Ce se întâmplă în creier în timp ce visăm cu ochii deschişi? Observaţiile la şoareci sugerează că visatul cu ochii deschişi are un rol în remodelarea creierului.
Visatul cu ochii deschişi pare din ce în ce mai puţin un obicei prost şi mai mult o virtute, cu cât cercetătorii în neuroştiinţe şi psihologii studiază mai mult în acest fenomen.
Oamenii de ştiinţă de la Universitatea Harvard au găsit acum dovezi preliminare că, atunci când şoarecii „visează cu ochii deschişi" sau reflectă în linişte la ceva ce le-a captat atenţia, creierul lor este reconfigurat într-un mod util proceselor de memorare şi învăţare.
Această ipoteză trebuie încă testată în cadrul unor experimente suplimentare, dar se pare că, atunci când şoarecilor li se arată un model, de exemplu în carouri alb-negru, aceştia pot încă vizualiza imaginea cu ochii minţii după ce aceasta este îndepărtată din câmpul lor vizual.
Acest efect de „visat cu ochii deschişi", în care cortexul vizual este ocupat să vizualizeze o imagine care nu mai este acolo, a apărut doar atunci când şoarecele era nestimulat, într-o stare calmă şi relaxată, cu pupilele nedilatate.
Starea de visare nestimulată este cea despre care oamenii de ştiinţă de la Harvard cred că ar putea avea un efect similar cu cel al somnului, consolidând amintirile şi îmbunătăţind învăţarea.
„Am vrut să ştim cum se produce acest proces de visare cu ochii deschişi la nivel neurobiologic şi dacă aceste momente de reflecţie liniştită ar putea fi importante pentru învăţare şi memorie", explică neurobiologul Nghia Nguyen de la Harvard, într-un comunicat al universităţii.
La studiu au participat 13 şoareci, cărora li s-au arătat două imagini diferite alb-negru de 64 de ori pe parcursul zilei, timp de două secunde de fiecare dată, într-un mediu nestimulator.
În timpul experimentelor, şoarecii au privit în mod repetat una dintre cele două imagini, prezentate aici, cu pauze de un minut între ele. Imaginile au fost selectate în funcţie de capacitatea lor de a provoca un răspuns puternic din partea neuronilor din cortexul vizual. Video: Laboratorul Andermann, Harvard, 2023
Pe parcursul a mai multor zile, aceste experimente au fost repetate în timp ce echipa de la Harvard a monitorizat activitatea electrică a 7.000 de neuroni din creierul a opt dintre şoareci, inclusiv celulele nervoase din cortexul vizual şi hipocampusul, o regiune puternic asociată cu consolidarea memoriei.
Fiecare dintre cele două imagini a declanşat, în cele din urmă, un model diferit de activitate neuronală în cortexul vizual lateral al şoarecilor.
Această parte a creierului este asociată cu recunoaşterea obiectelor şi cu discernerea caracteristicilor formelor.
Constatările par să sugereze că, în cazul creierului şoarecilor acesta codifică fiecare imagine cu un model diferit de activitate neuronală.
Mai important, atunci când un şoarece se uita la un ecran gri arătat între cele două imagini, neuronii se declanşau uneori într-un tipar similar, dar nu identic, ca atunci când şoarecele se uita la imagine, semn că acesta visa cu ochii deschişi la imagine.
Aceste stări de visare cu ochii deschişi au avut loc numai atunci când şoarecii erau relaxaţi, caracterizaţi printr-un comportament calm şi pupile mici.
Deloc surprinzător, şoarecii au visat cu ochii deschişi mai mult la cea mai recentă imagine, şi au avut mai multe evenimente de visat cu ochii deschişi la începutul zilei decât la sfârşitul ei, când văzuseră deja fiecare imagine de zeci de ori.
„Laboratorul meu a devenit interesat dacă am putea înregistra semnalizările de la suficienţi neuroni din cortexul vizual pentru a înţelege ce anume îşi aminteşte şoarecele, ca mai apoi să conectăm aceste informaţii la plasticitatea creierului", a declarat autorul principal Mark Andermann, profesor de medicină la Centrul medical Beth Israel Deaconess şi profesor de neurobiologie la facultatea de medicină Harvard.
O imagine în tonuri de gri care arată un grup de neuroni asemănător unui nor care se aprinde
Între imagini, şoarecii au petrecut un minut uitându-se la un ecran gri. În acest timp, neuronii din cortexul vizual al creierului, prezentat aici, s-au aprins ocazional într-un tipar similar celui observat atunci când şoarecii priveau o imagine, sugerând că şoarecii visau cu ochii deschişi la imagine. Video: Laboratorul Andermann
Ceea ce este cu adevărat interesant este faptul că, după ce aceste imagini au fost înlocuite cu un ecran de calculator gol, cortexul vizual al şoarecilor s-a „reactivat" uneori, excitând un model similar de neuroni cu imaginea eliminată.
Această scurtă reactivare în cortexul vizual a fost adesea cuplată cu ondulaţii de unde ascuţite în hipocampus, un semn că creierul codifica efectiv informaţii vizuale în ciuda absenţei unui stimul.
În timp, activitatea creierului la vederea unei imagini a început să semene cu activitatea creierului atunci când animalul visa cu ochii deschişi la acea imagine.
Acesta a fost un semn că visatul cu ochii deschişi întăreşte unele conexiuni neuronale, în timp ce le slăbeşte pe altele, creând, în general, un răspuns mai eficient la stimuli.
Dar ceea ce au descoperit cercetătorii a fost complet neaşteptat.
De-a lungul zilei şi de-a lungul zilelor, modelele de activitate observate atunci când şoarecii au privit imaginile s-au schimbat, ceea ce cercetătorii în neuroştiinţe numesc „derivă reprezentaţională".
Totuşi, această derivă nu a fost aleatorie. În timp, modelele asociate cu imaginile au devenit şi mai diferite unele de altele, până când fiecare dintre ele a implicat un set de neuroni aproape complet separat.
În mod notabil, modelul văzut în timpul primelor evenimente de visat cu ochii deschişi din zi ale unui şoarece a prezis cum va arăta modelul neuronal atunci când şoarecele se va uita la imagine mai târziu.
„Există o derivă în modul în care creierul răspunde la aceeaşi imagine de-a lungul timpului, iar aceste prime vise de zi pot prezice încotro se îndreaptă această derivă", a declarat prof. Andermann.
În cele din urmă, cercetătorii au descoperit că visele cu ochii deschişi din cortexul vizual au avut loc în acelaşi timp cu activitatea de reluare a imaginii în hipocampus, sugerând că cele două regiuni ale creierului comunicau în timpul acestor evenimente vise cu ochii deschişi.
Pe baza rezultatelor studiului, cercetătorii suspectează că aceste vise cu ochii deschişi ar putea fi implicate în mod activ în plasticitatea creierului.
„Atunci când vezi două imagini diferite de mai multe ori, devine important să faci diferenţa între ele", spune Nguyen.
El a adăugat că învăţarea diferenţierii între imagini ar trebui să ajute animalele să răspundă la fiecare imagine mult mai specific în viitor.
Aceste observaţii se aliniază cu un număr tot mai mare de dovezi la rozătoare şi la oameni, conform cărora intrarea într-o stare de veghe liniştită după o experienţă poate îmbunătăţi învăţarea şi memoria.
În continuare, cercetătorii plănuiesc să utilizeze instrumentele de imagistică pentru a vizualiza conexiunile dintre neuronii individuali din cortexul vizual şi pentru a examina modul în care aceste conexiuni se modifică atunci când creierul „vede" o imagine.
„Urmărim acest 99 la sută de activitate cerebrală neexplorată şi am descoperit că există atât de multă bogăţie în cortexul vizual despre care nimeni nu ştia nimic", a spus prof. Andermann.
Dacă visatul cu ochii deschişi la oameni implică modele similare de activitate în cortexul vizual este o întrebare deschisă, iar răspunsul va necesita experimente suplimentare. Cu toate acestea, există dovezi preliminare că un proces analog apare la oameni atunci când îşi amintesc imagini vizuale.
Descoperirile sugerează că, atunci când creierul nu este stimulat, acesta poate aluneca într-o lume imaginară, unde imaginile mentale pot reorganiza în mod activ răspunsurile viitoare ale creierului la stimuli.
Nu se ştie încă dacă acest lucru se aplică şi în cazul creierului uman, dar studii anterioare au arătat că, atunci când li s-a cerut oamenilor să îşi amintească o imagine, activitatea cerebrală în cortexul vizual şi hipocampus creşte.
Alte studii au constatat că persoanele care visează mai mult cu ochii deschişi sunt mai bune la rememorarea amintirilor într-un cadru care le distrage atenţia.
La fel ca în cazul multor efecte asupra sănătăţii umane, însă, prea mult dintr-un lucru bun poate fi rău.
Unii oameni de ştiinţă cred că a visa prea mult cu ochii deschişi sau a visa cu ochii deschişi la lucruri nepotrivite poate avea un impact negativ asupra cogniţiei umane, cum ar fi atenţia şi memoria pe termen scurt.
Totuşi, rezultatele acestor cercetări sugerează că ar putea fi important să facem loc momentelor de veghe liniştită care duc la visatul cu ochii deschişi. Pentru un şoarece, acest lucru poate însemna să ia o pauză de la privitul unei serii de imagini, iar pentru un om, acest lucru ar putea însemna să ia o pauză de la scrolling-ul pe smartphone.
„Suntem destul de încrezători că, dacă nu vă acordaţi niciodată timp liber când sunteţi treji, nu veţi experimenta multe dintre aceste evenimente de visare cu ochii deschişi, care pot fi importante pentru plasticitatea creierului", susţine neurobiologul Mark Andermann de la Harvard.
Studiul a fost publicat recent în revista Nature.
