Hersencellen kunnen tijdens de slaap zelfs proberen de toekomst te voorspellen

De neuronen die in het geheugencentrum van de hersenen vuren terwijl we slapen, zijn misschien niet alleen bezig met het herhalen van ervaringen uit het verleden. Volgens een nieuwe studie kunnen ze ook naar de toekomst kijken en een activiteit beoefenen die nog niet heeft plaatsgevonden.

Een team onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Michigan analyseerde hersengolfmetingen van muizen tijdens de waak- en slaaptijden. Er werden metingen gedaan vóór, tijdens en nadat de dieren de uitdagingen van het doolhof tegenkwamen om de voorkeuren van de neuronen buiten het doolhof te beoordelen, zoals tijdens rustperioden.

“We zijn deze uitdaging aangegaan door de activiteit van elk individueel neuron te relateren aan de activiteit van alle andere neuronen“,” Hij zegt Anesthesioloog Kamran Diba van de Universiteit van Michigan.

“Het kunnen volgen van neuronale voorkeuren, zelfs zonder een stimulus, was een belangrijke doorbraak voor ons.”

De nieuwe aanpak betekende dat het team, naast het in realtime correleren van de fysieke ruimtes in het doolhof met specifieke neurale activiteit, ook achteruit kon werken en neuronale activiteit in kaart kon brengen op punten in het doolhof terwijl de muizen sliepen.

Dit werd mogelijk gemaakt door A Machinaal leren Het proces waarbij de relaties van neuronen met elkaar worden geëvalueerd in plaats van ze afzonderlijk te bekijken. Gebaseerd op het afvuren van neuronen tijdens de slaap Dan weer tijdens de volgende doolhofpogingDe muizen droomden niet alleen van de plaatsen die ze al in het doolhof hadden bezocht, maar werkten ook aan mogelijke nieuwe routes.

Dit zijn belangrijke bevindingen in het onderzoek Ruimtelijke aanpassingDe manier waarop de activiteit van specifieke neuronen is gekoppeld aan specifieke locaties. Deze aanpassing is een dynamisch proces en het slapende brein lijkt erbij betrokken te zijn.

Toen de muizen na hun slaap naar het doolhof werden teruggebracht, was de tijdens hun slaap gemeten neurale activiteit enigszins voorspellend voor de nieuwe manieren waarop de muizen hun omgeving verkenden. De overeenkomsten waren niet exact, maar ze waren dichtbij genoeg om te wijzen op een relatie tussen dromen en toekomstige bedoelingen.

“We kunnen deze andere veranderingen zien plaatsvinden tijdens de slaap, en als we de dieren weer in de omgeving plaatsen, kunnen we verifiëren dat deze veranderingen echt iets weerspiegelen dat is geleerd terwijl de dieren sliepen.” Hij zegt Neurowetenschapper Caleb Kemmerer, van Rice University in de Verenigde Staten.

“Het is alsof de tweede blootstelling aan de ruimte daadwerkelijk plaatsvindt terwijl het dier slaapt.”

Het is bewezen dat slaap Het helpt ons herinneringen te makenHoewel in deze studie alleen naar muizen werd gekeken, is het mogelijk dat er iets soortgelijks gebeurt in de menselijke hersenen: een soort training voor toekomstige avonturen.

Wat er in onze slapende hersenen gebeurt, blijft fascinerend – en beïnvloedt alles, van hoe we leren tot hoe we de hersenen veilig houden – en deze nieuwste studie biedt verder inzicht.

“Het is niet noodzakelijkerwijs dat het enige dat deze neuronen tijdens de slaap doen, het consolideren van de herinnering aan de ervaring is.” Hij zegt Kemeri. “Het blijkt dat sommige neuronen uiteindelijk iets anders gaan doen.”

Het onderzoek is gepubliceerd in natuur.