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Durham, NC (USA) - Mit dem Freilegen Ratten auf neuartige Objekte und ihre Mess-Signale des Gehirns, Duke University Forscher haben festgestellt, verräterisch Signal Nachhall in weiten Bereichen des Gehirns während des Schlafes zeigen, dass der Prozess der Konsolidierung von Erinnerungen.
Nach Angaben der Forscher, ihre Ergebnisse bieten wichtige Anhaltspunkte dafür, dass umfangreiche Regionen des Gehirns beteiligt sind bei der Verarbeitung Erinnerungen während einer bestimmten Form von Schlaf, die genannte Slow-Wave-Schlaf.
Die Forscher ihre Erkenntnisse, sagte lag zur Ruhe früheren Zweifel daran, dass Schlaf ermöglicht die Konsolidierung der neu erworbenen Erinnerungen, und legt auch fest, Rollen für beide langsam-Welle schlafen und schnelle Auge Bewegung (REM) Schlaf im Speicher Konsolidierung. Slow-Wave Sleep ist eine tiefe traumlosen Schlaf, und REM-Schlaf ist im Zusammenhang mit Träumen.
Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse am 19. Januar, 2004, in der Online-Public Library of Science (www.plos.org).
Senior Autor auf dem Papier war Miguel Nicolelis, Ph.D., Professor für Neurobiologie und für Biomedizinische Technik, die auch Co-Direktor des Duke Center for Neuroengineering. Lead-Autor war Sidarta Ribeiro, Ph.D., in Nicolelis Labor. Andere Autoren waren CO Neurobiologen Damien Gervasoni, Ph.D., Ernesto Soares, Yi Zhou, Shih-Chieh Lin, MD, und Janaina Pantoja; und Michael Lavine, Ph.D., von der Duke-Institut für Statistik und Entscheidung Wissenschaften. Ihre Arbeit wurde von der National Institutes of Health und dem Pew lateinamerikanischen Programm.
In ihrer Studie, die Forscher, die etwa 100 winzig Aufnahme Elektroden im Gehirn von Ratten, in vier Regionen, die im Speicher Bildung und sensorische Verarbeitung.
Diese Hirnareale, die den Hippocampus, das ist allgemein der Ansicht zu sein, die im Speicher Lagerung und Bereiche des Stirnhirns, die in Nagetier-spezifischen Verhaltensweisen.
Die Wissenschaftler beschäftigt die gleichen neuronalen Aufnahme Technologie, die Nicolelis und seine Kollegen benutzt, um die Affen zu kontrollieren einem Roboterarm, eine Errungenschaft der Bekanntgabe im Oktober 2003.
Die Forscher neben der exponierten Ratten auf vier Arten von Roman Objekte in der Dunkelheit, da weitgehend nächtliche Nagetiere davon abhängen, der Tastsinn über ihre Schnurrhaare zu untersuchen, ihre Umwelt.
Die vier Objekte wurden ein Golfball auf einem Frühjahr, ein Fingernagel Pinsel, einem Stock aus Holz mit Bolzen befestigt und ein Schlauch, der verzichtet Getreide behandelt.
Die Forscher aufgezeichnet und analysiert Gehirn Signale aus der Ratten vor, während und nach ihrer Erkundung, für mehrere Tage in ganz natürlichen Schlaf-Weck-Zyklen. Analysen dieser Signale ergeben, "Nachhall" Unterscheidungskraft Gehirn Welle Muster in allen Bereichen überwacht werden für bis zu 48 Stunden nach dem Roman Erfahrung.
Nach Ribeiro, "Wir haben festgestellt, dass die Aktivität des Gehirns, wenn das Tier in einer vertrauten Umgebung nicht" kleben "- das heißt, das Gehirn hält sich von einem Staat in einen anderen.
Im Gegensatz dazu, wenn das Tier ist die Erforschung eines neuartigen Umwelt, dass Neuheit stellt ein gewisses Muster von Aktivitäten, die lingers in allen Bereichen die wir untersucht. Auch haben wir festgestellt, dass dieses Muster war viel stärker in langsamen-Wellen-Schlaf als im REM-Schlaf. "
Umgekehrt, früheren Studien von Ribeiro und seine Kollegen gezeigt, dass die Aktivierung von Genen der Lage, Speicher Konsolidierung tritt während der REM-Schlaf, nicht-Welle langsam schlafen.
"Gestützt auf all diese Ergebnisse, sind wir vor, dass die zwei getrennten Phasen spielen und sich ergänzenden Rollen im Speicher Konsolidierung", sagte er.
"Zeiten der langsamen Welle-Schlaf sind sehr lang und produzieren ein Rückruf und wahrscheinlich Verstärkung der Erinnerung Spuren. Sich daraus ergebenden Folgen der REM-Schlaf, die sind sehr kurz, Auslöser der Expression von Genen zu speichern, was verarbeitet wurde während der Zeitlupen-Welle schlafen. "
Im Prinzip ist dieses Modell erklärt Studien wie die von Robert Stickgold und seine Kollegen an der Harvard University, aus denen hervorgeht, dass beide langsamen-Wellen-und REM-Schlaf haben positive Auswirkungen auf die Speicher Konsolidierung, sagte er. Nach Nicolelis, die neue Experimente Unzulänglichkeiten der vorangegangenen Studien.
"Ich glaube, das ist ein weiterer Beweis für die Macht der Fähigkeit der Blick auf mehrere Bereiche des Gehirns gleichzeitig", sagte er.
"Früher, berichtet Ermittler haben die Möglichkeit, daß werden konsolidiert Erinnerungen während des Schlafes, indem Sie auf Nachhall, aber sie sah nur im Hippocampus und Hirnrinde. Und sie sah nur für eine Stunde oder so. Sie blickte nie auf mehreren Regionen des Gehirns gleichzeitig, und sie nie für längere Zeit.
"Wir haben jetzt gezeigt, dass diese Nachhall auftreten, in einer weitaus stärker verteilt werden über das Stirnhirn, und für einen sehr langen Zeitraum. Wichtig ist, betonte Nicolelis, die neuesten Erkenntnisse liefern weitere Beweise dafür, dass das Gehirn verhält sich wie ein integriertes Ganzes in der Verarbeitung von Informationen.
"Das Gehirn kann nicht als nur ein Mosaik von Strukturen, mit ein, eine bestimmte Funktion und andere tun anderen unabhängigen Funktionen", sagte er. "Dieses Modell hat, die verworfen werden sollen, und dieses Papier ist eine der ersten Studien um zu zeigen, dass das Gehirn hat, um als ein Ganzes behandelt werden.
"Also, während die verschiedenen Aspekte der Speicher Konsolidierung Mai geschieht in verschiedenen Strukturen, das gesamte Gehirn beteiligt sich in diesem Prozess, und nicht nur der Hippocampus oder Kortex, der die Idee vor dieser Arbeit", sagte Nicolelis.
Weiter, sagte Nicolelis, die Forscher in der Experimente, in denen sie Datensatz aus mehr Gehirn Strukturen über längere Zeiträume. Sie werden auch genetisch manipulieren, die Tiere, die Abschaltung bestimmter Gene zu versuchen, Einfluss auf neuronale Schaltkreise, die im Speicher Lagerung.