Peter Tucker
0 
4689
899
We gaan misschien 's nachts slapen, maar onze hersenen niet. In plaats daarvan brengen ze die rustige uren door met opruimen, en een van hun taken is om herinneringen in opbergdozen voor de lange termijn te slepen.
Nu heeft een groep wetenschappers misschien een manier gevonden om dat geheugenopslagproces een boost te geven, door precies getimede elektrische zaps naar de hersenen te sturen op precies de juiste momenten van slaap. Deze zaps, zo ontdekten de onderzoekers, kunnen het geheugen verbeteren.
En om de zaken nog interessanter te maken, werd het team van onderzoekers gefinancierd door het Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), het Amerikaanse bureau dat belast is met het ontwikkelen van technologie voor het leger. Ze rapporteerden hun bevindingen op 23 juli in The Journal of Neuroscience.
Als de bevindingen worden bevestigd met aanvullend onderzoek, kunnen de hersenzaps ooit worden gebruikt om studenten te helpen studeren voor een groot examen, mensen op het werk te helpen of zelfs patiënten met geheugenstoornissen te behandelen, inclusief degenen die een traumatisch hersenletsel hebben opgelopen in het leger, zei senior studie auteur Praveen Pilly, een senior wetenschapper bij HRL Laboratories, een onderzoeksfaciliteit gericht op het bevorderen van technologie. [5 verrassende slaapontdekkingen]
Bij het onderzoek waren 16 gezonde volwassenen uit het gebied Albuquerque, New Mexico, betrokken. De eerste nacht werden er geen experimenten uitgevoerd; in plaats daarvan was het gewoon een kans voor de deelnemers om te wennen aan het doorbrengen van de nacht in het slaaplaboratorium terwijl ze de klonterige stimulatiekap droegen die ontworpen was om de kleine zaps naar hun hersenen te brengen. Toen de onderzoekers aan het experiment begonnen, "was onze grootste zorg of onze proefpersonen met al die draden [konden] slapen", vertelde Pilly. .
De volgende nacht begon het experiment: voordat de deelnemers in slaap vielen, kregen ze oorlogsscènes te zien en werd hen gevraagd om de locatie van bepaalde doelen te zien, zoals verborgen bommen of sluipschutters..
Daarna gingen de deelnemers slapen, terwijl ze de stimulatiekap droegen die niet alleen zaps afleverde, maar ook de hersenactiviteit meet met behulp van een apparaat dat een elektro-encefalogram (EEG) wordt genoemd. Op de eerste avond van het experiment kreeg de helft van de deelnemers hersenzaps en de andere helft niet.
Met behulp van metingen van het EEG richtten de onderzoekers hun elektrische zaps op een specifiek type hersenactiviteit genaamd "slow-wave oscillations". Deze oscillaties - die kunnen worden gezien als uitbarstingen van neuronactiviteit die met regelmaat komen en gaan - staan bekend als belangrijk voor geheugenconsolidatie. Ze vinden plaats tijdens twee slaapfasen: fase 2 (nog steeds een "lichte" slaap, wanneer de hartslag vertraagt en de lichaamstemperatuur daalt) en fase 3 (diepe slaap).
Dus kort nadat de deelnemers aan de zapgroep in slow-wave-oscillaties vervielen, zou de stimulatiekap lichte zaps aan de hersenen afgeven, in overeenstemming met de oscillaties. De volgende ochtend kregen alle deelnemers vergelijkbare scènes in de oorlogszone te zien, en de onderzoekers maten hoe goed ze doelen ontdekten.
Vijf dagen later werden de groepen gewisseld voor de tweede nacht van experimenten.
De onderzoekers ontdekten dat de ochtenden erna de deelnemers die de hersenzaps ontvingen, niet beter waren in het detecteren van doelen in dezelfde scène die ze de avond ervoor zagen, vergeleken met degenen die zonder zaps sliepen. Maar degenen die de zapping ontvingen, waren veel beter in het detecteren van dezelfde doelen in nieuwe scènes. Als de originele scène bijvoorbeeld een doelwit onder een rots laat zien, kan de 'nieuwe' scène hetzelfde doelwit-rotsbeeld laten zien, maar vanuit een andere hoek, volgens een persbericht van HRL Laboratories.
Onderzoekers noemen dit 'generalisatie'. Pilly legde het als volgt uit: "Als je [studeert] voor een test, leer je een feit, en dan, als je de volgende ochtend op hetzelfde feit wordt getest ... zal onze tussenkomst je misschien niet helpen. Aan de andere kant , als u wordt getest op enkele vragen die verband houden met dat feit [maar] waarvoor u eerdere informatie moet generaliseren of integreren, "zou de interventie u helpen om beter te presteren.
Dit komt omdat mensen zich zelden gebeurtenissen herinneren precies zoals ze plaatsvinden, zei Pilly, verwijzend naar wat bekend staat als episodisch geheugen. In plaats daarvan generaliseren mensen wat ze leren en krijgen ze toegang tot die kennis wanneer ze met verschillende situaties worden geconfronteerd. (We weten bijvoorbeeld dat we uit de buurt van een slang in de stad moeten blijven, ook al was deze de eerste keer dat we hem zagen op het platteland.)
Eerdere studies hebben ook de effecten van hersenstimulatie op het geheugen onderzocht. Maar hoewel ze de zaps afleverden tijdens dezelfde slaapfase als de nieuwe studie, probeerden de onderzoekers in de vorige studies niet om de zaps te matchen met de natuurlijke oscillaties van de hersenen, zei Pilly.
Jan Born, een professor in gedragsneurowetenschappen aan de Universiteit van Tübingen in Duitsland die geen deel uitmaakte van de studie, zei dat het nieuwe onderzoek aantoonde dat, "tenminste in termen van gedrag, [een dergelijke] procedure effectief is."
De benaderingen die in het onderzoek zijn onderzocht, hebben "een enorm potentieel, maar we staan nog aan het begin [van dit soort onderzoek], dus we moeten voorzichtig zijn", vertelde Born. .
Een mogelijk probleem is dat de stimulatie meestal het hele oppervlak van de hersenen treft, zei Born. Omdat de hersenen gerimpeld zijn en sommige neuronen zich diep in de plooien verbergen en andere bovenop ruggen zitten, zijn de stimulaties niet erg effectief om alle benodigde neuronen te richten, zei hij. Dit kan het moeilijk maken om de resultaten elke keer weer te geven, voegde hij eraan toe.
Pilly zei dat omdat de zaps niet gespecialiseerd zijn, ze in theorie ook tot bijwerkingen kunnen leiden. Maar hij denkt dat de bijwerking misschien wel een slaap van betere kwaliteit is.
Oorspronkelijk gepubliceerd op .