Hoe het brein leert tijdens de slaap

Slaap helpt om herinneringen te consolideren

RUHR-UNIVERSITY BOCHUM

Onderzoekers van de Ruhr-Universitat Bochum en de University of Bonn hebben onderzocht welke patronen van hersenactiviteit zich voordoen, wanneer mensen dingen onthouden of vergeten. Ze waren geïnteresseerd in hoe het brein tijdens de slaap de dingen die het daarvoor geleerd heeft opnieuw afspeelt en opslaat. Het team registreerde de hersenactiviteit van epilepsiepatiënten die elektroden geïmplanteerd hadden gekregen in hun hersenen ten behoeve van planning van operatie. Eén resultaat: tijdens het slapen reactiveren de hersenen zelfs geheugensporen die later niet meer herinnerd worden.

Dr. Hui Zhang en professor Nikolai Axmacher van het Department of Neuropsychology in Bochum beschrijven de resultaten samen met Assiociate Professor Dr. Juergen Fell van het Department of Epileptology in Bonn in het blad Nature Communications, gepubliceerd op 5 oktober 2018.

Leertaak voor middagdutje
Voor het experiment, kregen de deelnemers aan het onderzoek een serie van afbeeldingen om te onthouden. Daarna deden ze een middagdutje. Tijdens het kijken naar de afbeelding, laat de activiteit in de hersenen een patroon zien dat enigszins verschilt van beeld tot beeld.

De onderzoekers waren in staat om deze verschillen in hoogfrequente activiteitschommelingen, die men gamma-bandactiviteit noemt, te meten. Ze analyseerden de hersenactiviteit niet alleen tijdens de leertaak, maar ook tijdens de slaap. Daarna testten ze welke afbeeldingen de deelnemers zich konden herinneren na het slapen en welke niet.

Brein reactiveert geheugensporen.
De gamma-bandactiviteit die kenmerkend was voor bepaalde motieven deed zich niet alleen tijdens het kijken naar de afbeeldingen voor, maar ook tijdens de slaap. De hersenen reactiveerden de activiteitspatronen—zowel voor afbeeldingen die de deelnemers zich later herinnerden als voor degenen die ze later vergaten. “De vergeten afbeeldingen verdwijnen niet simpelweg uit de hersenen”, concludeerde Hui Zang.

Twee typen hersenactiviteit doorslaggevend
De beslissende factor voor of een afbeelding werd vergeten of behouden, was niet de reactivering van de beeld-specifieke gamma-bandactiviteit, maar de activiteit in een gebied van de hersenen dat belangrijk is voor het geheugen: de hippocampus. Deze regio toont extreem snelle fluctuaties in activiteit, rimpelingen genaamd. Een afbeelding werd enkel later herinnerd wanneer de reactivering op hetzelfde moment plaats vond als de rimpelingen in de hippocampus. Dit fenomeen kwam enkel voor tijdens bepaalde fasen van de slaap, maar niet wanneer de deelnemers wakker waren.

Specifiek, of een afbeelding wordt onthouden of niet, hing af van een andere factor, namelijk hoe gedetailleerd de afbeelding verwerkt werd in de hersenen. De onderzoekers differentieerden de gamma-bandactiviteit door te meten wanneer de afbeeldingen gezien werden in een oppervlakkig en in een diep verwerkingsproces. Het oppervlakkige verwerkingsproces vond plaats tijdens de eerste halve seconde na het presenteren van de afbeelding, het diepere verwerkingsproces daarna. Enkel wanneer de gamma-bandactiviteit van de diepe verwerkingsproces fase opnieuw werd geactiveerd tijdens de rimpelingen herinnerden de deelnemers zich later de afbeelding. Wanneer de activiteit van de eerdere verwerkingsfase werd gereactiveerd, was de afbeelding vergeten.

Vertaling: Arnoud