Połączenia pomiędzy neuronami śpią razem z nami

Po wielu godzinach aktywności potrzebujemy snu, nasz mózg jest na tyle obciążony, że przestaje przyswajać nowe informacje, parę godzin snu przywraca mu tę zdolność. Naukowcy z University of Wisconsin School of Medicine and Public Health zbadali ten fenomen i potwierdzili, że sen odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu mózgu w gotowości do reagowania na zmiany.

U podstaw zdolności mózgu do przyswajania nowych bodźców i uczenia się leży proces tzw. plastyczności synaptycznej - modyfikacji połączeń nerwowych. Badacze przeprowadzili pomiary siły połączeń między neuronami u gryzoni, kiedy zwierzaki były aktywne i podczas ich snu. Okazało się, że połączenia nerwowe są bardzo silne kiedy gryzonie są aktywne, a słabną w czasie drzemki. Naukowcy wierzą, że takie czasowe osłabienie połączeń jest konieczne do przygotowania się na następny dzień i kolejną porcję informacji zapamiętywaną podczas wzmacniania połączeń synaptycznych.

Mózg człowieka zużywa do 80 procent energii na aktywność synaptyczną, ciągle wzmacniając istniejące i tworząc nowe połączenia w odpowiedzi na różne rodzaje stymulacji. Biorąc pod uwagę, że w mózgu każdy z milionów neuronów tworzy tysiące synaps, zapotrzebowanie na energię jest ogromne. "Potrzebujemy okresu kiedy jesteśmy off-line, kiedy nie dochodzą do naszego mózgu żadne bodźce z otoczenia, wtedy synapsy rozluźniają się" - tłumaczy główna autorka pracy doktor Cirelli. "Wierzymy, że to właśnie dlatego ludzie i wszystkie inne żywe organizmy śpią. Bez snu, mózg osiąga punkt krytyczny, kiedy zapasy energii są wyczerpane i nie mamy możliwości dalszego uczenia się" - dodaje badaczka.

Naukowcy przeprowadzili szereg badań mózgu szczurów, analizowali pobudzenie, wzmacnianie i osłabianie synaps, badali też receptory dla neuroprzekaźników w mózgu. Wykazali między innymi, że wraz ze wzrostem aktywności synaptycznej, podczas okresu aktywności zwierząt o prawie 50proc. zwiększa się liczba receptorów jednego z kluczowych neuroprzekaźników.

Podobnie zwiększa się poziom fosforylacji tych receptorów, będący wskaźnikiem pobudzenia synaps. Na podstawie wyników badań autorzy pracy zaproponowali teorię homeostazy (równowagi) synaps, według której tylko w okresie aktywności synapsy biorą udział w procesach uczenia się, natomiast podczas snu synapsy odpoczywają, a mózg odnawia swoje zapasy energii na następny dzień.