposi un po'? Come sa ogni persona con le occhiaie e la mente vuota a un esame, la mancanza di sonno può rendere straordinariamente difficile conservare le informazioni.

Due nuovi studi eseguiti all'Università del Michigan hanno scoperto perché e cosa accade all'interno del cervello durante il sonno, e con la sua privazione, che aiuta o danneggia la formazione dei ricordi.

Neuroni specifici possono essere sintonizzati su stimoli specifici. Ad esempio, i ratti in un labirinto avranno neuroni che si accendono una volta che l'animale raggiunge punti specifici nel labirinto. Questi neuroni, chiamati neuroni di posizione, sono attivi anche nelle persone e le aiutano a navigare nel loro ambiente. Ma cosa succede durante il sonno?

"Se quel neurone risponde mentre dormi, cosa puoi dedurre da questo?", ha detto Kamran Diba PhD, professore associato di anestesiologia alla U-M.

Uno studio, riassunto su Nature e guidato da Diba e dall'ex studente laureato Kourosh Maboudi PhD, ha esaminato i neuroni nell'ippocampo, una struttura a forma di cavalluccio marino in profondità nel cervello, coinvolto nella formazione della memoria, e ha scoperto un modo per visualizzare la sintonizzazione dei modelli neuronali associati a una posizione mentre un animale dormiva.

Un tipo di attività elettrica chiamata 'increspature a onde-acute' (sharp-wave ripples) è emanata dall'ippocampo ogni 2 secondi, per un periodo di molte ore, durante gli stati di riposo e nel sonno. I ricercatori si sono incuriositi da quanto erano sincrone le increspature e dalla distanza che raggiungevano, apparentemente per diffondere informazioni da una parte all'altra del cervello. Si ritiene che questi spari consentano ai neuroni di formare e aggiornare i ricordi, incluso il luogo.

Per lo studio, il team ha misurato l'attività cerebrale di ratto durante il sonno, dopo che aveva completato un nuovo labirinto. Usando un tipo di inferenza statistica chiamata apprendimento bayesiano, sono riusciti per la prima volta a tracciare quali neuroni rispondono a posti specifici nel labirinto.

"Diciamo che un neurone preferisce un certo angolo del labirinto. Potremmo vedere che i neuroni si attivano con altri che mostrano una preferenza simile durante il sonno. Ma a volte, insieme a quella cellula, potrebbero attivarsi neuroni associati ad altre aree. Abbiamo quindi visto che quando rimettiamo il topo sul labirinto, le preferenze di posizione dei neuroni sono cambiate, a seconda delle cellule con cui hanno sparato durante il sonno", ha detto Diba.

Il metodo consente di visualizzare la plasticità o la deriva rappresentativa dei neuroni in tempo reale. Dà inoltre un maggiore supporto alla vecchia teoria secondo cui la riattivazione dei neuroni durante il sonno dimostra quanto è importante il sonno per i ricordi. Data quell'importanza, il team di Diba voleva guardare ciò che accade nel cervello nel contesto della privazione del sonno.

Nel secondo studio, anch'esso pubblicato su Nature, il team, guidato da Diba e dall'ex studente laureato Bapun Giri PhD, ha confrontato quanti neuroni si riattivavano (dove sparano di nuovo a riposo i neuroni di posto che avevano sparato durante l'esplorazione del labirinto) e la sequenza della loro riattivazione (quantificata come riproduzione), durante il sonno rispetto alla perdita del sonno.

Hanno scoperto che i modelli di sparo dei neuroni coinvolti nella riattivazione e nella riproduzione dell'esperienza del labirinto erano più elevati nel sonno rispetto alla privazione del sonno. La privazione del sonno corrispondeva a un tasso simile o più elevato di increspature a onde-acute, ma con onde di ampiezza più bassa e increspature di potenza più bassa.

"In quasi la metà dei casi, tuttavia, la riattivazione dell'esperienza del labirinto durante le increspature a onde-acute è stata completamente soppressa durante la privazione del sonno", ha detto Diba.

Quando i topi privati ​​del sonno hanno recuperato il sonno, ha aggiunto, mentre la riattivazione è leggermente rimbalzata, non ha mai eguagliato quella dei topi che dormivano normalmente. Inoltre, la riproduzione era compromessa allo stesso modo ma non è stata recuperata quando è stato riacquistato il sonno perso. Poiché la riattivazione e la riproduzione sono importanti per la memoria, i risultati dimostrano gli effetti dannosi della privazione del sonno sulla memoria.

La squadra di Diba spera di continuare a esaminare la natura dell'elaborazione della memoria durante il sonno e perché deve essere riattivata, ​​e gli effetti della pressione del sonno sulla memoria.