براساس نتایج مطالعه‌ی جدید پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا در سان‌فرانسیسکو، الگوهای متمایز فعالیت الکتریکی مغز حین خواب، روی این مسئله که انسان مهارت جدیدی را که روز گذشته یاد گرفته، به خاطر بسپارد یا فراموش کند، نقش دارد. پژوهشگران توانستند با دستکاری این امواج در زمان خواب، روی نحوه‌ی یادگیری یک مهارت جدید در موش‌ها تأثیر بگذارند. این نتیجه نشان‌دهنده‌ی کاربردهای بالقوه‌ی روش مذکور در تقویت حافظه‌ی انسان یا کمک به فراموشی تجارب آسیب‌زننده است.
در مطالعه‌ی جدید که به‌تازگی در مجله‌ی Cell منتشر شده است، گروهی از پژوهشگران تحت هدایت کارونش گانگولی، استاد عصب‌شناسی و عضو مؤسسه‌ی علوم اعصاب ویل دانشگاه کالیفرنیا، از تکنیکی به نام اپتوژنتیک برای مهار انواع خاصی از فعالیت‌های مغز حین خواب موش‌های صحرایی استفاده کردند. پژوهشگران دریافتند، دو نوع متمایز از امواج مغزی که حین خواب دیده می‌شوند، یعنی نوسانات آهسته و امواج دلتا برانگیختگی سلول‌های عصبی درگیر در یادگیری مهارت جدید را تقویت یا تضعیف می‌کنند. گانگولی گفت:
طی دو دهه‌ی گذشته، شواهد زیادی در حمایت از این حدس قدیمی که خواب در تشکیل خاطرات نقش دارد، به دست آمده است. مطالعات حیوانی نشان می‌دهند، همان نورون‌هایی که در تشکیل حافظه‌ی اولیه از یک وظیفه یا تجربه‌ی جدید نقش دارند، در جریان خواب نیز به‌منظور تثبیت این خاطرات مجددا فعال می‌شوند.
بسیاری از دانشمندان بر این باورند که فراموشی نیز عملکرد مهمی از خواب است و شاید روشی برای پاک‌سازی مغز و حذف اطلاعات بی‌اهمیت باشد. نوسانات آهسته و امواج دلتا ویژگی‌های بارز خواب NREM هستند که حداقل در انسان، نصف خواب شبانه را تشکیل می‌دهند. شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد، خواب NREM در تثبیت انواع مختلفی از حافظه ازجمله یادگیری مهارت‌های حرکتی نقش دارد؛ برای مثال پژوهشگران دریافته‌اند که در انسان‌ها، زمان سپری‌شده در مراحل اولیه‌ی خواب NREM با یادگیری بهتر یک قطعه‌ی ساده از پیانو مرتبط است.
گروه گانگولی به‌عنوان بخشی از تلاش درجهت توسعه‌ی ایمپلنت‌های عصبی که به افراد مبتلا به فلجی کمک کند تا با اطمینان بیشتری اندام رباتیک خود را با مغز کنترل کنند، به مطالعه‌ی نقش خواب در یادگیری پرداختند. در آزمایش‌های اولیه‌ی آن‌ها روی حیوانات آزمایشگاهی، بیشترین پیشرفت در توانایی حیوان برای کنترل این رابط‌های مغزی و کامپیوتری زمانی رخ می‌داد که آن‌ها در فاصله‌ی بین جلسات آموزش، خواب بودند. گانگولی گفت:
در مطالعه‌ی جدید، الکترودهایی در مغز چندین موش صحرایی کاشته شد که برانگیختگی گروه کوچکی از نورون‌های انتخاب‌شده را در قشر حرکتی مغز که در ادراک و اجرای حرکات ارادی نقش دارد، ثبت می‌کرد. ایجاد الگوی خاصی از برانگیختگی عصبی به موش‌ها اجازه داد که یک لوله‌ی حاوی آب را در قفس خود کنترل کنند. اساسا، موش‌ها درحال انجام نوعی بازخورد زیستی بودند؛ هر موش یاد می‌گرفت چگونه گروهی از نورون‌ها را در الگوی منحصر‌به‌فرد جدیدی به‌منظور حرکت توپی و گرفتن آب فعال کند. گروه گانگولی همان الگوی برانگیختگی جدید را در مغز حیوانات هنگام خواب دیدند. شدت فعال‌سازی مجدد در جریان خواب، تعیین‌کننده‌ی این موضوع بود که موش‌ها تا چه حد می‌توانند توپی را در روز آینده کنترل کنند.
پژوهشگران از این موضوع فراتر رفتند. آن‌ها می‌خواستند بدانند که نحوه‌ی کنترل مغز روی فرایند فراموشی یا به‌خاطرسپردن وظیفه‌ی جدیدی که موش‌ها طی روز با آن مواجه شده‌اند، به چه صورت است. پژوهشگران برای دستکاری اثر امواج مغزی در جریان خواب NREM، نورون‌های موش‌ها را ازلحاظ ژنتیکی تغییر دادند تا ژن حساس به نوری در آن‌ها بیان شود (تکنیک کنترل اپتوژنتیک). این امر به پژوهشگران امکان داد تا بتوانند از لیزر و فیبر نوری برای کاهش فوری فعالیت مغزی مرتبط با انتقال امواج مغزی خاص استفاده کنند. دانشمندان با زمان‌بندی دقیق و میلی‌ثانیه‌ای لیزر، در آزمایش‌های جداگانه، امواج نوسان‌کننده آهسته و امواج دلتا را در بخش کوچکی از مغز که در اطراف مدار حافظه‌ی جدید قرار داشت، تضعیف کردند. اختلال در امواج دلتا موجب تقویت فعال‌سازی مجدد فعالیت عصبی مرتبط با وظیفه در جریان خواب شد و با عملکرد بهتر هنگام بیداری همراه بود. درمقابل، اختلال در نوسانات آهسته منجر به عملکرد ضعیف‌تر هنگام بیداری شد. گانگولی گفت:
نتایج تجزیه‌و‌تحلیل‌های بیشتر نشان داد که به‌منظور حمایت از یادگیری، نوسانات آهسته باید با دوک‌های خواب هم‌زمان باشند. دوک خواب یک انفجار دارای فرکانس بالا و کوتاه‌مدت از فعالیت است که از تالاموس منشا می‌گیرد و سپس به قسمت‌های دیگر مغز پراکنده می‌شود. آن‌ها با تثبت خاطره مرتبط هستند و نبود دوک‌های طبیعی خواب با اختلالات مغزی نظیر اسکیزوفرنی و تأخیر در توسعه و نیز با پیری همراه است. گانگولی گفت:
نظرات