ΥΠΝΟΣ ΚΑΙ ΑΠΟΜΝΗΜΟΝΕΥΣΗ

ΥΠΝΟΣ ΚΑΙ ΑΠΟΜΝΗΜΟΝΕΥΣΗ

Δυναμώνουν ή αδυνατίζουν οι νευρωνικές συνάψεις την ώρα του ύπνου;

Κάθε βράδυ όταν κοιμόμαστε, με όλες τις αισθήσεις «εκτός λειτουργίας» και το σώμα σαν παράλυτο, ο εγκέφαλός μας δουλεύει σκληρά. Οι νευρώνες στον εγκέφαλο που κοιμάται πυροδοτούν σχεδόν το ίδιο συχνά όπως όταν βρίσκεται σε εγρήγορση και καταναλώνουν σχεδόν την ίδια ενέργεια. Ποιο είναι το νόημα αυτής της ασταμάτητης δραστηριότητας την ώρα που υποτίθεται ότι ο εγκέφαλος μαζί με τον υπόλοιπο οργανισμό ξεκουράζεται; Γιατί η συνείδηση αποσυνδέεται τόσο από το περιβάλλον, όταν ο εγκέφαλος πραγματοποιεί αυτή τη νυχτερινή δραστηριότητα;
Η δραστηριότητα του εγκεφάλου κατά την ανάπαυση φαίνεται να εξυπηρετεί κρίσιμες λειτουργίες. Απόδειξη γι' αυτό είναι το γεγονός ότι όλα ανεξαιρέτως τα ζώα κοιμούνται, παρότι κατά τη διάρκεια του ύπνου διατρέχουν πολύ μεγαλύτερο κίνδυνο από τους εχθρούς τους. Τα πουλιά κοιμούνται, οι μέλισσες κοιμούνται, τα ιγκουάνα κοιμούνται, οι κατσαρίδες και οι μύγες δροσόφιλες κοιμούνται. Μάλιστα, η βιολογική εξέλιξη έχει οδηγήσει σε ευρηματικές προσαρμογές για να εξυπηρετήσει την ανάγκη του ύπνου. Ετσι, τα δελφίνια και άλλα υδρόβια θηλαστικά, που πρέπει να βγαίνουν τακτικά στην επιφάνεια για να αναπνεύσουν, κοιμούνται κατά το ένα εγκεφαλικό ημισφαίριο τη φορά, δηλαδή ο μισός τους εγκέφαλος βγαίνει «εκτός», ενώ ο άλλος μισός συνεχίζει να λειτουργεί και να ανταποκρίνεται στις ανάγκες του οργανισμού, σε συνδυασμό με το περιβάλλον.

Μια «εικονοκλαστική» εικασία

Η λειτουργία του εγκεφάλου δεν είναι ακόμα κατανοητή σε όλα τα επίπεδα και σε όλες τις πλευρές της. Η κυρίαρχη εικασία μεταξύ των επιστημόνων που μελετούν το ρόλο του ύπνου στη διαδικασία της μάθησης και της απομνημόνευσης, υποστηρίζει ότι η εγκεφαλική δραστηριότητα κατά τη διάρκεια του ύπνου ενδυναμώνει τις νευρικές συνδέσεις που σχετίζονται με την αποθήκευση των αναμνήσεων που μόλις αποκτήθηκαν. Ωστόσο, μια διαφορετική εικασία που διατυπώνουν οι καθηγητές ψυχιατρικής του πανεπιστημίου Γουισκόνσιν - Μάντισον στις ΗΠΑ, Τζ. Τονόνι και Τσ. Τσιρέλι, υποστηρίζει ότι η αποτύπωση στον εγκέφαλο των αναμνήσεων που αξίζει να κρατηθούν γίνεται όχι με την ενδυνάμωση, αλλά με την αποδυνάμωση των συνάψεων που επιτεύχθηκαν στο μεσοδιάστημα από την προηγούμενη φάση ύπνου, δηλαδή την επαναφορά των νευρώνων κοντά στην κατάσταση βάσης (ισορροπίας). Η διαδικασία αυτή επιτρέπει να μην επέρχεται κορεσμός του συστήματος απομνημόνευσης, να μη χάνονται παλιές σημαντικές μνήμες και εξηγεί την αποσύνδεση από το περιβάλλον κατά τη διάρκεια του ύπνου, ως αναγκαία προϋπόθεση για να δοθεί στον εγκέφαλο η δυνατότητα να ενσωματώσει τις νέες μνήμες πάνω στον «καμβά» των παλιότερων.
Οι επιστήμονες διατύπωσαν εδώ και έναν αιώνα την ιδέα ότι ο ύπνος είναι σημαντικός για τη λειτουργία της μνήμης και πάμπολλα πειράματα απέδειξαν ότι ένας καλός νυχτερινός ύπνος, καμιά φορά και ένας γρήγορος υπνάκος, βοηθούν στην απομνημόνευση περισσότερο απ' ό,τι αν ο ίδιος χρόνος είχε ξοδευτεί προσπαθώντας για την απομνημόνευση σε εγρήγορση. Οι επιστήμονες διαπίστωσαν πρώτα στα τρωκτικά και μετά στους ανθρώπους ότι τα μοτίβα νευρωνικής δραστηριότητας κατά τη διάρκεια του ύπνου συχνά μοιάζουν με εκείνα που καταγράφηκαν την ώρα που τα υποκείμενα ήταν σε εγρήγορση. Κατά κάποιον τρόπο, ο εγκέφαλος παίζει σαν ταινία όσα βίωσε όσο το άτομο ήταν ξύπνιο. Αυτό οδήγησε αρκετούς στο συμπέρασμα ότι αυτή η επανάληψη οδηγεί σε ενίσχυση των συνάψεων (των σημείων επαφής μεταξύ των νευρώνων) που ήδη είχαν ενισχυθεί κατά την εγρήγορση λόγω των ερεθισμάτων που δέχτηκε το άτομο και της αντανάκλασής τους στην εσωτερική λειτουργία του εγκεφάλου. Αυτή η διαδικασία της επιλεκτικής ενίσχυσης ονομάστηκε συναπτική ενδυνάμωση και είναι η διαδικασία μέσω της οποίας θεωρείται ότι ο εγκέφαλος μαθαίνει και απομνημονεύει.

Συναπτική ομοιόσταση;

Ωστόσο, ενώ η επανάληψη και η ενδυνάμωση έχουν καταγραφεί σε άτομα που είναι ξύπνια, δεν υπάρχει καμία απόδειξη ότι ενδυναμώνονται οι συνάψεις στα νευρωνικά δίκτυα που «ξαναπαίζουν» τα βιώματα κατά τη διάρκεια του ύπνου. Οι δύο επιστήμονες του πανεπιστημίου του Γουισκόνσιν και άλλοι συνάδελφοί τους θεωρούν ότι αυτό είναι αναμενόμενο, καθώς κατά τη διάρκεια του ύπνου οι συνάψεις δεν ενδυναμώνονται, αλλά αδυνατίζουν.
Ενας λόγος, που συμβαίνει αυτό είναι, κατά τη γνώμη τους, η οικονομία του εγκεφάλου, από πλευράς ενέργειας και απαραίτητων ουσιών για τη λειτουργία του (θρεπτικών ουσιών, νευροδιαβιβαστών κ.τ.λ.). Ο εγκέφαλος καταναλώνει το 20% της ενέργειας του ενεργειακού προϋπολογισμού του σώματος, αναλογικά περισσότερο από κάθε άλλο όργανο και τουλάχιστον τα δύο τρίτα αυτής της ενέργειας πηγαίνουν στην υποστήριξη της συναπτικής δραστηριότητας. Η συναπτική αποδυνάμωση κατά τη διάρκεια του ύπνου θεωρούν ότι επαναφέρει τα εγκεφαλικά κυκλώματα κοντά στο βασικό επίπεδο της λειτουργίας τους, αποφεύγοντας την υπερκατανάλωση ενέργειας και την κυτταρική καταπόνηση. Γι' αυτό χαρακτηρίζουν αυτή τη διαδικασία επαναφοράς στη βασική κατάσταση ως συναπτική ομοιόσταση. Η εικασία της συναπτικής ομοιόστασης εξηγεί την απόλυτη αναγκαιότητα του ύπνου για όλα τα ζώα, καθώς μέσω αυτής ο εγκέφαλος διατηρεί την πλαστικότητά του, δηλαδή την ικανότητα να μαθαίνει και να προσαρμόζεται όταν το άτομο βρίσκεται σε εγρήγορση. Ο κίνδυνος της αποσύνδεσης από το περιβάλλον κατά τη διάρκεια του ύπνου είναι το τίμημα γι' αυτό το νευρωνικό επανακαλιμπράρισμα.

Η σημασία του ύπνου

Σύμφωνα με την εικασία αυτή, για να βελτιώσει την απομνημόνευση, ο εγκέφαλος που κοιμάται πετυχαίνει με κάποιον τρόπο να διακρίνει το «θόρυβο» των ασήμαντων πληροφοριών από το «σήμα» των σημαντικών γεγονότων. Η αυθόρμητη πυροδότηση των νευρώνων σε τυχαίους συνδυασμούς στο πρωτοΰπνι, πριν τον ερχομό του ύπνου REM (φάση κατά την οποία τα μάτια κινούνται έντονα κάτω από τα βλέφαρα), εμπλέκει τόσο τα νέα μνημονικά ίχνη, όσο και τις παλιότερες συσχετίσεις που απομνημονεύτηκαν. Ενδειξη αυτής της διαδικασίας είναι η χαοτική φύση των ονείρων. Μέσα από αυτήν τη διαδικασία, κάποιες νέες μνήμες ταιριάζουν καλύτερα στις αποθηκευμένες μνήμες αποδεδειγμένης σημασίας, ενώ αδυνατίζουν οι συνάψεις των μνημών που δεν ταιριάζουν καλά στη μεγάλη εικόνα της μνήμης. Η διαδικασία αυτή, κατά την οποία ο εγκέφαλος δοκιμάζει διάφορους συνδυασμούς με τυχαίο τρόπο γίνεται καλύτερα και με μεγαλύτερη ασφάλεια για το άτομο αν είναι αποσυνδεδεμένο από το περιβάλλον, αν όλοι αυτοί οι συχνά παράλογοι συνδυασμοί δεν οδηγούν σε κινήσεις και πράξεις. Προφανώς, η συναπτική ομοιόσταση δεν μπορεί να γίνει κατά τη διάρκεια της εγρήγορσης, καθώς τα ερεθίσματα από το περιβάλλον θα κυριαρχούσαν. Η αποσύνδεση απελευθερώνει προσωρινά από την «τυραννία» του παρόντος, δημιουργώντας ιδανικές συνθήκες για την ενσωμάτωση και μακρόχρονη αποθήκευση αναμνήσεων.
Πρόσφατες έρευνες έδειξαν ότι ορισμένα νευρωνικά δίκτυα μπορούν να βγουν εκτός λειτουργίας, να «κοιμηθούν» αυτόνομα, αν καταπονηθούν έντονα όταν το άτομο βρίσκεται σε εγρήγορση. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται τοπικός ύπνος και εμφανίζεται σε ανθρώπους που τους λείπει ύπνος, ιδιαίτερα μετά από περιόδους έντονης εκμάθησης. Πόσα λάθη κρίσης, ανόητα λάθη, οξύθυμες αντιδράσεις και κακή διάθεση μπορεί άραγε να οφείλονται στον τοπικό ύπνο στον εγκέφαλο εξαντλημένων ανθρώπων που νομίζουν ότι είναι σε πλήρη εγρήγορση και έχουν πλήρη έλεγχο; Η αναγκαιότητα ικανού χρόνου ύπνου είναι προφανής για τους μαθητές και σπουδαστές, ενώ γενικότερα ο επαρκής ύπνος είναι απαραίτητη προϋπόθεση για σωστή και πλήρη ανάπτυξη των νοητικών ικανοτήτων των παιδιών, στον εγκέφαλο των οποίων γίνεται μια εκρηκτική διαδικασία σχηματισμού νέων συνάψεων, ενδυνάμωσης ορισμένων απ' αυτές και «κλαδέματος» κάποιων άλλων.

Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: «Scientific American»