Onderzoekers van het RIKEN Center for Brain Science (CBS) hebben ontdekt hoe waargenomen herinneringen die geassocieerd worden met positieve emoties zoals vreugde of geluk versterkt worden tijdens de slaap. Het onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Neuron, zou wetenschappers kunnen helpen de neurologische basis te begrijpen voor het overwinnen van ziekten zoals drugs- of seksverslaving.

Hoe informatie wordt verwerkt en herinneringen worden gevormd

Waarom roepen emotionele gebeurtenissen, positief of negatief, sterke, langdurige herinneringen op aan externe informatie zoals muziek, geuren en texturen die tijdens de gebeurtenissen worden waargenomen? We weten dat slaap essentieel is voor geheugenconsolidatie, het proces dat nieuwe gebeurtenissen omzet in herinneringen, maar we weten niet hoe slaap een rol speelt bij geheugenverbetering. Experimenten hebben aangetoond dat emotionele gebeurtenissen anders kunnen worden verwerkt afhankelijk van de fase van de slaap, maar het is nog onduidelijk welk deel van de slaap belangrijker is voor de consolidatie ervan, de REM-slaap – de periode waarin we levendige dromen hebben – of de niet-REM-slaap. Het nieuwe onderzoek, geleid door Masanori Murayama van het RIKEN CBS, was ontworpen om deze vraag te beantwoorden.

De onderzoekers creëerden eerst muizenequivalenten van neutrale en emotionele gebeurtenissen om te onderzoeken wat de hersenen anders doen tijdens de slaap als er emoties bij betrokken zijn. In een neutrale situatie mochten mannelijke muizen op de eerste dag van het experiment als leerfase alleen een gladde textuur verkennen en de volgende dag als testfase zowel gegroefde als gladde texturen. Als hun herinnering aan de gladde textuur bewaard bleef tot de tweede dag, verkozen ze de gegroefde textuur te verkennen, maar niet de gladde, omdat muizen van nature van nieuwe omgevingen houden.

Als de gladde textuur echter werd geassocieerd met een positieve emotionele ervaring – interactie met een vrouwtjesmuis – bleef de herinnering aan de textuur veel langer behouden. Zelfs met een interval van vier dagen gaven de muizen op de vijfde dag nog steeds de voorkeur aan de gladde textuur, wat aantoont dat deze experimentele opstelling een emotioneel versterkt textuurgeheugen bij muizen kan creëren. Zoals Murayama uitlegt, is dit het eerste onderzoek dat een verbetering van het langetermijngeheugen door emotie bij proefdieren aantoont.

De onderzoekers identificeerden de amygdala, het emotionele centrum van de hersenen, als de sleutel tot dit proces. De amygdala is verbonden met een corticaal top-down circuit van motorische naar sensorische cortex, dat de accurate waarneming en herinnering van textuurinformatie regelt, zoals Murayama’s groep eerder had ontdekt. Dit tri-regionale circuit versterkt emotioneel verbonden herinneringen. Beeldvorming van de hersenen toonde aan dat deze drie hersengebieden samen werden geactiveerd tijdens de leerfasen en werden gereactiveerd tijdens de vroege niet-REM slaap, maar niet tijdens de REM slaap, om het geheugen te versterken.

Behandelingen ontwikkelen die de geestelijke gezondheid en geheugenstoornissen verbeteren

Om het belang van niet-REM reactivering te testen, verhinderden de onderzoekers tijdelijk de input van de amygdala naar de motorische cortex, die top-down input stuurt naar het sensorische gebied. Toen ze dit deden tijdens de niet-REM slaap, konden de muizen de textuurherinnering pas op de vijfde dag vasthouden, ondanks de emotionele ervaring. Het blokkeren van de signalen tijdens de REM-slaap had daarentegen geen effect, wat bevestigt dat de niet-REM-slaap de kritieke slaapfase is voor het versterken van waargenomen herinneringen. “Traditioneel wordt gedacht dat de REM-slaap de primaire fase is voor de verwerking van emotionele herinneringen,” zegt Murayama. De bevindingen van de onderzoekers vechten dit idee aan en ondersteunen in plaats daarvan de niet-REM slaap als de cruciale fase.

Dit onderzoek verklaart niet alleen hoe emoties andere soorten herinneringen (zoals perceptie) versterken, maar wijst ook op mogelijke behandelingen voor stoornissen zoals verslaving, waarbij symptomen soms worden veroorzaakt door waargenomen informatie in een fenomeen dat flashback wordt genoemd. Dergelijke informatie wordt verondersteld sterk verankerd te zijn in het geheugen in combinatie met emotionele gebeurtenissen die zelfs lang voor de episodes plaatsvonden. Door de hersenactiviteit in de amygdala en aanverwante gebieden tijdens de niet-REM slaap te moduleren om herinneringen die flashbacks triggeren te verzwakken, zouden artsen mogelijk verslaving kunnen voorkomen of behandelen.

Toekomstig onderzoek zal onderzoeken hoe deze bevindingen kunnen worden toegepast op ziektemodellen zoals leeftijdsgerelateerd geheugenverlies of verslaving. “Het is bijvoorbeeld belangrijk om te onderzoeken of we herinneringen in oudere muizen kunnen herstellen of zelfs versterken,” zegt Murayama. “Ons uiteindelijke doel is om deze kennis te gebruiken om behandelingen te ontwikkelen die de geestelijke gezondheid en geheugengerelateerde aandoeningen verbeteren.”