Mengapa tidur begitu penting untuk belajar dan memori? Ahli saraf dari kelompok CSICSVARI di Institute of Science and Technology Austria (ISTA) memberikan wawasan baru tentang fungsi penting ini dengan memantau aktivitas neuron pada otak tikus hingga 20 jam tidur setelah pembelajaran spasial. Inti dari temuan ini adalah reorganisasi pola aktivitas neuron selama tidur untuk mencerminkan yang terlihat selama ingatan memori saat bangun. Temuan diterbitkan di Neuron.
Tidur malam yang nyenyak membantu kita mengingat informasi yang baru -baru ini dipelajari, 'mengukir' kenangan kita. Ini juga berlaku untuk hewan, seperti mengingat misalnya lokasi sumber daya makanan sangat penting untuk kelangsungan hidup mereka. Para ilmuwan dapat memeriksa peran tidur ini di laboratorium dengan melatih tikus laboratorium atau tikus tentang lingkungan mereka menggunakan berbagai tugas memori. Dalam percobaan yang dirancang untuk pembelajaran spasial, hewan harus belajar dan kemudian mengingat lokasi hadiah makanan di labirin. Meskipun penelitian ekstensif bertujuan memahami mekanisme neuron yang mendukung pembelajaran, pembentukan memori, dan ingatan, banyak pertanyaan tentang fungsi otak penting ini tetap tidak terjawab.
Sekarang, para peneliti dari kelompok Profesor Jozsef Csicsvari di Institute of Science and Technology Austria (ISTA) telah menyelidiki peran kunci tahap tidur dalam mengoptimalkan ingatan memori. Mereka mengukur pola aktivitas neuron secara nirkabel pada otak tikus hingga 20 jam tidur, sangat memperpanjang waktu pengukuran yang dilaporkan sebelumnya. “Kami menunjukkan bahwa rakitan neuron pada tahap awal tidur mencerminkan kenangan spasial yang baru -baru ini dipelajari. Namun, seiring berjalannya tidur, pola aktivitas neuron secara bertahap berubah menjadi yang terlihat kemudian, ketika tikus -tikus itu terbangun dan mengingat lokasi hadiah makanan mereka,” kata Csicsvari.
Pemetaan-dan-Remembering Lokasi
Pekerjaan sebelumnya menunjukkan bahwa area otak kortikal yang disebut hippocampus penting baik untuk mengeksplorasi dan memelihara rute di lingkungan (disebut navigasi spasial), dan untuk pembelajaran spasial. Neuron hippocampal melacak lokasi hewan dengan menembaki lokasi tertentu, sehingga membentuk peta kognitif lingkungan. Hewan menggunakan peta ini untuk menavigasi di luar angkasa sambil memperbaruinya selama belajar. Dalam proses ini, lokasi hadiah memainkan peran instrumental, menjadi terwakili secara tidak proporsional pada peta kognitif hewan.
Setelah pembelajaran spasial, hippocampus memainkan peran penting dalam meningkatkan ingatan selama tidur. Ia melakukannya dengan mengaktifkan kembali jejak memori yang baru -baru ini dipelajari. Sebelumnya, kelompok Csicsvari menunjukkan bahwa semakin sering lokasi hadiah spesifik diaktifkan kembali selama tidur, semakin baik hewan itu mengingat lokasi itu ketika mereka bangun. Di sisi lain, ketika tim memblokir reaktivasi memori hadiah tertentu, hewan tidak dapat mengingat lokasi masing -masing.
Reorganisasi pola neuron selama ukiran tidur ukiran
Sementara para ilmuwan sejauh ini hanya dapat memeriksa reaktivasi kenangan spasial dalam periode tidur yang lebih pendek dari dua hingga empat jam, tim sekarang mencapai eksperimen seperti itu selama tidur semalam yang lama. Dengan menggunakan rekaman nirkabel, mereka memantau aktivitas neuron di hippocampus hingga 20 jam sementara tikus beristirahat dan tidur setelah paradigma pembelajaran spasial.
“Temuan kami tidak terduga. Kami menunjukkan bahwa pola aktivitas neuron yang terkait dengan lokasi hadiah yang direorganisasi selama tidur panjang,” kata lulusan ISTA PhD Lars Bollmann, salah satu penulis pertama penelitian tersebut. Memang, ketika lokasi hadiah yang diberikan diaktifkan kembali, tidak semua neuron yang mewakili lokasi itu tetap aktif dalam seluruh tidur. Sementara beberapa peneliti ISTA menyebut mereka “subkelompok yang stabil”-, yang lain berhenti menembak selama tahap tidur di kemudian hari. Tetapi pada saat yang sama, sekelompok neuron baru mulai menembak secara bertahap. “Yang paling mengejutkan, kami menunjukkan bahwa sementara pola penembakan neuron pada tahap awal tidur menggemakan aktivitas neuron dalam fase pembelajaran, pola ini kemudian berevolusi untuk mencerminkan aktivitas neuron ketika tikus terbangun dan mengingat di mana imbalan berada,” tambah Bollmann. Dengan demikian, tim tidak hanya mengamati pergeseran dalam pola aktivitas neuron selama tidur dalam kerangka pembelajaran spasial tetapi juga menghubungkannya dengan proses reaktivasi memori. Dengan demikian, mereka menjelaskan bagaimana tidur membantu menjaga kenangan tetap segar. Selain itu, mereka menunjukkan bahwa reorganisasi ini terjadi selama tidur mata yang tidak rapid (non-REM), sementara tidur REM menangkal itu.
Membebaskan neuron untuk kenangan baru?
Apa peran fenomena ini yang disebut “drift representasional”-yang terjadi dalam tidur? “Kami hanya dapat berspekulasi dalam hal ini,” kata Csicsvari. “Ada kemungkinan bahwa representasi memori harus dibentuk dengan cepat selama pembelajaran tetapi representasi seperti itu tidak optimal untuk penyimpanan jangka panjang. Oleh karena itu, suatu proses dapat terjadi dalam tidur yang mengoptimalkan representasi ini dalam tidur untuk mengurangi sumber daya otak untuk menyimpan memori tertentu.” Untuk mendukung hipotesis ini, para peneliti mengamati bahwa lebih sedikit neuron yang dikaitkan dengan lokasi hadiah yang diberikan setelah tidur daripada sebelumnya. Oleh karena itu, beberapa neuron dibebaskan untuk menerima kenangan yang lebih baru. “Setiap kenangan baru harus menemukan cara untuk diintegrasikan ke dalam pengetahuan yang ada. Sering pengulangan ingatan baru serta perubahan parsial dalam kode neuron dengan demikian dapat membantu mengoptimalkan integrasi mereka ke dalam representasi memori yang ada,” simpul Csicsvari.
Penelitian ini dilakukan di Institute of Science and Technology Austria (ISTA) oleh lulusan PhD ISTA baru-baru ini Lars Bollmann dan mantan mantan postdoc Peter Baracskay ISTA Baracskay (co-first di Radboud University, Donders Institute for Brain, The Neter, Neter, Neter, Neter, Neter, Neter, Neter, The DONDERS UNIVERSIONS, NET LANDER, DONDERS INSTONCON, DONDERS INSTONDS, NETOCLA, DONDERS INSTONCON, NET LANDER, NET LANDER, NETCO, DONDERS OTEL, DONDERS INSTONCON, DONDERS FEATLA, DONDER penulis).
Publikasi:
Lars Bollmann, Peter Baracskay, Federico Stella & Jozsef Csicsvari. 2025. Tahap tidur secara antagonis memodulasi penyimpangan reaktivasi.Neuron. Doi: 10.1016/j.neuron.2025.02.025
Untuk lebih memahami proses mendasar, misalnya, di bidang ilmu saraf, imunologi, atau genetika, penggunaan hewan dalam penelitian sangat diperlukan. Tidak ada metode lain, seperti di silico model, dapat berfungsi sebagai alternatif. Hewan -hewan dibesarkan, disimpan, dan diperlakukan sesuai dengan peraturan yang ketat.
