גילוי מפתיע: תפקידן הנסתר של העיניים במהלך השינה

בשעות השקטות של הלילה, בזמן שגוף שלנו נח - המוח עסוק. הוא ממיין את אירועי היום, שומר חלק מהם כזיכרונות ארוכי טווח, ומתעלם מאחרים. מדענים יודעים כבר זמן רב ששינה מסייעת לזיכרון, אך מחקר חדש חשף תהליך נסתר המסביר כיצד המוח שומר על זיכרונות ישנים בטוחים בזמן שהוא מוסיף חדשים.

חוקרים מאוניברסיטת קורנל (ניו-יורק) גילו שאישון העין - שידוע כמגיב לאור ולרגשות, ממלא גם תפקיד מכריע במהלך השינה. באמצעות מעקב אחר שינויים זעירים באישוני עיניהם של עכברים ישנים, הם חשפו מחול עדין בין מערכות הזיכרון במוח. תגלית זו עשויה לשפר בעתיד את היכולת שלנו ללמוד ולזכור.

מבט אל תוך המוח הישן

כדי להבין מה קורה במוח במהלך השינה, חקרו המדענים עכברים שאומנו לבצע משימות פשוטות כמו חיפוש מים או עוגיות במבוך. משימות אלה לימדו את העכברים משהו חדש בכל יום במשך חודש. לאחר האימון, הותקנו בעכברים שני כלים מיוחדים: אלקטרודות מוחיות למעקב אחר פעילות עצבית ומצלמות זעירות המותקנות על העיניים כדי לצפות באישוניהם בזמן שישנו.

המטרה הייתה ללמוד מה קורה במוח במהלך שנת non-REM (שינה ללא תנועות עיניים מהירות), שלב הידוע כחשוב לקיבוע זיכרונות. מה שהחוקרים מצאו היה מפתיע.

במהלך שלב זה, גודל האישונים של העכברים השתנה בדרכים עדינות - לעתים מתכווץ ולעתים מתרחב. שינויים אלה, שנמשכו רק כ-100 מילישניות, התיישרו עם פעילות מוחית מאוד ספציפית.

ברגעים שבהם האישונים התכווצו, המוח של העכברים שחזר זיכרונות מהיום - המשימות החדשות שהם זה עתה למדו. פרצים קצרים אלה של שחזור זיכרון, עזרו לאחסן ידע חדש באופן קבוע. אך כאשר האישונים התרחבו, המוח שינה כיוון והחל לשחזר זיכרונות ישנים יותר שכבר אוחסנו.

דפוס מתחלף זה מנע התערבות בין מידע חדש לישן. החוקרים מאמינים שכך המוח נמנע מ"שכחה קטסטרופלית", בעיה שבה למידת משהו חדש גורמת למוח לדרוס זיכרונות ישנים יותר.

תת-מבנה שינה שלא נראה עד כה

עד עכשיו, מדענים חשבו ששנת non-REM היא בלוק אחיד של זמן שבו זיכרונות מתקבעים באופן כללי. אך מחקר זה חשף מיקרו-מבנה נסתר בתוך שלב שינה זה. פרופסור משנה אזהרה אוליבה הסבירה: "שנת non-REM היא כאשר קיבוע הזיכרון בפועל מתרחש, ורגעים אלה הם פרקי זמן קצרים מאוד שאינם ניתנים לזיהוי על ידי בני אדם, כמו 100 מילישניות".

המחקר הראה כי שינויים זעירים אלה בגודל האישון מסמנים קצב המאפשר למוח לעבור בין אחסון מידע חדש לשימור ידע ישן. "זה כמו למידה חדשה, ידע ישן, למידה חדשה, ידע ישן, וזה מתנודד לאט לאורך השינה", אמרה אוליבה.

דפוס זה נותן למוח זמן לנהל את שני סוגי הזיכרונות מבלי לאפשר להם להפריע זה לזה. תנועת ההלוך ושוב הזו עשויה להיות המפתח לאופן שבו בני אדם ובעלי חיים זוכרים כל כך הרבה, כל כך טוב, מבלי להתבלבל או להיות מוצפים.

בדיקת אפקט הזיכרון

כדי לוודא שהממצאים שלהם מוצקים, הצוות הפריע לשנת העכברים בנקודות שונות. לאחר ההתעוררות, העכברים נבדקו על כמה טוב הם זכרו את המשימות שלמדו.

התוצאות התיישרו עם התיאוריה: כאשר השינה הופרעה במהלך שלב האישון המכווץ, העכברים התקשו לזכור את המשימות החדשות. אך אם הם הופרעו במהלך שלב האישון המורחב, דווקא הזיכרון שלהם למשימות ישנות יותר נפגע.

זה הראה שעיתוי קיבוע הזיכרון אכן חשוב. זה לא רק עניין של שינה מספקת - אלא על יכולת המוח לנהל את לוח הזמנים הפנימי שלו בזמן השינה.

השפעות גדולות מעבר למעבדה

בעוד שמחקר זה נעשה בעכברים, השפעותיו עשויות להיות רחבות היקף. הרעיון שדינמיקת האישונים במהלך השינה עוזרת לשלוט בזיכרון עשוי להוביל לדרכים חדשות לעזור לאנשים ללמוד טוב יותר או לשחזר זיכרונות אבודים. זה יכול גם לעזור למדענים לתכנן מערכות בינה מלאכותית חכמות יותר.

רשתות עצביות נוכחיות המשמשות בבינה מלאכותית סובלות לעתים קרובות מ"שכחה קטסטרופלית", בדומה למוח - אם יהיה ללא מבנה השינה הזה. למידה כיצד המוח נמנע מהבעיה הזו יכולה לעזור למדעני מחשב לתכנן מערכות שלומדות מבלי למחוק נתונים ישנים.

פרופסור משנה אנטוניו פרננדז-רואיז, שהוביל את המחקר יחד עם אוליבה, מקווה שהממצאים יפתחו דלתות חדשות. "אנחנו מציעים שלמוח יש סולם זמן ביניים זה שמפריד בין הלמידה החדשה לידע הישן", הסביר.

סולם זמן ביניים זה, המסומן על ידי שינויים באישון העין, עשוי להיות החלק החסר בהבנה כיצד מערכות זיכרון נשארות יציבות בעודן מתעדכנות באופן קבוע.

מה זה אומר לעתיד

הצעד הבא עשוי לכלול בדיקת תהליכים דומים בבני אדם. אם שלבים מקושרי-אישונים זהים קיימים בשינת אדם, מדענים עשויים יום אחד להשתמש בטכנולוגיית מעקב עיניים פשוטה כדי לשפר זיכרון או לשפר למידה. טיפולים לאובדן זיכרון או הידרדרות קוגניטיבית עשויים גם להפיק תועלת ממחקר זה.

גם ללא כלים מתקדמים, המסקנה ברורה: קבלת שינה איכותית עשויה להיות חשובה יותר ממה שאנו חושבים. המוח אינו רק נח במהלך השינה - הוא עושה עבודה קפדנית ומתוזמנת כדי להגן על העבר שלנו ולהכין אותנו לעתיד.