Hoe het brein leert tijdens de slaap
Slaap helpt om herinneringen te consolideren
RUHR-UNIVERSITY BOCHUM
Onderzoekers van de Ruhr-Universitat Bochum en de
University of Bonn hebben onderzocht welke patronen van
hersenactiviteit zich voordoen, wanneer mensen dingen
onthouden of vergeten. Ze waren geïnteresseerd in hoe
het brein tijdens de slaap de dingen die het daarvoor
geleerd heeft opnieuw afspeelt en opslaat. Het team
registreerde de hersenactiviteit van epilepsiepatiënten
die elektroden geïmplanteerd hadden gekregen in hun
hersenen ten behoeve van planning van operatie. Eén
resultaat: tijdens het slapen reactiveren de hersenen
zelfs geheugensporen die later niet meer herinnerd
worden.
Dr. Hui Zhang en professor Nikolai Axmacher van het
Department of Neuropsychology in Bochum beschrijven de
resultaten samen met Assiociate Professor Dr. Juergen
Fell van het Department of Epileptology in Bonn in het
blad Nature Communications, gepubliceerd op 5 oktober
2018.
Leertaak voor middagdutje
Voor het experiment, kregen de deelnemers aan het
onderzoek een serie van afbeeldingen om te onthouden.
Daarna deden ze een middagdutje. Tijdens het kijken naar
de afbeelding, laat de activiteit in de hersenen een
patroon zien dat enigszins verschilt van beeld tot
beeld.
De onderzoekers waren in staat om deze
verschillen in hoogfrequente activiteitschommelingen,
die men gamma-bandactiviteit noemt, te meten. Ze
analyseerden de hersenactiviteit niet alleen tijdens de
leertaak, maar ook tijdens de slaap. Daarna testten ze
welke afbeeldingen de deelnemers zich konden herinneren
na het slapen en welke niet.
Brein reactiveert geheugensporen.
De gamma-bandactiviteit die kenmerkend was voor bepaalde
motieven deed zich niet alleen tijdens het kijken naar
de afbeeldingen voor, maar ook tijdens de slaap. De
hersenen reactiveerden de activiteitspatronen—zowel voor
afbeeldingen die de deelnemers zich later herinnerden
als voor degenen die ze later vergaten. “De vergeten
afbeeldingen verdwijnen niet simpelweg uit de hersenen”,
concludeerde Hui Zang.
Twee typen hersenactiviteit doorslaggevend
De beslissende factor voor of een afbeelding werd
vergeten of behouden, was niet de reactivering van de
beeld-specifieke gamma-bandactiviteit, maar de
activiteit in een gebied van de hersenen dat belangrijk
is voor het geheugen: de hippocampus. Deze regio toont
extreem snelle fluctuaties in activiteit, rimpelingen
genaamd. Een afbeelding werd enkel later herinnerd
wanneer de reactivering op hetzelfde moment plaats vond
als de rimpelingen in de hippocampus. Dit fenomeen kwam
enkel voor tijdens bepaalde fasen van de slaap, maar
niet wanneer de deelnemers wakker waren.
Specifiek, of een afbeelding wordt onthouden of niet,
hing af van een andere factor, namelijk hoe
gedetailleerd de afbeelding verwerkt werd in de
hersenen. De onderzoekers differentieerden de
gamma-bandactiviteit door te meten wanneer de
afbeeldingen gezien werden in een oppervlakkig en in een
diep verwerkingsproces. Het oppervlakkige
verwerkingsproces vond plaats tijdens de eerste halve
seconde na het presenteren van de afbeelding, het
diepere verwerkingsproces daarna. Enkel wanneer de
gamma-bandactiviteit van de diepe verwerkingsproces fase
opnieuw werd geactiveerd tijdens de rimpelingen
herinnerden de deelnemers zich later de afbeelding.
Wanneer de activiteit van de eerdere verwerkingsfase
werd gereactiveerd, was de afbeelding vergeten.
Vertaling: Arnoud