Forskare vid RIKEN Center for Brain Science (CBS) har upptäckt hur upplevda minnen som är förknippade med positiva känslor som glädje eller lycka förstärks under sömnen. Studien, som publiceras i tidskriften Neuron, kan hjälpa forskare att förstå den neurologiska grunden för att övervinna sjukdomar som drog- eller sexberoende.

Hur information bearbetas och minnen bildas

Varför framkallar känslomässiga händelser, oavsett om de är positiva eller negativa, starka och långvariga minnen av extern information som musik, dofter och texturer som uppfattats under händelserna? Vi vet att sömnen är viktig för minneskonsolideringen, den process som gör att nya händelser blir till minnen, men vi vet inte hur den spelar roll för minnesförstärkningen. Experiment har visat att känslomässiga händelser kan bearbetas olika beroende på sömnfas, men det är fortfarande oklart vilken del av sömnen som är viktigast för minneskonsolideringen, REM-sömn – den period då vi har livliga drömmar – eller icke-REM-sömn. Den nya studien, som leddes av Masanori Murayama vid RIKEN CBS, var utformad för att besvara denna fråga.

Forskarna skapade först musmotsvarigheter till neutrala och känslomässiga händelser för att undersöka vad hjärnan gör annorlunda under sömnen när känslor är inblandade. I en neutral situation fick hanmössen utforska endast en slät textur under experimentets första dag som en inlärningsfas och både räfflade och släta texturer nästa dag som en testfas. Om minnet av den släta konsistensen fanns kvar till den andra dagen föredrog de att utforska den räfflade konsistensen, men inte den släta, eftersom möss naturligt gillar nya miljöer.

Men om den släta texturen förknippades med en positiv känslomässig upplevelse – interaktion med en honmus – bevarades minnet av texturen mycket längre. Även med ett intervall på fyra dagar föredrog mössen fortfarande den släta texturen den femte dagen, vilket visar att denna experimentella uppställning kan skapa ett känslomässigt förstärkt texturminne hos möss. Som Murayama förklarar är detta den första studien som visar att långtidsminnet förstärks av känslor hos försöksdjur.

Forskarna identifierade amygdala, hjärnans emotionella centrum, som nyckeln till denna process. Amygdala är kopplad till en kortikal top-down-krets från motoriska till sensoriska hjärnbarken, som kontrollerar den korrekta uppfattningen och minnet av texturinformation, vilket Murayamas grupp tidigare hade upptäckt. Denna tri-regionala krets förstärker känslomässigt kopplade minnen. Hjärnavbildning visade att dessa tre hjärnregioner aktiverades i samarbete under inlärningsfaserna och återaktiverades under tidig icke-REM-sömn, men inte under REM-sömn, för att stärka minnet.

Utveckla behandlingar som förbättrar mental hälsa och minnesrelaterade störningar

För att testa betydelsen av reaktivering under icke-REM-sömn hindrade forskarna tillfälligt amygdalas input till motorcortex, som skickar top-down-input till det sensoriska området. När de gjorde detta under icke-REM-sömn kunde mössen behålla texturminnet först på den femte dagen, trots den känslomässiga upplevelsen. Att blockera signalerna under REM-sömn hade däremot ingen effekt, vilket bekräftar att non-REM-sömn är den kritiska sömnfasen för att stärka upplevda minnen. ”Traditionellt sett har REM-sömnen ansetts vara den primära fasen för bearbetning av känslomässiga minnen”, säger Murayama. Forskarnas resultat utmanar denna idé och stöder istället non-REM-sömn som den avgörande fasen.

Denna studie förklarar inte bara hur känslor förstärker andra typer av minnen (t.ex. perception), utan pekar också på möjliga behandlingar för störningar som missbruk, där symtom ibland utlöses av upplevd information i ett fenomen som kallas flashback. Sådan information tros vara starkt förankrad i minnet i samband med känslomässiga händelser som inträffat även långt före episoderna. Genom att modulera hjärnaktiviteten i amygdala och relaterade regioner under icke-REM-sömn för att försvaga minnen som utlöser flashbacks, skulle läkare potentiellt kunna förebygga eller behandla missbruk.

Framtida forskning kommer att undersöka hur dessa resultat kan tillämpas på sjukdomsmodeller som åldersrelaterad minnesförlust eller beroende. ”Det är till exempel viktigt att undersöka om vi kan återställa eller till och med stärka minnet hos äldre möss”, säger Murayama. ”Vårt slutmål är att använda denna kunskap för att utveckla behandlingar som förbättrar den mentala hälsan och minnesrelaterade störningar.”