Brein ruimt geheugenopslag op tijdens slaap

FECYT - SPANISH FOUNDATION FOR SCIENCE AND TECHNOLOGY

Tijdens de slaap heeft het geheugen opruimdienst. Een studie geleid door een Spaanse onderzoeker van de University of Cambridge wijst uit dat tijdens onze slaap de neurale verbindingen die belangrijke informatie verzamelen worden versterkt, terwijl de verbindingen voor irrelevante gegevens worden verzwakt en uiteindelijk verdwijnen.

De hele dag door onthouden mensen een hoop informatie. De hersenen creëren de neurale verbindingen uit deze data, of passen de gegevens aan, wat zorgt voor toename en uitbreiding van herinneringen. Maar het grootste deel van de informatie die we krijgen is niet relevant en het heeft geen zin die te onthouden, anders zouden de hersenen worden overbelast.

Tot nu toe bestonden er twee veronderstellingen over hoe het slapende brein de neurale verbindingen die overdag zijn gemaakt bewerkt: de ene gaat ervan uit dat ze allemaal worden versterkt tijdens de slaap en de andere beweert dat het aantal afneemt.

Een groep wetenschappers van de Ole Paulsen Laboratory aan de University of Cambridge, Engeland, heeft de mechanismes achter het onderhoud van het geheugen tijdens de derde (diepe) slaapfase geanalyseerd; dit is de fase met trage hersengolven en zonder snelle oogbeweging (REM) en in deze fase is er meer ontspanning en een dieper niveau van rust.

“Afhankelijk van de ervaringen van een persoon en van de relevantie ervan, verandert de omvang van de bijbehorende neuronale verbindingen. De omvang van de verbindingen die belangrijke informatie opslaan is groter, maar van minder belangrijke, irrelevante gebeurtenissen is de omvang klein,” zo verklaart de hoofdauteur van de studie en onderzoeker aan de MRC Laboratory of Molecualr Biology (LMB) te Cambridge, Ana Gonzalez Rueda.

Volgens deze deskundige zou het brein verzadigd raken en het zenuwstelsel zou extreem worden overprikkeld, als al deze links even sterk zouden worden bekrachtigd tijdens de slaap.

In het onderzoek, verschenen in het tijdschrift Neuron, werden neuronale connecties gestimuleerd bij muizen die een type verdoving hadden gekregen die een toestand in de hersenen teweegbrengt die lijkt op de trage-golf-slaapfase bij mensen.

In de woorden van Gonzalez Rueda, werd de stimulering “blind” uitgevoerd, want de informatie die in elk van de links was opgeslagen, was niet bekend. “We hebben een systeem ontwikkeld dat de evolutie van een specifieke neuronale synaps volgt zodat we kunnen bestuderen wat voor soort activiteit ervoor zorgt dat verbindingen worden behouden, groeien of afnemen.”

Waarvan is het behoud van neurale connecties afhankelijk?

De resultaten toonden aan dat tijdens de trage-golf-slaap de grootste verbindingen blijven bestaan terwijl de kleinere verloren gaan. Dit mechanisme verbetert de ratio tussen signaal en ruis; belangrijke informatie blijft behouden en overbodige wordt weggegooid, wat er van dag tot dag voor zorgt dat verschillende soorten informatie worden opgeslagen zonder de voorgaande informatie te verliezen. Met andere woorden, de links met informatie die al beschouwd werden als relevant worden behouden in die vorm, zonder dat ze nog hoeven te worden bekrachtigd. Volgens Gonzalez Rueda brengt het brein “zaken op orde” tijdens de slaap, door de zwakste connecties op te ruimen en te zorgen voor sterkere, geconsolideerde herinneringen.

“Hoewel het brein een buitengewone opslagcapaciteit heeft, vergen het onderhoud van verbindingen en de neuronale activiteiten een hoop energie. Het is doeltreffender om alleen te behouden wat nodig is,” zegt zij. “Zelfs zonder alle informatie te behouden die we binnenkrijgen verbruikt het brein al 20% van de calorieën die we consumeren.”

Dit onderzoek is een eerste aanwijzing voor het elektrofysiologische mechanisme van slaap en het opent nieuwe vergezichten, dankzij de ontwikkeling van een nieuwe manier van “live” onderzoek naar synaptische plasticiteit.

Het volgende doel van de experts is het onderzoeken van de gevolgen van dit soort hersenactiviteit voor het behoud van bepaalde informatie en het analyseren van andere slaapfases. “Naast de analyse van de trage-golffase, zou het interessant kunnen zijn om te weten wat er gebeurt in de REM-fase, wanneer we dromen,” zo concludeert Gonzalez Rueda.

Vertaling: A Zwart