Neuromokslininkai teigia, kad kai kurie sapnai iš tiesų gali nuspėti ateitį

Mičigano universiteto anesteziologas Kamranas Diba (Kamran Diba) su kolegomis nustatė, kad miego metu kai kurie neuronai ne tik atkuria netolimą praeitį, bet ir numato būsimą patirtį.

Siekdami dinamiškai sekti neuronų erdvinį derinimą atsijungimo būsenų metu, Maboudi ir kt. taikė naują Bajeso mokymosi metodą, pagrįstą vidutine dekoduota padėtimi, gauta iš laisvai judančių žiurkių ansamblio įrašų.

"Tam tikri neuronai užsidega reaguodami į specifinius dirgiklius, - sakė daktaras Diba.

"Neuronai regos žievėje užsidega, kai jiems pateikiamas atitinkamas regimasis stimulas. Mūsų tiriamiems neuronams būdinga vietos preferencija."

Savo tyrime daktaras Diba ir bendraautoriai siekė ištirti procesą, kurio metu šie specializuoti neuronai sukuria pasaulio vaizdinį po naujos patirties.

Konkrečiai jie stebėjo aštrių bangų pulsacijas - neuronų suaktyvėjimo modelį, kuris, kaip žinoma, vaidina svarbų vaidmenį įtvirtinant naujus prisiminimus, o neseniai taip pat buvo įrodyta, kad jis žymi, kurios naujos patirties dalys turi būti išsaugotos kaip prisiminimai.

"Šiame darbe pirmą kartą stebėjome, kaip šie atskiri neuronai stabilizuoja erdvines reprezentacijas ramybės laikotarpiais, - sakė Rice'o universiteto neurobiologas daktaras Kalebas Kemere (Caleb Kemere).

"Įsivaizdavome, kad kai kurie neuronai gali keisti savo reprezentacijas - tai atspindi patirtį, kurią visi esame patyrę pabudę su nauju problemos supratimu."

"Tačiau norint tai įrodyti, reikėjo stebėti, kaip atskiri neuronai pasiekia erdvinį derinimą, t. y. procesą, kurio metu smegenys išmoksta orientuotis naujame maršrute ar aplinkoje."

Tyrėjai mokė žiurkes bėgioti pirmyn ir atgal pakeltu takeliu, kurio abiejuose galuose buvo skystas atlygis, ir stebėjo, kaip šio proceso metu atskiri neuronai gyvūnų hipokampe "šuoliuoja".

Apskaičiavę vidutinį spike'ų dažnį per daugybę ratų pirmyn ir atgal, mokslininkai galėjo įvertinti neuronų vietos lauką - arba aplinkos sritį, kuri tam tikram neuronui "rūpėjo" labiausiai.

"Svarbiausia yra tai, kad vietos laukai apskaičiuojami pagal gyvūno elgesį, - sakė daktaras Kemere.

"Jau seniai mąstau apie tai, kaip galėtume įvertinti neuronų preferencijas už labirinto ribų, pavyzdžiui, miego metu", - pridūrė daktaras Diba.

"Šį iššūkį išsprendėme susiedami kiekvieno atskiro neurono aktyvumą su visų kitų neuronų aktyvumu."

Mokslininkai taip pat sukūrė statistinio mašininio mokymosi metodą, kuris, naudodamasis kitais tirtais neuronais, sudarė žemėlapį, pagal kurį buvo galima nustatyti, kurioje vietoje gyvūnas svajoja būti.

Paskui jie naudojo šias sapnuotas padėtis, kad įvertintų kiekvieno duomenų rinkinio neurono erdvinio derinimo procesą.

"Galimybė sekti neuronų preferencijas net be stimulo mums buvo svarbus proveržis, - sakė dr.

Šis metodas patvirtino, kad erdvinės reprezentacijos, susiformuojančios naujos aplinkos patyrimo metu, daugumai neuronų yra stabilios per kelias valandas miego po patyrimo.

Tačiau, kaip autoriai ir tikėjosi, buvo ir daugiau.

"Labiausiai šiame tyrime man patiko ir dėl ko jis mane taip sujaudino, tai atradimas, kad nebūtinai vienintelis dalykas, kurį šie neuronai daro miego metu, yra patirties atminties stabilizavimas. Pasirodo, kad kai kurie neuronai galiausiai atlieka ir kitus veiksmus, - sakė daktarė Kemere.

"Galime pastebėti, kad miego metu vyksta ir kiti pokyčiai, o kai gyvūnus antrą kartą grąžiname į aplinką, galime patvirtinti, kad šie pokyčiai tikrai atspindi tai, kas buvo išmokta gyvūnams miegant."

"Tarsi antrasis susidūrimas su erdve iš tikrųjų vyksta tuo metu, kai gyvūnas miega".

Tai reikšminga, nes tai yra tiesioginis neuroplastiškumo, vykstančio miego metu, stebėjimas.

"Atrodo, kad plastiškumui arba smegenų perjungimui reikia labai greito laiko", - sakė daktaras Diba.

Šie tyrimai aprašyti žurnale "Nature" išspausdintame straipsnyje.

_____

K. Maboudi et al. 2024. Retuning of hippocampal representations during sleep. Nature 629, 630-638; doi: 10.1038/s41586-024-07397-x