Mozek pracuje, i když spíme. Zpracovává informace, které jsme za den nasbírali

V průměru prospíme až třetinu života. Co dělá během těch dlouhých hodin mozek? S pomocí umělé inteligence schopné dekódovat mozkovou aktivitu během spánku byli vědci z Univerzity v Ženevě (UNIGE) schopní zjistit, na co myslíme, když spíme. Kombinací funkčního zobrazování magnetickou rezonancí (fMRI) a elektroencefalografie (EEG) poskytl ženevský tým důkazy o tom, že práce na třídění tisíců informací zpracovaných během dne probíhá během hlubokého spánku.

Právě během spánku totiž může mozek, který již nepřijímá podněty zvenčí, vyhodnotit všechny tyto vzpomínky, aby si uchoval jen ty nejdůležitější a nejužitečnější. Za tímto účelem navazuje vnitřní dialog mezi jednotlivými částmi, v nichž sídlí různá centra, tedy centra řeči, zpracování obrazu a podobně.

V rámci experimentu výzkumníci v podvečer umístili dobrovolníky do tunelovitého přístroje, kde se provádí magnetická rezonance, a nechali je hrát dvě videohry.

Když je konkrétní informace označena za jednu z „vyvolených“, povzbudí to mozek, aby si ji zapamatoval dlouhodobě. Výsledky studie, které byly prezentovány v časopise Nature Communications, poprvé otevírají první krok k odpovědi na otázku, jak lidská mysl pracuje ve spánku.

Vzpomínky ukládá hipokampus

Spánek hraje hlavní roli při konsolidaci paměti a řízení emocí. Když spíme, mozek aktivuje paměťovou stopu vytvořenou během dne a pomáhá regulovat emoce. A z toho vycházeli i ženevští výzkumníci, které především zajímalo, jak důležitou roli hrají v celém procesu emoce pozitivní.

„Abychom zjistili, které oblasti mozku jsou během spánku aktivní a abychom dešifrovali, jak tyto oblasti pomáhají s konsolidací paměti, vyvinuli jsme speciální dekodér, který dokáže dešifrovat, jak aktivní je mozek v hlubokém spánku,“ říká pro magazín Science Daily Virginie Sterpenichová, výzkumnice z Katedry základních neurověd Lékařské fakulty UNIGE a hlavní autorka studie.

S pomocí dekodéru tým vedený Sterpenichovou zjistil, že tím, kdo ukládá dočasné stopy nedávných událostí, tedy zpětně zasílá do mozkové kůry informace, které během dne ukládá, je hipokampus umístěný ve střední části spánkového laloku. Ten umožňuje konsolidaci paměti přehráváním událostí z celého dne a díky tomu posiluje vazby mezi neurony.

Situaci rozklíčovaly videohry

V rámci experimentu výzkumníci v podvečer umístili dobrovolníky do tunelovitého přístroje, kde se provádí magnetická rezonance, a nechali je hrát dvě videohry – hru o rozpoznávání tváří podobnou hře „Hádej kdo“ a 3D bludiště, z něhož je třeba najít východ. Tyto hry byly vybrány, protože aktivují odlišné oblasti mozku, a proto je snazší jejich působení na mozek na snímcích z MRI rozdělit. Hry byly navíc bez vědomí respondentů upravené tak, že bylo možné hrát pouze jednu ze dvou her (polovina jednu, druhá druhou). Šlo o to, aby si mozek spojil výhru s pozitivní emocí.

Poté se dobrovolníci jednu až dvě hodiny v MRI vyspali a výzkumníci opět zaznamenali jejich mozkovou aktivitu. „Zkombinovali jsme EEG měřící spánkové stavy s funkční MRI, která každé dvě sekundy pořizuje snímek mozku a jeho aktivity. Poté jsme pomocí neuronového dekodéru určili, zda se mozková aktivita pozorovaná během období hraní spontánně objevila i během spánku,“ vysvětluje další autorka studie, profesorka Sophie Schwartzová.

Odměnu si mozek neodepře

Porovnáním skenů MRI z různých fází spánku i bdění výzkumníci zjistili, že během hlubokého spánku byly vzorce mozkové aktivity velmi podobné těm zaznamenaným během fáze bdělosti, tedy během hraní hry.

„Je zřejmé, že mozek znovu prožíval radost z výhry,“ říká Sterpenichová. Dva dny po uplynutí experimentu byl účastníkům proveden test paměti. První polovina rozpoznala všechny tváře ve hře „Hádej kdo“, druhá půlka si pamatovala výchozí bod bludiště. To dokazuje, že paměť spojená s úspěchem jako s odměnou je lepší, když se během spánku znovu spontánně aktivuje. Touto prací podle redaktorů Science Daily ženevský tým v bádání po aktivitě mozku během spánku otevírá novou a fascinující perspektivu.