San i konsolidacija memorije

Svima nam se desilo da se probudimo nakon celog dana napornog učenja i shvatimo da bolje znamo materijal koji smo učili nego veče pre. Tokom spavanja, mozak je aktivan u sintezi i integraciji novog primljenog sadržaja i formiranju memorije. Svaka faza sna je na neki način važna u ovim procesima, tako da se hronično preskakanje neke od njih može odraziti na kognitivne sposobnosti osobe.

 

FAZE SNA

Prema istraživanjima, spavanje se sastoji od četiri faze, od kojih tri pripadaju ne-REM fazi (eng. Non-Rapid Eye Movement), a jedna REM fazi (eng. Rapid Eye Movement). Kada osoba zaspi, najpre prolazi kroz NREM fazu, koja traje oko 95 minuta. Nakon toga, narednih 10 minuta, nastupa REM faza, u kojoj je moždana aktivnost slična budnom stanju. Ovaj šablon se (u proseku) ponavlja 5 puta u toku noći, a REM faza se produžava. Danas se zna da i NREM i REM faza sna imaju važne uloge u procesu formiranja memorije.

 

Prva faza	Druga faza	Treća faza (Slow Wave Sleep, SWS)
spori pokreti očnih jabučica	temperatura i srčani ritam opadaju	dubok san, delta talasi

Tabela 1. Faze NREM 

 

Na koji način san doprinosi memoriji? Smatra se da mozak tokom noći prima redukovani nivo novih informacija, tako da proces konsolidacije postojećih, unetih informacija, može neometano da se odvija. U budnom stanju, nove informacije stalno potiskuju one stare, pa je proces formiranja memorije dosta otežan.

 

NREM

Snimanje aktivnosti mozga pozitronskom emisionom tomografijom (PET), pružilo je uvid u proces formiranja memorije na fiziološkom nivou. Tokom sna nakon učenja, zapažena je velika električna aktivnost neurona kao posledica njihove komunikacije. Ovi električni signali predstavljaju zajedno moždane talase. Za formiranje dugoročne memorije, značajni su SW talasi. Druga faza NREM-a je vreme kada elektroencefalogram pokazuje tzv. Sleep Spindles. Tada dolazi do komunikacije između hipokampusa i neokorteksa (objašnjene u tekstu Mehanizmi formiranja memorije, Sara Rodić). Ova faza je jako važna za konsolidaciju naučenog materijala.

 

Posmatranjem električne aktivnosti mozga pacijenata obolelih od epilepsije, koji su već imali elektrode u mozgu iz drugih razloga, uočeno je nešto što su naučnici nazvali Sharp Wave Ripples (SW-R). Ovakva aktivnost u mozgu, uočena je u hipokamusu u trenutku aktiviranja velikog broja neurona u isto vreme, kada su pacijentima prikazane slike ljudi i mesta koje je trebalo da zapamte. Tada je već bila jasna uloga hipokampusa u formiranju memorije. Nakon toga, pacijenti su pitani da se sete slika koje su videli. Dve sekunde pre njihovog odgovora, naučnici su zabeležili povećanje iste aktivnosti u hipokampusu, gore označene kao Sharp Wave Ripples, čime je dokazana uloga hipokamusa u sećanju. SW-R su uočeni i u snu, a omogućeni su posredstvom nekoliko neurotransmitera i neuromodulatora, koji doprinose distribuciji stečenih informacija do korteksa mozga.

Slika 1. Elektrode u mozgu pacijenta (žute tačkice) i Sharp Wave Ripples u hipotalamusu u trenutku prisećanja

Izvor slike: https://www.snexplores.org/article/brain-ripples-appear-just-you-remember-something#:~:text=New%20data%20show%20neurons%20in,a%20%E2%80%9Cripple%E2%80%9D%20of%20activity. 

REM

Ponto-genikulo-okcipitalni (PGO) i Teta talasi su uočeni tokom REM faze sna. PGO talasi su posledica električnih potencijala koji nastaju u ponsu (moždanom stablu) i šire se do okcipitalnih režnjeva. Ovi talasi imaju ulogu u interakciji različitih delova mozga u procesu konsolidacije memorije. Zajedno sa njima, interaguju i Teta talasi koji nastaju u hipokampusu tokom REM faze, a takođe imaju ulogu u procesu konsolidacije i integracije memorije.

 

Koje je idealno vreme spavanja?

Kao što je već pomenuto, pravilno odvijanje i NREM i REM faze sna je krucijalno kako za formiranje memorije, tako i za lučenje određenih hormona u svakoj od ovih faza. Na primer, lučenje hormona rasta dostiže vrhunac rano u toku noći i karakteristično je za SW fazu spavanja, što se uočava prisustvom delta talasa na elektroencefalogramu. Ukoliko se ova faza propusti, recimo kasnim odlaskom na spavanje, dejstvo ovog hormona se ne može nadoknaditi u toku noći, jer je cirkadijalni ritam i biološki sat ćelija tačno određen.

 

Dugo su postojale nesaglasnosti naučnika o tome koliko san treba da traje, kako bi telo bilo zdravo i odmorno. Trenutna preporuka je 7 do 9 sati za prosečnu odraslu osobu u zavisnosti od njenog stila života, starosti i drugih faktora. Međutim, glavni faktor nije broj sati sna, već broj ciklusa koji se kompletiraju u snu. Svaki ciklus spavanja traje oko 90 minuta i uključuje obe, NREM i REM faze. Dok je jednoj osobi dovoljno četiri ciklusa za odmor, drugoj je dovoljno šest. Dakle, tačan broj sati, odnosno ciklusa je individualna potreba čoveka, ali je važno da taj broj bude manje-više ustaljen. Takođe, uočeno je da se osobe osećaju odmornije ukoliko se probude po završetku nekog ciklusa, nego kada buđenje prekine trenutni ciklus.

Slika 2. Ciklusi i faze sna

Izvor slike: https://www.newscientist.com/article/mg23731700-200-why-dreaming-is-vital-unlocking-the-power-of-rem-sleep/ 

Dakle, uloga sna je široko poznata, a posledice hronične neispavanosti mnogi zaboravljaju. Moždana aktivnost tokom sna je izuzetno važna za procese asimilacije memorije i kompletiranja procesa učenja. 

 

Literatura:

• https://www.snexplores.org/article/brain-ripples-appear-just-you-remember-something#:~:text=New%20data%20show%20neurons%20in,a%20%E2%80%9Cripple%E2%80%9D%20of%20activity. 
• https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4526749/#:~:text=Conscious%20memory%20for%20a%20new,becomes%20independent%20of%20the%20hippocampus   
• https://eachnight.com/sleep/sleep-and-memory/