Tidigare visste forskare att frata musen av sömn efter att mössen utfört en uppgift resulterade i att musen glömde aspekter av den uppgiften. Men forskare var inte säkra på vilken funktion av hippocampus-två havsformade strukturer som ligger i hjärnans temporal lob där många långsiktiga minnen görs - kunde inte göra sitt jobb.
Nu har forskare funnit att störningar av sömnassocierade svängningar - eller rytmisk avfyrning av nervceller - i en underavsnitt av hippocampus är sannolikt den skyldige. Deras resultat visas i Nature Communications.
För att testa rollen av svängningar i minnesbildningen registrerade forskarna den baseline hippocampala aktiviteten hos en grupp möss. De placerade möss i en ny miljö, låt dem utforska, gav dem en mild fotchock och sedan placera dem tillbaka i sina hemburar för att vila och sova normalt.
"Om du återvänder musen till samma struktur en dag eller ens ett par månader senare, kommer de att ha detta mycket stereotypa rädslesvar, vilket är att de fryser", säger senior författare Sara Aton, en biträdande professor vid University of Michigans molekylära , cell- och utvecklingsbiologi-avdelningen. "Men om du sover-berövar ett djur för några timmar efter det att kontextchockparingen, kommer musen inte komma ihåg det nästa dag."
Forskarna fann att i normalt sovande möss var sömnassocierade svängningar i en del av hippocampus som kallades CA1 mer robusta efter inlärning. De tog sedan en ny grupp möss, registrerade sin hippocampala aktivitet i grundlinjen och fick dem att fullborda samma uppgift. Forskarna gav också dessa möss ett läkemedel för att hämma en liten population av hämmande neuroner i CA1 som uttrycker parvalbumin.
Forskarna ändrade inte djurets sömnbeteende - de sov normalt. Men att avbryta aktiviteten hos parvalbumin-uttryckande neuroner störde rytmisk avfyrning av omgivande CA1-neuroner medan dessa djur sov. Undertryckande av de parvalbumin-uttryckande cellerna verkade fullständigt utplåna den normala inlärningsassocierade ökningen av oscillationer i den delen av musens hippocampus.
"Det finns en gammal stämning som heter Hebbs lag, som är" Brand tillsammans, tråd ihop ", säger Aton. "Om du kan få två neuroner att elda med stor regelbundenhet i närheten av varandra, är det mycket troligt att du kommer att påverka styrkan i sambandet mellan dem."
När neuronerna hölls att skjuta ihop regelbundet och rytmiskt, glömde mössen att det fanns någon rädslös förening med deras uppgift.
"Den dominerande oscillerande aktiviteten, som är så kritisk för lärande, styrs av ett mycket litet antal av den totala cellpopulationen i hippocampus", säger Nicolette Ognjanovski, en doktorand och medförfattare av studien. "Detta förändrar berättelsen om vad vi förstår om hur nätverk fungerar. Oscillationerna som kontrollerar parvalbuminceller är kopplade till globala nätverksändringar eller stabilitet. Minnes inte lagras i enskilda celler, men distribueras via nätverket. "
Forskarna jämförde också stabiliteten hos neuronernas förbindelser mellan kontrollgruppen och gruppen vars sömnoscillationer stördes. De fann att inte bara anslutningarna var starkare i kontrollgruppen efter deras inlärningsförsök, utan också att de neuronala anslutningarna var starkare. Dessa förändringar blockerades när sömnstörbundna hippocampala oscillationer stördes experimentellt.
"Det verkar som om denna population av neuroner som genererar rytmer i hjärnan under sömnen ger en viss informativ innehåll för att förstärka minnen, säger Aton. "Rytmen själv verkar vara den mest kritiska delen, och möjligen varför du behöver sova för att bilda dessa minnen."
Därefter planerar forskarna att testa om huruvida återställande av hippocampala svängningar (efterliknande effekterna av sömn i CA1) är tillräcklig för att främja normal minnesbildning när musen är sömnberövade.
Källa: University of Michigan
relaterade böcker
at InnerSelf Market och Amazon
