Átrendezi az agyunkat az álmodozás

Az ábrándozás csakugyan az élet megrontója? A neurobiológusok szerint épp ellenkezőleg: nagyon is szükséges, ugyanis az álmodozás során dinamikusan átrendeződnek az agyi kapcsolatok, és ez elengedhetetlen agyunk rugalmasságához.

Mindannyiunkkal előfordul, hogy miközben csendesen üldögélünk, agyunk elkalandozik a jelenből, és teljesen másfelé kezd barangolni – talán egy közelmúltbeli élményt, talán egy régmúlt emléket elevenít fel. Mondhatjuk azt, hogy ilyenkor elábrándoztunk.

Hiába teljesen hétköznapi ez a tapasztalat, az idegtudománynak mindeddig nemigen sikerült kiderítenie, mi történik az agyunkban, miközben képzelődünk vagy álmodozunk. Most egy egereken végzett vizsgálat révén, melynek eredményei a Nature folyóiratban láttak napvilágot, a Harvard Medical School (HMS) kutatói által vezetett munkacsoport egy lépéssel közelebb jutott a jelenség megértéséhez.

Így befolyásolja az agyat az álmodozás

A kutatók az egerek látókérgében – a vizuális feldolgozásért felelős agykérgi területen – követték nyomon az idegsejtek aktivitását az állatok nyugodt ébrenléti állapotában. Azt találták, hogy ezek az idegsejtek időnként olyan mintázatban tüzelnek, mintha az egér egy tényleges képet nézne, ami arra utal, hogy az egér erre a képre gondolt – vagy, ha úgy tetszik, ábrándozott róla. Sőt, a napi első néhány ábrándozási epizód során mutatott agyi aktivitásmintázat megjósolta, miként változik majd idővel az egérnek a szóban forgó tényleges képre adott válasza.

Az eredmények egyelőre csak előzetes, mégis roppant izgalmas bizonyítékot szolgáltatnak arra, hogy

az ábrándozás befolyásolja az agy jövőbeni válaszát arra, amit majd lát.

Ezt az ok-okozati viszonyt még további vizsgálatoknak kell megerősíteniük – emlékeztetnek a szerzők –, de a megfigyelések már így is figyelemre méltó utalásként értelmezhetők arra nézve, hogy a nyugodt ébrenlét alatt megélt álmodozás szerepet játszhat az agyi plaszticitásban, vagyis az agy azon képességében, hogy az új tapasztalások hatására átalakítsa önmagát.

Szerettük volna tisztázni, hogyan is zajlik ez az álmodozási folyamat a neurobiológiai szinten, és hogy vajon a nyugodt befelé fordulás e percei fontosak-e a tanulás és az emlékrögzítés szempontjából"

– foglalta össze Nghia Nguyen, a HMS Blavatnik Institute neurobiológia doktorandusza és a tanulmány vezető szerzője.

Tudósok már rengeteg időt eltöltöttek annak tanulmányozásával, hogyan játsszák vissza az idegsejtek a múltbéli eseményeket és hogyan térképezik le a fizikai környezetet a hippokampusz nevű, csikóhalra emlékeztető alakú agyterületen, amelyről köztudott, hogy kulcsszerepet játszik az emlékezetben és a térbeli tájékozódásban. Azt azonban jóval kevesebbet kutatták, hogy más agyi régiókban, például a látókéregben miként zajlik az emlékek visszajátszása, holott ez értékes információval szolgálna a vizuális emlékek kialakulásáról.

„Laboratóriumunkban arra lettünk kíváncsiak, vajon képesek vagyunk-e a látókéregben elegendő számú idegsejt aktivitását rögzíteni ahhoz, hogy kiderítsük, pontosan mi is az az emlék, amit az egér éppen felidéz, hogy aztán ezt az információt összekapcsoljuk az agyi plaszticitással" – magyarázta Mark Andermann, a Beth Israel Deaconess Medical Center orvosa, a HMS neurobiológia professzora és a cikk rangidős szerzője.

Illusztráció Forrás: Shutterstock

Így zajlott a kutatás

A mostani tanulmány során a kutatók többször váltakozva mutattak az egereknek két képet. Mindkét ábra szürke, fekete és fehér pöttyös négyzetekből állt, de különböző mintázatban. A képek bemutatása között az egerek egy percen át a szürke képernyőt bámulták. A műszerek mindeközben a látókéreg mintegy 7000 idegsejtjének aktivitását rögzítették.

A csoport azt tapasztalta, hogy miközben az egerek az egyik vagy másik képet nézték, a látókérgükben sajátos tüzelési mintázat alakult ki, amely eléggé eltért a két kép esetén ahhoz, hogy jól megkülönböztethetők legyenek. S ami még ennél is lényegesebb: két bemutatás között, míg az egerek a szürke képernyőt nézték, idegsejtjeik olykor a képnézés közben megfigyelthez hasonló mintázatban kezdtek tüzelni. Ez a mintázat nem volt teljesen azonos a képnézés közbenivel, de hasonlított hozzá annyira, hogy a kutatók arra következtethessenek: az egér ilyenkor a képzeletében jeleníti meg a képet. Ez a fajta elábrándozás csak olyankor fordult elő, amikor az egerek egyébként elengedték magukat; ezt az állapotot nyugodt viselkedés és szűk pupillák jellemezték.

Kevéssé meglepő módon az egerek leginkább a legutóbb látott képet képzelték maguk elé, és többet ábrándoztak a nap elején, mint a vége felé, amikor már mindkét képet több tucatszor bemutatták nekik. Rábukkantak viszont a kutatók egy olyan összefüggésre is, amire egyáltalán nem számítottak.

Egy-egy nap folyamán, illetve az egész kísérlet alatt folyamatosan változtak azok az aktivitási mintázatok, amelyekkel az egerek egyik vagy másik képre válaszoltak. Az idegtudósok „reprezentációs sodródás"-nak nevezik ezt a jelenséget, amely azonban nem olyan véletlenszerű, mint ahogy a „sodródás" szó sugallaná. Idővel a két kép kiváltotta mintázat egyre jobban kezdett különbözni, mígnem mindkettőre már szinte teljesen átfedésmentes, különálló idegsejtkészletek válaszoltak. S ami figyelemre méltó: a mintázat, ami akkor jelent meg az egerek agyában, amikor valamelyik képről az első néhány alkalommal merengtek, megjósolta, milyenné alakul majd a mintázat, amikor később megint a valódi képet nézik.

Az álmodozás rugalmassá teszi az agyat

„Sodródás tapasztalható abban, ahogy az agy ugyanarra a képre válaszol, ha újra és újra látja, és a képről szóló korai ábrándozásból megmondható, merrefelé visz ez a sodródás" – fejtette ki Andermann.
A kutatók azt is megállapították, hogy a látókéreg képzelgései a hippokampusz újrajátszó aktivitásával egy időben történtek, ami arra utal, hogy a két agyi régió kommunikál egymással az álmodozás során.

A kutatás eredményei alapján a szerzők azt gyanítják, hogy

az álmodozásnak aktív szerepe lehet az agyi plaszticitásban.

„Ha két különböző képet sokszor egymás után látunk, fontossá válik, hogy különbséget tudjunk tenni közöttük. Eredményeink arra mutatnak, hogy az ábrándozás, vagyis a képzeletben való megjelenítés irányíthatja ezt a folyamatot azáltal, hogy a két képhez kapcsolódó kétféle idegi aktivitásmintázatot távolabb tereli egymástól" – magyarázta Nguyen, hozzátéve, hogy ez az összefüggés még további bizonyításra szorul. A két kép megkülönböztetését lehetővé tevő tanulás segíthet az egérnek abban, hogy a jövőben specifikusabban tudjon válaszolni rájuk – fűzte még hozzá a kutató.

E friss megfigyelések egybecsengenek azzal az egyre gazdagodó bizonyítékanyaggal, amely azt támasztja alá, hogy egy élményt követő nyugodt ébrenléti állapot rágcsálókban és emberekben egyaránt javítja a tanulás és emléknyomképzés hatékonyságát.

A kutatók az elkövetkezendő időben képalkotó módszereik segítségével a látókéreg egyes idegsejtjei közötti kapcsolatokat szeretnék láthatóvá tenni, és megvizsgálni, miként változnak e kapcsolatok, miközben az agy „lát" egy képet.

Nyomába eredtünk az agyi aktivitás máig feltáratlan 99 százalékának, és hallatlan gazdagságra bukkantunk a látókéregben, amiről senki se tudott eddig"

– mondta el Andermann.

Illusztráció Forrás: Science Photo Library via AFP/KATERYNA KON/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Kateryna Kon/Science Photo Libra

Egyelőre nem tudni, hogy embereknél is működik-e

Az, hogy vajon az álmodozás az emberekben is hasonló látókérgi aktivitásmintázatokat produkál-e, egyelőre nyitott kérdés, melynek megválaszolásához további kísérletekre van szükség. Előzetes eredmények ugyanakkor arra utalnak, hogy valami ezzel analóg folyamat zajlik az emberekben is, amikor képi emlékeket idéznek fel. Randy Buckner, a Harvard Egyetem pszichológia és idegtudomány professzora megmutatta, hogy a látókéreg aktivitása megélénkül, amikor embereket arra kérnek, hogy részletesen idézzenek fel egy képet. Más tanulmányok is az elektromos aktivitás felbolydulását észlelték az emberi látókéregben és a hippokampuszban a vizuális emlékelőhívás alatt.

A tudósok számára az ilyen és hasonló eredmények azt sugallják, hogy lényeges magunknak olyan nyugodt ébrenléti időszakokat biztosítanunk, amelyek alkalmat adnak némi elkalandozásra. Ami a kísérleti egereknek egy kis szünet a képek bemutatása között, az nekünk egy percnyi megállás lehet a telefon pörgetésében. „Elég biztosak vagyunk abban, hogy ha valaki sosem ad magának ébrenléti pihenőidőt, annak kevesebb álmodozásra jut lehetősége, ami pedig lényeges lehet az agyi plaszticitás szempontjából" – intett Andermann.