مراحل خواب چه نقشی در شکل‌گیری خاطرات دارند؟

به گزارش گروه علم و آموزش ایران اکونومیست از وبگاه سای‌تک‌دیلی (SciTechDaily)، دانشمندان علوم اعصاب با استفاده از یک مدل شبکه عصبی کشف کردند که وقتی بدن بین مرحله خواب حرکت سریع چشم (REM) و خواب موج آهسته (خواب عمیق) حرکت می‌کند، هیپوکامپ (قسمتی از دستگاه لیمبیک مغز که مرکز یادگیری است) و نوقشر (نئوکورتکس) به روش‌هایی با هم برهمکنش دارند که کلید شکل‌گیری حافظه است.

مراحل خواب چه نقشی در شکل‌گیری خاطرات دارند؟ آنا شاپیرو (Anna Schapiro)، عصب‌شناس دانشگاه پنسیلوانیا در آمریکا، می‌گوید: مدت‌ها است که می‌دانیم یادگیری مفید در طول خواب اتفاق می‌افتد. وقتی بیدار هستید، تجربیات جدید را رمزگذاری می‌کنید، به خواب می‌روید و وقتی بیدار می‌شوید حافظه شما به نوعی تغییر کرده است.

شاپیرو به همراه همکارانش به‌تازگی پژوهشی را منتشر کرده‌اند که نشان می‌دهد در حین اینکه مراحل خواب موج آهسته و خواب حرکت سریع چشم در مغز تکرار می‌شود (حدوداً پنج بار در شب اتفاق می‌افتد)، هیپوکامپ آنچه را آموخته است به نوقشر آموزش می‌دهد و اطلاعات بدیع و زودگذر را به حافظه ماندگار تبدیل می‌کند.

شاپیرو می‌گوید: این فقط یک مدل یادگیری در مدارهای محلی در مغز نیست؛ بلکه نشان می‌دهد چگونه یک ناحیه مغز می‌تواند در طول خواب، یک ناحیه دیگر مغز را آموزش دهد؛ در حالی که هیچ راهنمایی از دنیای بیرونی وجود ندارد. این مطلب همچنین نشان می‌دهد ما چگونه در طول زمان و با تغییر محیط می‌توانیم به‌خوبی بیاموزیم.

شاپیرو و همکارانش مدل‌های شبکه عصبی را برای شبیه‌سازی عملکردهای یادگیری و حافظه می‌سازند. آن‌ها برای این کار، یک مدل شبکه عصبی ساختند که متشکل است از هیپوکامپ، مرکز مغز برای خاطرات جدید، که وظیفه آن یادگیری رویدادهای روزانه جهان است و نوقشر که مسئول جنبه‌هایی مانند زبان، شناخت سطح بالاتر و ذخیره‌ حافظه دائمی بیشتر است. در طول خواب شبیه‌سازی‌شده، محققان می‌توانند تماشا و ضبط کنند که کدام نورون‌های شبیه‌سازی‌شده در این دو ناحیه شلیک می‌کنند، سپس آن الگوهای فعالیت را تجزیه‌وتحلیل کنند.

این تیم با الهام از مغز، یک الگوریتم یادگیری ساختند و چندین شبیه‌سازی خواب را با استفاده از آن انجام دادند. شبیه‌سازی‌ها نشان داد که در طول خواب موج آهسته، مغز بیشتر حوادث و داده‌های اخیر را با هدایت هیپوکامپ بازبینی می‌کند و در طول خواب حرکت سریع چشم، بیشتر آنچه را که قبلاً اتفاق افتاده است، با هدایت حافظه در نواحی نئوکورتیکال تکرار می‌کند.

شاپیرو می‌گوید: تناوب بین دو مرحله خواب نیز اهمیت دارد. زمانی که نوقشر فرصتی برای پخش مجدد اطلاعات خود ندارد، اطلاعات آنجا بازنویسی می‌شود. فکر می‌کنیم برای شکل‌گیری حافظه قوی باید خواب متناوب حرکت سریع چشم و حرکت آرام چشم داشته باشید.

درک بهتر نقش مراحل خواب در حافظه احتمالاً در درازمدت به درمان اختلالات روانپزشکی و عصبی که کمبود خواب یکی از علایم آن است، می‌انجامد. به گفته این تیم پژوهشی اطلاعات بیشتر درباره این موضوع ممکن است به پیشرفت در زمینه یادگیری عمیق و هوش مصنوعی نیز کمک کند و مسیرهای جدیدی را برای پردازش حافظه آفلاین قدرتمندتر در سیستم‌های هوش مصنوعی ارایه دهد.