睡眠はどのように関係記憶を構築するのか
リレーショナルメモリ（関係記憶）とは、物体、人、または出来事の間での任意または間接的な関連付けを記憶する機能です。
たとえば、顔と名前、車のキーを置いた場所、出かける前にコンロの火を消したかどうかの確認などが該当します。
以前の研究では、動物と人間の記憶は十分で質の高い睡眠から恩恵を受けることが確立されています。
2022年5月25日にJournal of Neuroscienceに発表された新しい研究では、カリフォルニア大学サンディエゴ校医学部の医学教授であるマキシム・バゼノフ博士と、彼の研究室の大学院生であるティモシー・タドロス氏が、睡眠中に新しい関係の記憶を強化または作成します。
著者らは、視床（初期の感覚処理に関与）と皮質（記憶、学習、意思決定に関与）の2つの脳領域の人工モデルを開発しました。
このモデルは、2つの主要な脳の状態をシミュレートすることができました。
ニューロンが自発的に活動しているときに覚醒し、感覚入力を処理するように最適化され、
徐波などの電気的活動の固有の振動が生成されたときに深い睡眠に落ちます。
人工モデルのネットワークのプロパティを変更して、生物学的脳が毎日行うのと同様に、覚醒活動と睡眠活動の間の移行を促進することができます。
皮質領域では、ニューロン間の接続は、シナプス可塑性として知られるそれらの活動に基づいて強くなったり弱くなったりすることが許可されました。
これは、記憶がどのように形成または消去されるかについての主要な既知の生物学的メカニズムを反映しています。
「私たちは視覚処理後に皮質をモデル化しました。1つの皮質層は一次視覚野を表し、もう1つの皮質層は連合野を表しています。」
とタドロス氏は述べています。
「同じ物体を見るたびに、視覚野のほぼ同じニューロンがアクティブになります。人が同じ文脈で2つのオブジェクトを見た場合、これらの関連付けは、2つのオブジェクトのそれぞれを表すニューロン間の接続を強化することによって、連想皮質で学習される可能性があります。」
科学者らは、ネットワークをアウェイクモードで訓練しました。A+B、またはB+Cなどの直接的な関連付けを学習しましたが、A + Cは学習しませんでした。
その後、スリープモードでは、A+Cにおいてモデルが間接的な関連付けを形成することを発見しました。
「これは、睡眠中に、関連する3つの物体（A、B、C）すべてを表すニューロンが時間的に近い順序で自発的に発火したために発生しました。これは睡眠再生と呼ばれる現象で、シナプス可塑性を引き起こし、これらすべてのニューロン間に強力なシナプス接続を形成しました。」
「したがって、睡眠後、Aなどの1つのグループをアクティブにすると、BやCなどの他のすべての関連グループがアクティブになります。」
とバゼノフ博士は述べました。
研究者たちは、主に概念的なものですが、この作業には実際の影響があると述べています。
「この研究の重要な現実世界への影響の1つは、統合失調症や自閉症スペクトラム障害などの将来の疾患研究の情報となることです。」
とバゼノフ博士は述べています。
「研究によると、これらの状態の人々は、関係記憶課題でのパフォーマンスがより悪く、睡眠、特に徐波睡眠を混乱させています。」
「私たちの研究は、これらの状態に関連する認知症状のいくつかを緩和するために徐波睡眠の改善に焦点を当てることが、認知症状のみに焦点を当てるよりも、より実り多い道である可能性があることを示しています。」
著者らはまた、記憶機能と睡眠の質は年齢とともに低下することを指摘しました。
しかし、睡眠の振動を増強する現在または新しい技術は、高齢者の記憶機能を保護および改善するのに役立つ可能性があります。
【以下のリンクより引用】
How sleep builds relational memory
Sciencedaily