Dengan meningkatkan gelombang otak tertentu semasa tidur, saintis Cornell membantu tikus menyimpan ingatan yang biasanya akan pudar dalam beberapa jam. Kajian ini boleh membimbing pendekatan baharu untuk merawat penyakit Alzheimer dan bentuk demensia yang lain.
Mendorong otak dengan lembut semasa tidur boleh membantu ingatan rapuh kekal, menurut kajian baharu pada tikus yang boleh membuka peluang untuk rawatan demensia pada masa hadapan.
Saintis Universiti Cornell melaporkan bahawa dengan merangsang otak dengan tepat pada waktu malam, mereka membantu tikus mengingati pengalaman ringkas yang biasanya akan dilupakan dalam beberapa jam. Kajian itu, diterbitkan dalam jurnal Neuron, memberi tumpuan kepada proses ingatan utama yang dikongsi merentasi mamalia, termasuk manusia.
Pasukan itu menumpukan pada corak aktiviti otak tertentu yang dipanggil riak gelombang tajam yang besar. Riak ini merupakan letusan aktiviti elektrik yang diselaraskan dengan sangat singkat, yang berlangsung sekitar sepersepuluh saat, yang berlaku di hippocampus — kawasan otak yang penting untuk membentuk ingatan baharu — dan kemudian merebak ke neokorteks, di mana ingatan jangka panjang disimpan secara lebih kekal.
Para penyelidik mendapati bahawa riak ini bertindak seperti isyarat bahawa pengalaman baharu sedang dipindahkan dari penyimpanan jangka pendek kepada penyimpanan jangka panjang. Apabila riak kuat dan kerap semasa tidur, tikus lebih cenderung untuk mengingati apa yang baru mereka alami. Apabila riak lemah atau jarang berlaku, ingatan akan pudar.
"Kajian ini memajukan pemahaman kita tentang pemprosesan ingatan di otak," kata penulis bersama kanan Azahara Oliva, penolong profesor neurobiologi dan tingkah laku di Kolej Seni dan Sains Cornell, dalam satu siaran berita.
Untuk meneroka proses ini, para penyelidik merekodkan aktiviti neuron di kedua-dua hippocampus dan neokorteks semasa tikus tidur. Mereka mengenal pasti riak gelombang tajam yang besar di hippocampus yang muncul semasa tidur dan kemudian merebak ke neokorteks, menandakan detik-detik apabila ingatan disatukan.
"Riak sedang menjadi perantara pemindahan ingatan daripada pengekodan awal dalam hippocampus kepada penyimpanan stabil jangka panjang dalam neokorteks," tambah penulis bersama kanan Antonio Fernandez-Ruiz, seorang penolong profesor dan Penyelidik Keluarga Nancy dan Peter Meinig dalam Sains Hayat di Kolej Seni dan Sains Cornell.
Seterusnya, pasukan itu bertanya soalan yang berani: Jika riak ini membantu mengunci kenangan, bolehkah mereka meningkatkan ingatan yang sebaliknya akan hilang?
Untuk menguji ini, mereka menggunakan optogenetik, teknik canggih yang membolehkan saintis mengawal neuron tertentu dengan cahaya. Dengan menanamkan gentian optik kecil di otak, mereka boleh memancarkan cahaya pada saat-saat tepat semasa tidur untuk mengaktifkan neuron dan menguatkan riak gelombang tajam.
Dalam satu eksperimen, tikus dibenarkan meneroka mainan baharu hanya selama lima minit — satu pertemuan yang sangat singkat. Apabila penyelidik menguji haiwan tersebut empat jam kemudian, tikus biasanya tidak mengingati objek tersebut, menunjukkan bahawa ingatan tersebut belum disatukan.
Tetapi apabila saintis menggunakan optogenetik untuk meningkatkan riak yang berkaitan dengan pengalaman itu semasa tidur tikus berikutnya, hasilnya berubah. Tikus yang sama kini berkelakuan seolah-olah mereka mengingati mainan itu, menunjukkan bahawa riak yang dipertingkatkan telah membantu menukar pengalaman sekejap itu menjadi ingatan yang lebih stabil.
Pendekatan ini juga berkesan pada tikus yang telah direkayasa untuk mengalami defisit kognitif, meniru beberapa aspek gangguan ingatan manusia.
"Kami dapat melanjutkan penyatuan memori ini dalam keadaan di mana haiwan tidak dapat mengingati tanpa bantuan kami," tambah Fernandez-Ruiz.
Penemuan itu amat penting untuk penyakit Alzheimer dan bentuk demensia lain, di mana keupayaan otak untuk menyatukan ingatan baharu terganggu. Walaupun kerja semasa dilakukan pada tikus, seni bina asas ingatan — dengan hippocampus yang mengekod pengalaman baharu dan neokorteks menyimpannya dalam jangka masa panjang — adalah serupa pada manusia.
Kajian ini menunjukkan bahawa pemantauan dan potensi peningkatan ritma otak tertentu semasa tidur boleh menjadi strategi untuk menyokong ingatan pada orang yang mengalami penurunan kognitif pada suatu hari nanti. Ia juga mengetengahkan tidur itu sendiri sebagai tempoh kritikal untuk intervensi, daripada hanya memberi tumpuan kepada apa yang berlaku semasa orang terjaga dan belajar.
Sebagai langkah seterusnya, pasukan Cornell merancang untuk menggunakan manipulasi waktu malam yang sama pada tikus yang direkayasa untuk meniru penyakit Alzheimer dengan lebih dekat. Dengan melihat sama ada peningkatan riak gelombang tajam dapat meningkatkan daya ingatan dalam model ini, mereka berharap dapat lebih memahami bagaimana penyatuan ingatan terurai dalam demensia — dan bagaimana ia dapat dipulihkan.
Buat masa ini, penemuan ini menggariskan idea yang hebat: walaupun kenangan yang kelihatan terlalu rapuh untuk bertahan lama mungkin dapat diselamatkan jika irama waktu malam otak dapat ditala dengan betul.
sumber: Universiti Cornell