뇌는 유지할 수있는 것보다 훨씬 더 많은 기억을 수집합니다. 우리는 하루 종일 새로운 정보를 흡수하지만 밤새 그리고 그 이상을 유지합니다. 수면은 이러한 학습과 잊어 버리는 균형에 결정적인 것으로 보이며, 일부 기억을 강화하고 뇌의 전기 신호 전달 패턴을 통해 다른 사람들을 침식하지만 직장의 메커니즘은 불분명했습니다. 그러나 이번 달 초에보고 된 연구는 두 가지 종류의 뇌파의 반대 기능을 분리함으로써 미스터리를 쫓아 내고있다.
단순히 이러한 뇌파를 서로 구별함으로써 연구원들은 뇌가 기억을하는 방법에 대한 경쟁 이론을 화해하는 설명을 형성하기 시작했습니다. 캘리포니아 대학교, 샌프란시스코 대학교의 신경과 부교수 인 카루 네쉬 갱리 (Karunesh Ganguly)는 수면을 기억하고 잊어 버리는 데 수면이 얼마나 중요한지에 대한 우리의 이해에 차이가 있다고
.기억 통합에 대한 이론은 일반적으로 두 캠프 중 하나에 속하며 일부 증거는 각 캠프를 뒷받침합니다. 한 가지 속성은 수면 중에 재현되는 뇌 활동의 패턴에 대한 장기 학습을 속성합니다. 신경 발사의 이러한 앙상블은 원래 학습과 관련된 신호를 모방하며, 그 반복은 뉴런 사이의 시냅스 연결을 강화하여 기억을 내립니다. 재 활성화없이, 다른 연결은 이론적으로 강화되지 않으며, 그 기억은 시들어 야합니다.
대안으로, 많은 연구자들은“시냅스 다운 스케일링”이라는 아이디어에 재고를 두었고, 여기서 뇌는 덜 유용한 기억을 더욱 적극적으로 해결합니다. 학습은 뇌 연결을 강화하는 신경 활동을 포함하기 때문에 에너지 배수가됩니다. 수면 중에는 더 적은 에너지가 연결에 들어가서 장기적으로 중요하지 않은 사람들이 약화 될 수 있습니다. 불필요한 기억 에서이 배경 소음을 제거하면 뇌의 신호가 명확 해지고 더 효율적으로 유지됩니다.
새로운 연구는 수면과 관련된 다른 뇌파 패턴의 기억 유지의 역할을 살펴보면이 이론들 사이의 분열을 연결합니다.
추억의 강화와 상실에 대한 수십 년의 연구는 느린 진동과 "수면 스핀들"의 두 가지 뇌파 패턴에 주목했습니다. 높은 피크와 저주파로 특징 지어지는 느린 진동은 뇌 전체에서 스윕됩니다. 수면 스핀들과 결합 될 때 메모리 통합에 중요 해지고, 비 REM 수면에서 몇 초마다 발생하는 고주파 활동의 파열 (일반적으로 빠른 안구 운동이 부족한 꿈없는 상태). 대조적으로, 델타 파는 느린 진동보다 약간 작으며 뇌 내에 국소 적으로 나타나는 경향이 있습니다. 느린 진동과 델타 파는 수면 중에 일반적으로 함께 나타나고 서로 구별하기가 어려울 수 있기 때문에 종종 느린 파도로 그룹화됩니다.
그러나 느린 진동과 델타 파의 차이점을 인식하는 것은 새로 출판 된 연구에서 이루어진 발견의 열쇠였습니다.
UCSF의 신경학 박사후 학자 인 Jaekyung Kim은 Cedars-Sinai Medical Center의 생의학 과학 및 신경학 조교수 인 Tanuj Gulati와 함께 일했습니다. 보상으로 그들은 새로운 기술로 쥐를 훈련 시켰으며, 여기에는 운동 피질에서 특정 신경 활동이 포함되었습니다. 밤에는 쥐가 잠을자는 동안 동물의 뇌에서 선택된 파도 패턴을 억제했습니다. 그 다음날, 그들은 새로운 기술에 대한 쥐의 기억이 다른 뇌파의 기능에 대한 단서로 개선되거나 악화되었는지 여부를 테스트했습니다.
Kim은 정확한 기준을 사용하여 쥐의 뇌를 기록 할 때 델타 파에서 느린 진동을 분리하여 20 년 전에 고양이에 대한 연구에서 처음 관찰 된 차이점을 이끌어 냈습니다. 그와 그의 동료들이 느린 진동을 제압했을 때, 쥐의 학습은 예상대로 추억을 통합하기위한 느린 진동의 중요성을 고려할 때 예상대로 악화되었습니다.
그러나 연구원들의 놀랍게도 델타 파도를 방해했을 때 반대의 효과를 보았습니다. 쥐의 기억이 개선되었습니다.
로스 앤젤레스 캘리포니아 대학교 (University of California)의 통합 생물학 및 생리학 교수 인 Gina Poe는“저렴한 진동이 델타 진동을 침묵시키는 것과는 다른 효과를 가질 것이라는 것을 전혀 몰랐습니다. 그녀는이 파도의 차이가 그러한 의미를 가질 것으로 예상하지 않았지만, 연구 결과는 다른 많은 결과와 일치한다고 말했다. "이것은 누락 된 퍼즐 조각과 비슷하다"고 덧붙였다.
이러한 경쟁 기능은 메모리 통합의 중심 이론에 대한 메커니즘을 제안합니다. Ganguly의 팀은 이전에 신경 활동의 앙상블 재 활성화와 기억 강화에 천천히 진동으로 중첩 된 스핀들을 연결했습니다. 동시에 델타 파도는 아마도 어떤 형태의 시냅스 다운 스케일링에서 뇌 연결을 약화시킴으로써 기억을 저하시키는 것처럼 보인다.
.Ganguly는 델타 파도는 이러한 맥락에서 광범위하게 연구되지 않았다고 말했다. 그들의 영향을 고려하면이 두 종류의 파도와 학습과 잊어 버리는 것 사이의 균형이 나타났습니다. "이것은 푸시 풀 시스템"이라고 그는 말했다. "뇌에는 다른 정보를 기반으로 물건을 켜고 끄는 역동적 인 것이 있습니다."
.사실상 느린 진동과 델타 파도는 스핀들과 정렬하기 위해 경쟁합니다. 스핀들이 느린 진동과 동기화되는 속도는 쥐가 새로운 기술을 얼마나 잘 기억하는지와 관련이 있지만 느린 진동과 델타 파의 동기화 속도를 고려하면 훨씬 더 나은 예측 변수를 생성합니다. 학습에 영향을 미치는 느린 진동은 아닙니다. 델타 파도도 영향력있는 것 같습니다. Irvine University of California의 정신과 및 인간 행동 조교수 인 Bryce Mander는“두 사람은 기억할뿐만 아니라 적절한시기에 올바른 것들을 기억하는 데 정말 중요 할 수 있습니다.
그러나이 균형은 섬세하며 뇌 외상에서 수면 박탈에 이르기까지 모든 것이 화를 낼 수 있습니다. 뇌파의 변화는 종종 뇌 손상을 따르기 때문에 델타 파와 느린 진동의 비율은 남아있는 기억 부족에 기여할 수 있다고 Ganguly는 말했다. 그리고이 파도들 사이의 관계는 훨씬 더 일반적인 현상에서 중요한 역할을 할 수 있습니다.
Ganguly와 그의 팀은 연구에서 수면 스핀들이 다른 파도와 다르게 행동한다는 것을 관찰했습니다. 진동이 느려지면 스핀들은 파도의 한 단계와 결합하는 경향이 있지만 다른 단계의 델타 파도에 잠그는 경향이 있습니다. 스핀들은 노화 뇌에서 비슷한 변화를 보인다고 Mander는 말했다. 델타 파가 노화 뇌에서 더 널리 퍼지면이 변화를 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다.
델타 파도는 또한 치매와 직접적으로 묶여 있습니다. 알츠하이머 병의 특징 인 아밀로이드 플라크의 축적을 보여주는 뇌에서 델타 파도가 확산됩니다. Advanced Alzheimer 's에서는 수면뿐만 아니라 깨어 난다. Mander는“델타 파도가 사방에 나타나는 것을 보게됩니다. 그들의 존재는 기억 장애가 뇌에서 어떻게 형성 될 수 있는지에 대한 힌트입니다.
이러한 경쟁하는 뇌파에 대한 연구를 노화와 같은 새로운 영역으로 확장하면이 메커니즘이 다른 종류의 학습에 적용되는지 여부에 달려 있습니다. 예를 들어, 운동 기술 학습은 다른 유형의 학습과 관련이없는 뇌 영역에 의존 하므로이 경쟁 뇌파 메커니즘이 모든 형태의 기억에 존재하는지 아직 명확하지 않다고 Poe는 말했다.
델타 웨이브가 느린 진동과 구별되는 기능을 가질 수 있다는 실현은 또한 수면 및 기억 연구에서 몇 가지 문제에 대한 유망한 접근법을 시사합니다. 예를 들어, 수면을 개선하는 일부 약물은 여전히 학습과 기억을 향상시키지 못합니다. 영향을받는 느린 파도의 균형에 대한 미래의 연구는 그 이유를 밝힐 수 있습니다. 수면 중에 느린 파도를 추적하는 데이터는 느린 진동과 델타 파의 별도의 효과에 대한 새로운 통찰력을 더 보여줄 수 있습니다. 또한 더 느린 진동을 촉진하기보다는 델타 파도를 방해하여 기억을 향상시키는 것이 가능할 수도 있습니다. 특별한 기억을 가진 사람들의 뇌 활동에 대한 연구는 학습에 도움이되는 중재에 대한 개념을 산출 할 수 있습니다. Mander는“이 논문은 완전히 새로운 연구 분야를 열어줍니다.
Kim의 작업 이후에도 여전히 매달려있는 한 가지 질문은 우리와 다른 동물들이 우리만큼 잠을 자야하는 이유입니다. 증거는 느린 파도와 수면 스핀들의 커플 링이 몇 시간 만에 몇 초 밖에 걸리지 않는다는 것을 시사합니다. 기억의 내구성에 장기적인 변화를 만들기 위해서는이 커플 링의 몇 가지 사례 만 필요합니다. Poe는“이로 인해 회로가 스스로 재구성되도록 충분합니다.
